第四章 大气的热力学过程.pptVIP

现举例说明：设有A、B、C三团空气，均未饱和，其位置都在离地200m的高度上，在作升降运动时其温度均按干绝热直减率变化，即1℃/100m。而周围空气的温度直减率γ分别为0.8℃/100m、1℃/100m和1.2℃/100m，则可以有三种不同的稳定度（图2·25）：第29页，共68页，星期日，2025年，2月5日②湿绝热过程：类似有a=（γ–γm）gΔZ/T当：γ＞γm时，不稳定大气；γ＜γm时，稳定大气；，γ=γm时，中性大气。第30页，共68页，星期日，2025年，2月5日γγmγd条件不稳定γmγdγ绝对不稳定TTTγmγdγ1γ2绝对稳定ZZZ1、当：γm＜γ＜γd时，称为条件不稳定。（干稳定，湿不稳定）2、当γ＞γd＞γm，绝对不稳定大气。（夏季午后多见，易产生雷雨天气）3、当：γ＜γm时，必有γ＜γm＜γd，称为绝对稳定大气。（等温和逆温时属此类情况）。γ越大，气层越不稳定；γ越小，气层越稳定。第31页，共68页，星期日，2025年，2月5日（三）不稳定能量的概念不稳定能量就是气层中可使单位质量空气块离开初始位置后作加速运动的能量。我们常把某一时刻气层实际的气温随高度分布曲线绘在T-E（高度）坐标系中，并称之为气层的层结曲线，根据压高公式，气压是高度的单位函数，因此常把E坐标变换为P坐标，例如T-lnP坐标（图2·27）。第32页，共68页，星期日，2025年，2月5日蓝线：表示层结曲线红线：状态曲线TlogP图第33页，共68页，星期日，2025年，2月5日气层能提供给气块的不稳定能可分为下述三种情况：1.不稳定型气块受到某种冲击向上运动时，气块的温度始终高于周围大气的温度，气块将不断加速向上运动，温差愈大，气层能提供气块加速的不稳定能愈多，这种作用愈明显，这时，状态曲线位于层结曲线右边，这种情况在实际大气中很难持久地维持，因此也很少出现。第34页，共68页，星期日，2025年，2月5日2.稳定型若状态曲线在层结曲线左边时，当A点的空气块受对流冲击力作用上升后，空气块的温度Ti始终低于周围空气的温度T。不能造成对流。这种状态曲线和层结曲线所构成的面积，叫做负不稳定能量面积（简称负面积）。这一类型的气层叫稳定型，对流运动很难出现在这种大气层中。（气层等温或逆温）第35页，共68页，星期日，2025年，2月5日3.潜在不稳定型某一上升空气块的状态曲线，不完全在层结曲线的左方或右方，而是这两条曲线相交于B，交点B以下为负面积，交点以上为正面积。这时，只要P0高度上有较强的对流冲击力，足以迫使这一块空气抬升到B点以上，上升空气块的温度就会高于周围大气的温度，从而获得向上的加速度，使对流得到发展，故称这一类型的气层为潜在不稳定型。第36页，共68页，星期日，2025年，2月5日（四）位势不稳定在实际大气中，有时整层空气会被同时抬升，在上升的过程中，气层的稳定情况也会发生变化，这样造成的气层不稳定，称为位势不稳定。例如，某一气层的γ在初始时小于γm，因此气层是绝对稳定的。如果该气层的下层水汽含量比较大，上层水汽含量少，在气层的抬升过程中，气层下部的空气很快达到饱和，并沿γm继续降低气温，而该气层的上部仍以γd的递减率降温，第37页，共68页，星期日，2025年，2月5日通常在大气下层，γm比γd要小得多，因此气层的下部降温速度要比上层慢，气层的γ将不断增大，经过一段时间后，有可能γ＞γm或γ＞γd，气层将由稳定骤然变得很不稳定。在低纬度地区的海面上，这种情况经常出现，第38页，共68页，星期日，2025年，2月5日稳定度对垂直运动的影响层结稳定时，垂直运动受到抑制，水汽尘埃以及污染物聚集在低层，不易向上扩散，在工业区易形成污染，易形成雾、霾等天气现象。层结不稳定时，对流、湍流强，水汽尘埃等易向上扩散，污染轻，对天气的影响：层结不稳定时常出现积状云，阵性降水，如雷暴、冰雹等天气现象。第39页，共68页，星期日，2025年，2月5日三、空气温度的局地变化空气平流运动引起的局地气温变化空气铅直运动引起的局地气温变化非绝热热量交换引起的局地气温变化（上面提到的五种交换方式）第40页，共68页，星期日，2025年，2月5日第四节大气温度随时间的变化一、气温的周期性变化（一）气温的日变化第41页，共68页，星期日，2025年，2月5日（1）日变化