空气的垂直运动和大气稳定度.ppt

1. 垂直运动的类型 GO 2.大气稳定度 GO 3.大气中的逆温 GO 第五章 空气的垂直运动和大气稳定度 1.大气的垂直运动 1. 对流: 指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂 直方向的运动方程，状态方程和静力关系可以证明， 当气块温度T与周围环境温度T不同时，就发生垂直 运动，即: T T 上升运动 特点： 水平范围小（几公里到几十公里），持续时间 短（几十分钟到几小时），垂直速度大（1-30m/s） 。通常造成雷雨大风，冰雹和阵性降水等不稳定天气 。 2. 水平辐合辐散引起的垂直运动：低层辐散引起下沉 运动，低层辐合引起上升运动。 特点：水平范围大，垂直运动小。 3锋面上的垂直运动：指暖空气沿锋面坡度爬升产生 上升运动。 4地形引起的垂直运动：当气流遇到高大地形或山脉 时，在迎风坡产生上升运动，在背风坡产生下沉运 动。 5.乱流 垂直运动中气温的绝热变化 1. 热力学第一定律： 气体作功或传递热量都能改变系统的内能。空气块 在垂直运动过程中可以看作是绝热过程，即dQ0 2. 干绝热过程: 干空气或未饱和湿空气作垂直升降运动时 与周围环境不发生热量交换的变化过程，称干绝热过程 。 3. 干绝热直减率: 在干绝热直过程中,气块温度随高度的 变化率称干绝热直减率。即： 因此,在干绝热上升过程中,气块每升高100米温度 下降1度,每下降100米温度升高1度。即： 4. 湿绝热直减率: 在湿绝热直过程中,气块温度随高度的 变化率称湿绝热直减率。即： 可以证明，m d ，因为在湿绝热过程中，水 汽凝结释放潜热使冷却作用变的缓慢。m不是常数， 而是随气压和温度变化,其中主要随气温的降低而增大 。通常取 m0.6 /100m 5. 干绝热线：在干绝热过程中气体状态的变化曲线。 湿绝热线：在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。 6. 焚风：是一种干热风，是干湿绝热过程中，在迎风坡和 背风坡作用的结果。 0m 1000m 3000m 2.大气稳定度 （Atmospheric stability） 如图小球处于三个不同位置，分别是稳定平衡，不稳 定平衡和随遇平衡。 大气稳定度: 处于静力平衡状态的大气层中，一些空气块受到动力 因子和热力因子的扰动，产生向上或向下的垂直运动。这 种偏离其平衡位置的运动能否继续发展成为对流运动，是 由大气层结，即温度和湿度的垂直分布所决定的。大气层 结具有的这种影响对流运动的特性称为大气稳定度，又称 大气静力稳定度或大气层结稳定度。 稳定度判别的气块法 通常采用“气块法”判断静力稳定度。当一气块受 外力作用在垂直方向上产生扰动后，周围大气有使它返 回起始位置的趋势时，这种大气层结是稳定的；反之， 大气有使它继续远离起始位置的趋势时，这种大气层结 是不稳定的；若气块随时与周围大气取得平衡时，这种 大气层结是中性的。 影响稳定度变化的因子：辐射和温度平流 大气稳定度判据 干绝热过程： d 层结稳定 = d 中性 d 层结不稳定 湿绝热过程： m 层结稳定 = m 中性 m 层结不稳定 干湿混合绝热过程 d 绝对不稳定 md 条件不稳定 m 绝对稳定 1逆温定义： 在对流层中，某一时刻某气层温度随高度 上升或不变的状态称逆温。逆温所在的气层称 逆温层。 2逆温对天气的影响： 逆温的存在好象一个盖子，能有效地抑制 对流的发展，阻挡水汽和尘埃等向上输送。低 层逆温，易发生雾或低云天气。 3.大气中的逆温 3逆温的种类： （1）辐射逆温：夜间辐射冷却形成的逆温。条件是陆 地，晴朗和微风等； （2）平流逆温：暖空气流到冷的下垫面（陆面或水面 ）上形成的逆温。无日变化； （3）下沉逆温：高空空气绝热下沉增温而形成的逆温 。多出现在