第二讲 part2 T-lnP的结构和绘制.pdf

T lnP图的结构和绘制图的结构和绘制 章丽娜 中国气象局气象干部培训学院 第21期新预报员岗位培训班 2014上 北京 T lnP图分析 T lnP图 热力学图解 为了分析大气的为了分析大气的热状态热状态以及计算大气中以及计算大气中 某些某些热力过程热力过程的方便 在气象工作中常的方便 在气象工作中常 常用到一些热力学图解 以便常用到一些热力学图解 以便迅速直观迅速直观 的描述大气的绝热过程的描述大气的绝热过程 热力学图解具备的条件 坐标最好是实测的气象要素坐标最好是实测的气象要素 如温度 压强 湿度或 如温度 压强 湿度或 其简单函数 其简单函数 纵坐标最好大致和高度成正比纵坐标最好大致和高度成正比 易于形 易于形 象的了解大气的垂直结构 象的了解大气的垂直结构 图解上的图解上的各组线条各组线条 如等温线 等压线 干绝热线 如等温线 等压线 干绝热线 湿绝热线及等饱和比湿线 湿绝热线及等饱和比湿线 是直线或近似直线是直线或近似直线 各组线条之间的夹角尽可能大各组线条之间的夹角尽可能大 便于区分各种热力学 便于区分各种热力学 过程 过程 为了便于计算大气运动的能量 为了便于计算大气运动的能量 图解上的面积最好与图解上的面积最好与 能量成正比能量成正比 即是能量图解 即是能量图解 常见热力图解常见热力图解 T lnP Emagram 中国 中国 Skew T lnP diagram 美国 澳大利亚 美国 澳大利亚 Stuve diagram 美国 美国 Tephigram 英国 加拿大 英国 加拿大 Emagram Energy per unit diagram的缩写 原意是单 位质量的能量图 Skew T lnP In Europe and Canada the Tephigram is often the preferred diagram Dry adiabat Temperature Pressure Tephigram skewed Cpln skewed T 最早的T lnP图 1884年 年 赫兹赫兹绘制了最早的绘制了最早的T lnP图 当时主要在欧洲使用 图 当时主要在欧洲使用 赫兹赫兹对人类最伟大的贡献在于用实对人类最伟大的贡献在于用实 验证实了电磁波的存在 验证实了电磁波的存在 Heinrich Hertz 1857 1894 德国物理学家德国物理学家 T lnP图基本构造 基本线条 基本线条 5线线 坐标线 坐标线 1 等温线 等温线 2 等压线 等压线 特征线 特征线 3 干绝热线 干绝热线 4 等比湿线 等比湿线 5 湿绝热线 湿绝热线 温度温度 湿绝热线湿绝热线 等相当位温线等相当位温线 干绝热线干绝热线 等位温线等位温线 等饱和比湿线等饱和比湿线 T T lnP图的基本构造图的基本构造 压强压强 P T P T 1000 ln p P T lnP垂直间距为何不同垂直间距为何不同 0 0 lnlnln xT p ypp p 0 1000phPa y大大 y小小 干绝热线干绝热线 等位温线等位温线 干绝热线 黄色实线 干绝热线 黄色实线 未饱和气块绝热升降所走之线 又 叫等 线 等熵线 根据泊松方程绘制 0 286 00 Tp Tp 9 8 1 d km 增加 增加 0 286 1000 T p 等饱和比湿线等饱和比湿线 等饱和混合比线等饱和混合比线 等饱和比湿 绿色实线 等饱和比湿 绿色实线 饱和湿空气的等比湿线 反映了饱和 湿空气随着温度和气压变化的规律 Tpq p Te q s s s qs增加 qs增加 湿绝热线湿绝热线 等相当位温线等相当位温线 湿绝热线 绿色虚线 湿绝热线 绿色虚线 饱和气块绝热升降所走之线 又叫等 se线 温度直减率不是常数 平 均而言 6 1 m km se增加 se增加 cp sv se Tc qL exp 假定气块起始的假定气块起始的T 20 p 1000hPa q 6g kg 20 293K 水汽全部凝结后 水汽全部凝结后 se 20 15 35 气块中的水汽凝结或蒸发气块中的水汽凝结或蒸发1g kg 可使气块本身 可使气块本身 温度变化温度变化2 5 则 则6g kg水汽全部凝结 气块升水汽全部凝结 气块升 高高15 p v se c qL p v se c qL 即使起始的高度 温度 露点不即使起始的高度 温度 露点不 一样 同一湿绝热线上求得的一样 同一湿绝热线上求得的 sese相等相等 T lnP图的点绘 必要线条 必要线条 3线线 温度层结曲线温度层结曲线 露点层结曲线露点层结曲线 状态曲线状态曲线 实际气块所走之路实际气块所走之路 探空气球所走之路探空气球所走之路 1 绘制层结曲线 温度 露点层结曲线温度 露点层结曲线 意义意义 表示测站上空环境大气温度 露点随高表示测站上空环境大气温度 露点随高 度的垂直分布情况度的垂直分布情况 求法求法 根据各个高度气压和温度 露点 记录 根据各个高度气压和温度 露点 记录 点绘在点绘在T lnP图中相应的位置上 然后图中相应的位置上 然后将各点连将各点连 成折线成折线 气压气压 温度温度 露点露点 1016 16 6 1000 16 0 992 16 0 925 11 6 924 11 5 920 11 14 850 7 7 790 2 7 775 2 18 755 0 15 731 1 43 700 1 32 577 10 51 518 17 38 504 18 24 500 19 24 488 20 25 433 23 27 400 28 32 322 40 45 315 39 55 300 42 73 54511 北京 116 47 39 80 2010 10 12 20时 32 1 58203 阜阳 115 83 32 93 2009 6 3 20时 气压气压 温度温度 露点露点 996 30 17 925 26 8 850 21 2 828 20 7 812 18 10 796 16 9 770 15 18 726 12 31 700 9 30 541 9 22 500 13 38 495 14 42 424 21 49 400 25 49 302 41 59 300 41 59 271 43 63 250 40 60 234 40 61 200 44 65 198 44 65 150 56 76 105 69 9999 100 70 9999 44 65 2 风向杆的画法 气压气压 风向风向 风速风速 996 205 3 925 220 6 850 300 1 828 9999 9999 812 9999 9999 796 9999 9999 770 9999 9999 726 9999 9999 700 10 5 541 9999 9999 500 295 7 495 9999 9999 424 9999 9999 400 285 12 302 9999 9999 300 265 26 271 9999 9999 250 250 38 234 9999 9999 200 260 40 198 9999 9999 150 260 34 105 9999 9999 100 300 26 58203 阜阳 115 83 32 93 2009 6 3 20时 0 90 180 270 45 135225 315 30 15 195 210 240 255 60 75 105 120 150 165 345 330 285 300 925hpa 220 6 0 90 180 270 45 135225 315 30 15 195 210 240 255 60 75 105 120 150 165 345 330 285 300 700hpa 10 5 925hpa 220 6 700 hpa 10 5 0 90 180 270 45 135225 315 30 15 195 210 240 255 60 75 105 120 150 165 345 330 285 300 3 绘制状态曲线 初始气块先沿着干绝热线上升 达到抬初始气块先沿着干绝热线上升 达到抬 升凝结高度后 再沿着湿绝热线上升升凝结高度后 再沿着湿绝热线上升 T 抬升凝结高度 抬升凝结高度 LCL 干绝热线干绝热线 P T P Td 等饱和比湿线等饱和比湿线 1 抬升凝结高度 lnP 已知气块已知气块起始抬升位置起始抬升位置的气压 温度 露点的气压 温度 露点 Lifting Condensation Level 简称LCL 起始位置 起始位置 P 1000hPa T 30 Td 10 干绝热过程中 比湿守恒干绝热过程中 比湿守恒 起始位置 起始位置 1000hPa1000hPa 的气块远没有达到饱和 气块沿着 的气块远没有达到饱和 气块沿着 干绝热线上升过程中 饱和比湿不断减小 当饱和比湿干绝热线上升过程中 饱和比湿不断减小 当饱和比湿 达到达到8g kg8g kg时 等于气块实际比湿 气块刚好饱和 此时 等于气块实际比湿 气块刚好饱和 此 时气块所在的高度为抬升凝结高度时气块所在的高度为抬升凝结高度 对应饱和比湿 对应饱和比湿 26g kg 对应气块实际比湿 对应气块实际比湿 8g kg T lnP 抬升凝结高度 抬升凝结高度 LCL 干绝热线干绝热线 湿绝热线湿绝热线 P T P Td 等饱和比湿线等饱和比湿线 2 状态曲线 过程曲线 4 特征高度和对流温度 T lnP 湿绝热线湿绝热线 P T P Td 等饱和比湿线等饱和比湿线 抬升凝结高度抬升凝结高度LCL 层结曲线层结曲线 对流凝结高度对流凝结高度CCL 对流温度对流温度Tc 自由对流高度自由对流高度LFC 平衡高度平衡高度EL 等面积高度等面积高度EAL Equal Area Level Equilibrium Level EL Lifting Condensation Level LCL Level of Free Convection LFC Equal Area Level EAL 对流凝结高度CCL Convective Condensation Level 热力作用所导致的凝结面热力作用所导致的凝结面 地面地面受太阳辐射加热后易发生受太阳辐射加热后易发生 白天 地面受太阳短波辐白天 地面受太阳短波辐 射加热后 温度迅速增加 射加热后 温度迅速增加 靠近地面的空气由于热传靠近地面的空气由于热传 导导 湍流而增温湍流而增温 对流凝结高度CCL Convective Condensation Level 由于受到太阳辐射的加热作用 地面由于受到太阳辐射的加热作用 地面 的气块可不借助外力抬升便上升 对的气块可不借助外力抬升便上升 对 流抑制为流抑制为0 气块达到饱和 凝结 气块达到饱和 凝结 的高度叫做对流凝结高度的高度叫做对流凝结高度 对流凝结高度对流凝结高度CCL被看成是被看成是热对流产热对流产 生的积云的云底高度生的积云的云底高度 预报中的应用 当预报的白天最高气预报中的应用 当预报的白天最高气 温高于对流温度 则当天就可能出现温高于对流温度 则当天就可能出现 热力对流云 热力对流云 对流温度Tc Convective Temperature 地面露点 比湿 不变 气温逐渐升高 使大气低层负能量地面露点 比湿 不变 气温逐渐升高 使大气低层负能量 面积全部消失的温度 可作为午后热对流发生的判别指标 面积全部消失的温度 可作为午后热对流发生的判别