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大 气 科 学 概 论 肖国杰 xiaogj@cuit.edu.cn 第三章 大气温度、湿度和稳定度 §1 大气温度 §2 水循环、相变 §3 绝热过程和绝热温度变化 §4 热力学图解 §5 大气的静力稳定度 本章重点 影响地面气温的因子 气温的水平分布特征 水的相变和相变平衡 绝热过程和绝热温度变化 层结曲线 状态曲线 抬升凝结高度 大气的静力稳定度判别方法 不稳定能量的类型 习题： 1、简述影响地面气温的因子。 2、简述气温的水平分布特点。 §1 大气温度 §1 大气温度 §1 大气温度 二、影响地面气温的因子： (1)太阳辐射 (2)水陆加热率差异 (3)洋流影响 (4)高度 (5)地理位置 三、气温的水平分布 三、气温的水平分布 ing 全球气温的水平分布特点 （1）在全球平均气温分布图上，赤道地区气温高，向两极逐渐降低．这是一个基本持征。 （2） 7月北半球等温线比1月稀疏，则夏季的南北温差小于冬季。 （3）北半球1月陆地上的等温线凸向赤道，海洋则凸向极地，7月完全相反。 （4）南半球等温线较平直，遇有陆地的地方，等温线也发生与北半球相类似的弯曲情况。 （5）夏季全球最高气温在20°N ，冬季则在5-10°N。 （6）北半球冬季最低气温位于东部西伯利亚和格陵兰地区，夏季在极地；南半球冬夏都在南极。 极端温度分布： 第三章 大气温度、湿度和稳定度 §1 大气温度 §2 水循环、相变 §3 绝热过程和绝热温度变化 §4 热力学图解 §5 大气的静力稳定度 §2 水循环、相变 §2.1 水循环 §2.2 相变和相变平衡 习题： 1、如何根据e判断水相变化？ §2.2 相变和相变平衡 1、潜热 2、相变：固、液、气 §2.2 相变和相变平衡 3、相平衡 在水面上，落回的水分子数与跑出水面的水分子数相等，系统内的水量和水汽分子含量都不再改变，即水和水汽之间达到了两相平衡，这种平衡又叫做动态平衡。 4、水相变化的判据 当eE时，空气凝结（空气过饱和） 当e=E时，空气平衡（空气饱和） 当eE时，空气蒸发（空气未饱和） 第三章 大气温度、湿度和稳定度 §1 大气温度 §2 水循环、相变 §3 绝热过程和绝热温度变化 §4 热力学图解 §5 大气的静力稳定度 习题： 1、 概念：干绝热过程、湿绝热过程、假绝热过程、位温、假相当位温 2、试用假绝热过程说明焚风形成原理。 §3 绝热过程和绝热温度变化 空气的冷热程度只是一种现象：空气内能大小的表现。有以下原因引起： 与外界有热量交换； 由外界压力的变化对空气作功。 非绝热变化：空气与外界有热量交换，称为非绝热变化。 绝热变化：空气与外界没有热量交换，称为绝热变化。 一、气温的非绝热变化 1、与外界热量交换—非绝热过程（传导、辐射、对流、湍流和蒸发、凝结等） 二、绝热变化 （一） 绝热过程和绝热温度变化 1、干绝热过程 气块在升降过程中无水相变化，又与外界无热量交换的过程。 规律： T/T0 =(P/P0)0.286 泊松方程 其中： T0 、T：干空气初、终态的温度 P0 、P：干空气初、终态的气压 意义：干绝热变化过程中，温度随气压的变化呈指数变化。 2、 干绝热直减率 干绝热直减率：干空气或者未饱和的湿空气，每上升100m（或下降100m ）温度降低（升高）的度数。 干绝热直减率γd：1℃/100m 气块干绝热上升到某高度处，气块温度为：T=T0-γdΔZ 干绝热直减率γd与气温直减率γ的区别： γd与γ的含义是完全不同的。 γd是干空气在绝热上升过程中气块本身的降温率，它近似于常数； γ是表示周围大气的温度随高度的分布情况。大气中随地—气系统之间热量交换的变化，γ可有不同数值，即可以大于、小于或等于γd。 （二）湿绝热过程和湿绝热直减率 1、湿绝热过程：饱和空气绝热上升中，因饱和而发生冷却凝结，同时释放凝结潜热，加热气块的过程。 2、湿绝热直减率（γm） ：饱和空气绝热上升,每上升100m温度降低的度数。 3、干绝热直减率γd与湿绝热直减率γm的区别： 三、位温 1、位温θ：气块沿干绝热过程移动到一个标准高度：1000百帕时，所具有的温度称为位温。 位温的表达式： 3、假绝热过程：水汽一经凝结，其凝结物便脱离原上升的气块而降落，而把潜热留在气块中来加热气团，这种过程称假绝热过程。 4、假相当位温θse：气块假绝热上升至水汽全部凝结时得到的最大θ值。 5、假相当位温θse的性质： 它考虑了气压对温度的影响压力、湿度的综合特征量； 对于干绝热、假绝热和湿绝热过程都具有保守性。 6、焚风：气流过山后形成的干而暖的地方性风