《大氣靜力穩(wěn)定度》ppt課件

1、第五章第五章 大氣靜力穩(wěn)定度大氣靜力穩(wěn)定度大氣中的對流，時強時弱，繼續(xù)時間長短不一，這是什么緣由呢？據(jù)研討，這和大氣層結(jié)穩(wěn)定度有親密的關(guān)系。穩(wěn)定氣層：穩(wěn)定氣層： 氣塊在受擾后，有一鉛直虛位移，假設(shè)氣塊到達新位置后有前往原來位置的趨勢，那么為穩(wěn)定氣層；中性氣層：中性氣層： 氣塊在受擾后，有一鉛直位移，假設(shè)氣塊到達新位置后既無分開又無前往原來位置的趨勢，那么為中性氣層；隨遇平衡不穩(wěn)定氣層：不穩(wěn)定氣層： 氣塊在受擾后，有一鉛直虛位移，假設(shè)氣塊到達新位置后有分開原來位置的趨勢，那么為不穩(wěn)定氣層； 大氣穩(wěn)定度是表示大氣層結(jié)對氣塊能否產(chǎn)生對流的一種潛在才干的量度。必需留意，它并不是表示氣層中曾經(jīng)存在的鉛直

2、運動，而是用來描畫大氣層結(jié)對于氣塊在受外力擾動而產(chǎn)生垂直運動時，會起什么影響(加速、減速或等速)。這種影響只需當(dāng)氣塊遭到外界擾動后，才干表現(xiàn)出來。 1、靜力穩(wěn)定度是氣塊與氣層互為作用的綜合結(jié)論；2、靜力穩(wěn)定度僅指氣塊處在該氣層中，鉛直運動開展的趨勢與能夠；3、穩(wěn)定氣層中可以有對流運動，但不利于對流開展；不穩(wěn)定氣層中假設(shè)無擾動，亦不能夠開展對流，但利于對流開展。 大氣的垂直運動產(chǎn)生，主要決議于兩個緣由:一個是動力緣由，一個是熱力緣由。u動力緣由:u 飛機飛過，高山阻檔,槽前和槽后等u熱力緣由u 由于地外表部分受熱不均勻，使得近地面層的空氣溫度在程度方向上分布不均，溫度較高的空氣就因密度較小而上升

3、，周圍較冷空氣因密度較大而下沉補嘗。d()dewgt()ddewgBt B為凈的阿基米德浮力 ，氣塊的穩(wěn)定與否取決于B單位體積氣塊氣塊在垂直方向上的受力 單位體積氣塊垂直運動方程：veeddTTTgtweTTd0dwteTTd0dwteTTd0dwtzTTd0zTTd0ezTgtwdddezTgtwddde zTgtwddde 穩(wěn)定中性不穩(wěn)定d-P dTT-PTd不穩(wěn)定大氣不穩(wěn)定大氣穩(wěn)定大氣穩(wěn)定大氣中性大氣中性大氣現(xiàn)舉例闡明：設(shè)有現(xiàn)舉例闡明：設(shè)有A A、B B、C C 三團空氣，均未飽和，其位置都在三團空氣，均未飽和，其位置都在離地離地200m200m的高度上，在作升降運動時其溫度均按干絕熱直

4、減率的高度上，在作升降運動時其溫度均按干絕熱直減率變化，即變化，即1/100m1/100m。而周圍空氣的溫度直減率。而周圍空氣的溫度直減率分別為分別為0.8/100m0.8/100m、1/100m 1/100m 和和1.2/100m1.2/100m，那么可以有三種不同，那么可以有三種不同的穩(wěn)定度圖的穩(wěn)定度圖225225：lnTp0z0z及 0sez0sez絕對不穩(wěn)定 條件性不穩(wěn)定 絕對穩(wěn)定 vevevddTTTgBtw單位質(zhì)量空氣凈浮力zTTTgztwddddvevevzzzTTTgEww0d2121vevevk202ppdppdppdppedezzPPdRTTpdRTTppRTTgppRTT

5、gzTTTgE00000)(ln)()ln()()d()()d()(d00vevvevvevvevvevevk本質(zhì)代表圖上的面積，所以這個面積大小與不穩(wěn)定能量多少成正比。Tv Tve 0 ，氣塊遭到正浮力 ，有正不穩(wěn)定能量，以A+表示 。反之 ，以負(fù)面積A-表示 不穩(wěn)定能量分型不穩(wěn)定能量分型 絕對穩(wěn)定型 ： 氣塊溫度總小于氣層溫度氣層中儲存負(fù)不穩(wěn)定能量，在T-lnP圖上用“-表示； vvTT 特點：在這種氣層中，其底部擾動特點：在這種氣層中，其底部擾動不論強弱，氣層對受擾氣塊起抑制造用，不論強弱，氣層對受擾氣塊起抑制造用，不利于受擾氣塊的上升運動得到開展；不利于受擾氣塊的上升運動得到開展；絕對

6、穩(wěn)定型絕對穩(wěn)定型Tln(P00/p)p0T0p1T1p2T2p3T3p4T4能夠的絕對穩(wěn)定型能夠的絕對穩(wěn)定型T ln(p00/p)p0T0p1T1p2T2p3T3p4T4絕對不穩(wěn)定型絕對不穩(wěn)定型 : : 氣塊溫度總大于氣層溫度氣層中儲存正不穩(wěn)定能量，在T-lnP圖上用“+表示； 特點：在這種氣層中，其底部只需遭到微小的擾動，該氣層就會釋放不穩(wěn)定能量，轉(zhuǎn)化為氣塊上升的動能，使受擾氣塊的上升運動得到開展；vvTT 絕對不穩(wěn)定型絕對不穩(wěn)定型Tln(p00/p)p0T0p1T1p2T2p3T3p4T4絕對不穩(wěn)定型絕對不穩(wěn)定型Tln(p00/p)p0T0p1T1p2T2p3T3p4T4越大，氣層越不穩(wěn)定

7、，越小越穩(wěn)定；當(dāng)值很小，甚至為負(fù)值逆溫層時，對流或垂直運動難以開展，氣層成為阻撓層。lnPTP1P2 形狀曲線與層結(jié)曲線在起始高度以上出現(xiàn)幾個交點，氣層既有正不穩(wěn)定能量，又有負(fù)不穩(wěn)定能量。如B點以下為負(fù)不穩(wěn)定能量，氣塊必需靠外力才干抬升，當(dāng)氣塊越過B點，就可以從大氣中獲得正不穩(wěn)定能量而自在上升，因此稱B點為自在對流高度。形狀曲線與層結(jié)曲線的第二個交點稱為平衡高度，在這個高度上氣塊上升加速度為零，速度到達最大，越過這個點過后，氣塊進入負(fù)不穩(wěn)定能量區(qū)開場減速。 自在對流高度平衡高度B潛在不穩(wěn)定型不同高度潛在不穩(wěn)定型不同高度 與與TveTve關(guān)系不同，關(guān)系不同，分為：分為：真潛不穩(wěn)定型“+“vT 特

8、點：在這種氣層中，其底部只需遭特點：在這種氣層中，其底部只需遭到較強的擾動，迫使氣塊移到自在對流高到較強的擾動，迫使氣塊移到自在對流高度度B B以上，氣塊的上升運動得到開展，其以上，氣塊的上升運動得到開展，其稱為真潛不穩(wěn)定型；稱為真潛不穩(wěn)定型；真潛不穩(wěn)定型真潛不穩(wěn)定型Tln(p00/p)p0T0p1T1p2T2p3T3p4T4HcBE自在對流高度平衡高度對流抑制能量CIN對流有效位能CAPE假潛不穩(wěn)定型假潛不穩(wěn)定型“+“+“p1A1，那么v2 v1，整層氣層趨向于穩(wěn)定，甚至能夠構(gòu)成逆溫層當(dāng)整層氣層被抬升且伴隨有程度輻合時，那么有相反的情況， p2Ap1A1，那么導(dǎo)致氣層穩(wěn)定性減小假設(shè)氣壓和輻散

9、輻合的變化趨勢相反，如上升時有程度輻散，那么最終氣層的穩(wěn)定度將詳細分析. v1d原氣層是干絕熱減溫率，在升降過程中堅持干絕熱減溫率不變。. v1d結(jié)論與相反，但是這種處于絕對不穩(wěn)定的氣層在實踐大氣中非常少見。溫度的垂直分布1、輻射逆溫氣候條件:晴朗微風(fēng)的夜間,秋冬季為多.2、 下沉逆溫 由于空氣下沉遭到緊縮而增溫 所構(gòu)成的逆溫。出如今高壓控制區(qū)極不利于污染的分散1T-lnp2 很厚的氣層下沉很厚的氣層下沉 緊縮變扁緊縮變扁 頂部增溫比底部多頂部增溫比底部多3、地形逆溫 4、 平流逆溫4.平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而 構(gòu)成溫差越大，逆溫越強5、鋒面逆溫dd6.6.湍流逆溫湍流逆溫由低

10、層空氣的湍流混合所構(gòu)成的逆溫。由低層空氣的湍流混合所構(gòu)成的逆溫。 下層湍流混合達下層湍流混合達 上層出現(xiàn)過渡層上層出現(xiàn)過渡層 逆溫逆溫 假設(shè)氣層上下界氣壓差p在抬升過程中不變，下面將定性討論兩種不同的情況： 在右圖中，最初整層氣層沿干絕熱線上升，因下濕上干，下部比上部先到達飽和，飽和后沿假絕熱線繼續(xù)上升，于是溫度層結(jié)曲線由原來的A1B1變成A2B2。顯然，整層氣層上升并先后凝結(jié)后，飽和氣層的垂直減溫率將變得大于s，成了不穩(wěn)定層結(jié)假設(shè)氣層上下界氣壓差p在抬升過程中不變：在右圖中，氣層是上濕下干，上部先到達飽和，氣層的垂直減溫率將變小甚至小于零逆溫，將變得更加穩(wěn)定。對流性不穩(wěn)定中性對流性穩(wěn)定000sez1、對流層內(nèi)全球平均位溫隨高度添加，所以對于干空氣或者未飽和濕空氣而言，大氣層結(jié)的平均形狀是穩(wěn)定的。2、在熱帶地域上空，對流層的中、低層存在相當(dāng)位溫梯度的負(fù)值區(qū)，闡明此處大