积云发展的大气条件.PDFVIP

Chapter 6 Stability and Cloud Development warm air cold air 熱效應 (thermo effect) 熱脹冷縮 low velocity (temperature) high velocity (temperature) compress inflate 絕熱效應 (adiabatic effect) 縮熱脹冷 velocity (temperature) increase velocity (temperature) decrease 絕熱過程(adiabatic process): 氣塊(air parcel)與外界沒有熱 交換作用,當其膨漲時溫度下 降,壓縮時溫度上升。 若氣塊中水汽維持不飽和,絕 熱冷卻與加熱速率為常數,每 上升1000m降低10°C,每下降 1000m升高10°C,稱為乾絕熱 直減率(dry adiabatic rate) 。 若RH達到100%,凝結作用發 生,形成雲,釋放潛熱,冷卻速 率不再維持乾絕熱直減率,以 較緩的速度遞減(不再維持常 數),稱為濕絕熱直減率(moist adiabatic rate) 。(上升濕空氣 有潛熱加入，此過程其實不絕 熱) 不同溫度與壓力下之濕絕熱直減率 濕空氣的絕熱過程因有水氣凝結產生潛熱，直減率並非常數， 與溫度及氣壓有關，冷空氣之濕絕熱直減率遠大於熱空氣！ Atmospheric Stability Stability ~ Equilibrium 絕對穩定大氣(absolutely stable atmosphere) 條件：環境直減率濕絕熱直減率 現象：上升氣塊，不論是乾空氣或濕空氣， ，均較週圍空氣冷且重，必然回到出發位置 絕對穩定大氣 環境直減率小小於 濕直減率 ，即使以 外力提升氣塊(不論 飽和與否) 之高度， 氣塊仍會自動返回 原來的高度。 地面與上層大氣溫 差小易造成穩定大 氣，因此，地表有 冷空氣或高空(aloft) 有暖空氣使大氣愈 趨穩定。 絕對穩定大氣 愈趨穩定 形成地表冷空氣條件: •夜間輻射冷卻 •風輸送帶入地表冷空氣 •空氣通過寒冷地表 穩定大氣抗拒垂直上昇運動， 即使有外力強迫其運動，其 運動方向仍趨向於向四周擴 散。在此種大氣之上升空氣 形成的雲，亦向水平擴散、 雲層較薄且通常有扁平的雲 頂與雲底，像是Cs, As, Ns,St 等層雲均屬之。 Cold surface air, on this morning, produces a stable atmosphere that inhibits vertical air motions and allows the fog and haze to linger close to the ground. 若很厚且大範圍的不飽和氣層下沉時，上層空氣的絕熱過程較 下層空氣來得長，溫度升高遠高於底層空氣，形成地面下沉逆 溫(subsidence inversions)現象，逆溫層為絕對穩定大氣，使將使 熱無法消散。此現象亦發生在高壓籠罩的下沉氣流區。 夏季高壓籠罩時，高空發生下沉逆溫，像被蓋了鍋蓋 ， 使雲底的大氣垂直運動消失，水氣、空汙無法消散。 大範圍的下沉氣流除造 成逆溫外，也容易形成 地面的極端高溫： 若下沉氣流將3000m高 的空氣下壓至地面，則 原來10 °C溫度，到地面 可能飆高到40 °C ，絕熱 效應達達到30 °C 。 絕對不穩定大氣(absolutely unstable atmosphere) 條件：環境直減率乾絕熱直減率 現象：上升氣塊