大气中的温湿特征参量.pptVIP

,4.4,大气中的温湿特征参量（1）,前面讨论的湿度特征参量基本上与温 度状况无关；温度特征参量又基本上与 湿度无关。 这里所说的温湿特征参量是既与温度有 关又与湿度有关的一类特征参量，例如绝对 虚温和虚温、凝结高度和凝结结温度、相当 温度和相当位温等等。,一、绝对虚温 Tv 和虚湿 tv 绝对虚温 Tv 的定义是：干空气具有湿空气 的气压 p ，同时使这些干空气的密度等于湿 空气的密度时所对应的绝对温度。 其计算公式为：,Tv 1 0.61q T,（4.4.1）,式中 T 是空气温度，单位 K q 是湿空气的比温，单位克/克。,虚温是摄氏温标下与绝对虚温对应的值，以 为单位。,tv 1 0.61q T 273.16,（4.4.2）,在一般情况下，虚温与实际温度很接近，在 高温高湿的情况下，两者可差数度。, Tv ,R / C p,二、虚位温 v 虚位温表示干空气具有湿空气的气压同时 使干空气具有湿空气的密度时所对应的位 温，如果在位温表达式中的温度 T 用虚温 Tv 代替时，就可求得相应的虚位温。, 1000 p ,（4.4.3）,式中 Tv 为绝对虚温，其他各量与位温中相,R 同， C p,可以用 0.268 代替。,根据虚温的表达式，虚位温又可表示为：,v 1 0.61q ,（4.4.4）,式中 q 是比温，单位为克/克。,4. 5 大气中的温湿特征参量（）,凝结温度和凝结高度是一个既与温度 有关又与湿度有关的特征参量。,地面湿空气块受到抬升作用时会产生两方面的变化： 一是降压膨胀； 二是降温。,如果开始时空气块的水汽压小于由空气块温度决定的饱和水汽压，当空 气块因上升而不断降温时，相应的饱和水汽压也会逐渐降低，当两者相 等时，湿空气块就有可能发生凝结。,凝结高度 LCL 也称抬升凝结高度，是空气块受抬升而,绝热降温时出现凝结现象的最低高度。,凝结温度是空气块在凝结高度上所具有的温度。,设某一气块原高度为 Z，气温为 TZ ，气压为 PZ ，露点为 Tdz 。,上升到某一高度时便有可能发生凝结，该高度为 Z L ，其上 气温为 TL ，气压为 PL ，露点为 TdL ，,根据凝结温度的定义应有 TL TdL 气块绝热上升，在达到饱和之前有三个参量是守 的： （1）位温 ， （2）干静力能 gZ C pT ， 参见大气科学辞典，气象出版社，,（3）比湿 q ， 于是有方程组：,1994，P218：干静力能在干绝热过程中是守 恒的。, TL ,ex 6.1078e x p ,eL 6.1078e x p , 1000 TZ Px ,R / C p, 1000 PL ,R / C p,（4.5.1）,gZ CPTZ gZ L CPTL 0.622ex 0.622eL px 0.378ex pL 0.378eL a Tdz 273.16 Tdz b a TL 273.16 TL b ,（4.5.2） （4.5.3） （4.5.4） （4.5.5）,上述方程组中有五个方程，包含五个未知量 Z L , TL , PL , eL , ez 。 原则上可以求解。,R,ez 6.1078exp , 1000 ,先用 Tdz 代入（4.5.4）式，则 ez 可以求出，方程组中前三个 方程的左边均可变成已知量，,运算中取 C p, 0.286, a Tdz 273.16 Tdz b , z Tz pz ,R / C p,qz ,0.622ez Pz 0.378ez,gz C pTz, 1000 ,0.286,eL 6.1078exp ,这样可以得到新的方程组：, z TL pL ,（4.5.6）,qz ,0.622eL PL 0.378eL,（4.5.7）,gz C pTz gzL C pTL a TL 273.16 TL b ,（4.5.8） （4.5.9）,L, z , 6.1078exp ,一、用迭代法求凝结温度 TL 和凝结高度 Z L （或 PL ） （1）先给出 PL 的一个初值 P L ，（如 300hPa ） （2）由（4.5.6）可求出一个温度初值 T ,T ,L, p L 1000 ,0.286,（3）又可求出水汽压初值,e,L, a T L 273.16 T L b ,（4）最后可求出比湿初值,q,L,0.622e L P L 0.378e,L,（5）比较 qz 和 q L 的大小，如果 q L qz 0 ，说明 T L 值 偏低，相应的 p L 值也太小，（意味高度太高），这时给出一 个新的猜值 p L p L 1 hPa 。 （6）重复（2）-（5）各步，直到迭代 n 次以后，如 果第一次出现 q L qz 0 ，则抬升凝结温度 TL TL 就被确定， 与其相应的气压 PL PL 也就确定。 （7）由方程（4.5.8），可求得抬升凝结高度 Z L