空氣的垂直運動和大氣穩(wěn)定度

空氣的垂直運動和大氣穩(wěn)定度第1頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一§1.大氣的垂直運動1.對流:

指熱力作用下的暖空氣上升冷空氣下沉。由垂直方向的運動方程，狀態(tài)方程和靜力關系可以證明，當氣塊溫度T′與周圍環(huán)境溫度T不同時，就發(fā)生垂直運動，即:T′<T下沉運動

T′=T無對流

T′>T上升運動特點：水平范圍?。◣坠锏綆资铮?，持續(xù)時間短（幾十分鐘到幾小時），垂直速度大（1-30m/s）。通常造成雷雨大風，冰雹和陣性降水等不穩(wěn)定天氣。第2頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一2.水平輻合輻散引起的垂直運動：低層輻散引起下沉運動，低層輻合引起上升運動。特點：水平范圍大，垂直運動小。3．鋒面上的垂直運動：指暖空氣沿鋒面坡度爬升產(chǎn)生上升運動。4．地形引起的垂直運動：當氣流遇到高大地形或山脈時，在迎風坡產(chǎn)生上升運動，在背風坡產(chǎn)生下沉運動。5.亂流第3頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一垂直運動中氣溫的絕熱變化1.熱力學第一定律：氣體作功或傳遞熱量都能改變系統(tǒng)的內能?？諝鈮K在垂直運動過程中可以看作是絕熱過程，即dQ≈02.干絕熱過程:干空氣或未飽和濕空氣作垂直升降運動時與周圍環(huán)境不發(fā)生熱量交換的變化過程，稱干絕熱過程。3.干絕熱直減率:在干絕熱直過程中,氣塊溫度隨高度的變化率稱干絕熱直減率。即：

因此,在干絕熱上升過程中,氣塊每升高100米溫度下降1度,每下降100米溫度升高1度。即：第4頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一4.濕絕熱直減率:在濕絕熱直過程中,氣塊溫度隨高度的變化率稱濕絕熱直減率。即：可以證明，γm＜γd，因為在濕絕熱過程中，水汽凝結釋放潛熱使冷卻作用變的緩慢。γm不是常數(shù)，而是隨氣壓和溫度變化,其中主要隨氣溫的降低而增大。通常取γm≈0.6℃/100m5.干絕熱線：在干絕熱過程中氣體狀態(tài)的變化曲線。濕絕熱線：在濕絕熱過程中氣體狀態(tài)的變化曲線。6.焚風：是一種干熱風，是干濕絕熱過程中，在迎風坡和背風坡作用的結果。0m1000m3000m第5頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一§2.大氣穩(wěn)定度

（Atmosphericstability）如圖小球處于三個不同位置，分別是穩(wěn)定平衡，不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡。

大氣穩(wěn)定度:

處于靜力平衡狀態(tài)的大氣層中，一些空氣塊受到動力因子和熱力因子的擾動，產(chǎn)生向上或向下的垂直運動。這種偏離其平衡位置的運動能否繼續(xù)發(fā)展成為對流運動，是由大氣層結，即溫度和濕度的垂直分布所決定的。大氣層結具有的這種影響對流運動的特性稱為大氣穩(wěn)定度，又稱大氣靜力穩(wěn)定度或大氣層結穩(wěn)定度。第6頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一穩(wěn)定度判別的氣塊法通常采用“氣塊法”判斷靜力穩(wěn)定度。當一氣塊受外力作用在垂直方向上產(chǎn)生擾動后，周圍大氣有使它返回起始位置的趨勢時，這種大氣層結是穩(wěn)定的；反之，大氣有使它繼續(xù)遠離起始位置的趨勢時，這種大氣層結是不穩(wěn)定的；若氣塊隨時與周圍大氣取得平衡時，這種大氣層結是中性的。影響穩(wěn)定度變化的因子：輻射和溫度平流第7頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一大氣穩(wěn)定度判據(jù)干絕熱過程：

γ＜γd

層結穩(wěn)定

γ=γd

中性

γ＞γd

層結不穩(wěn)定濕絕熱過程：

γ＜γm

層結穩(wěn)定

γ=γm中性

γ＞γm

層結不穩(wěn)定干濕混合絕熱過程

γ＞γd

絕對不穩(wěn)定

γm＜γ＜γd條件不穩(wěn)定

γ＜γm

絕對穩(wěn)定第8頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一1．逆溫定義：在對流層中，某一時刻某氣層溫度隨高度上升或不變的狀態(tài)稱逆溫。逆溫所在的氣層稱逆溫層。2．逆溫對天氣的影響：逆溫的存在好象一個蓋子，能有效地抑制對流的發(fā)展，阻擋水汽和塵埃等向上輸送。低層逆溫，易發(fā)生霧或低云天氣?！?.大氣中的逆溫第9頁，共10頁，2023年，2月20日，星期一3．逆溫的種類：（1）輻射逆溫：夜間輻射冷卻形成的逆溫。條件是陸地，晴朗和微風等；（2）平流逆溫：暖空氣流到冷的下墊面（陸面或水面）上形成的逆溫。無日變化；（3）下沉逆溫：高空空氣絕熱下沉增溫而形成的逆溫。多出現(xiàn)在高壓