08_对流性稳定度指数.doc

11.1 对流性稳定度 1. 讨论的情况上面讨论的条件性稳定度指数，考虑的仅仅是一小块空气上升，其四周的空气没有发生变化。而在实际大气中，常常会遇到气流过山、沿锋面爬升等整层空气一起抬升的情况。2. 对流性稳定度定义当整层空气抬升时,稳定度会发生改变吗？下面暂时先用一个实图例来说明。如图11.1.1，某气层顶在500hPa，底在850hPa，下层大于上层(亦即：)，下层(T-Td)值很小，上层却很大(表11.1.1)，计算出的条件性稳定度指数IL=9.4，属于稳定的情况。表11.1.1一次对流性不稳定的温、湿分布要素气压温度()露点()假相当位温()饱和假相当位温()500hPa850hPa120-141870.079.188.585.3当整层空气一起被抬升且达到饱和时，假定各层相对位置不变(图11.1.1)，则根据的守恒性有： (11.1.1) (11.1.2) 考虑到抬升前有： ， (11.1.3)将式(11.1.1)与(11.1.2)代入式(11.1.3)，得： ， (11.1.4)根据第10章讲述的内容可知，式(11.1.4)代表的情况是属于不稳定的。这种整层空气抬升，抬升前为稳定的，抬升达到饱和后变为不稳定的情况，称为对流性不稳定。 产生这种对流性不稳定的条件是：下层的大于上层的。图11.1.1 解释对流性稳定度示意图11.2 对流性稳定度指数(IC)1. 定义式当整层空气被抬升且达到饱和时,都会变得不稳定吗？不一定。如11.1所述，这取决于上、下层的差值。当上层大于下层时,抬升前是稳定的,抬升后仍是稳定的。因此,我们选取上、下层的差值作为对流性稳定度指数()： IC=() (11.2.1)IC0 ，为对流性稳定；IC0。2.2 当条件性不稳定时，必然是对流性不稳定的这是因为，所以当0时(亦即当条件性不稳定时)，必然有0(亦即是对流性不稳定的)。3. 用表示的类似的，当用湿静力温度表示IC时有： (11.2.2)4. 几点讨论在研究强对流天气分析预报时，曾有人用过能量指数。其中为湿静力能量。因为，所以能量指数与本质上是同一个物理量，都属于对流性稳定度指数。在探求IC与暴雨的关系时，有的认为或与暴雨关系密切，有的则认为或与暴雨关系较好。事实上，它们都属于对流性稳定度指数。11.3 条件-对流稳定度指数(ILC)如上所述，条件性稳定度是考虑一小块空气上升得到的，而对流性稳定度是考虑某一层空气抬升得到的，两者各有其独立性。从实用出发，常把IL与IC相加称为条件-对流稳定度指数，也有称为位势稳定度指数的，其表达式为： (11.3.1)或 (11.3.2)其中与分别表示地面假相当位温与湿静力温度。11.4 最大对流稳定度指数()1. 定义式 经验表明，利用产生强对流天气的邻(临)近探空资料计算出的(或或)常呈现出图11.4.1形式的廓线,亦即：在边界层附近，往往有一个的极大值()，在对流层中层往往有一个的极小值()，所谓用以下表达式定义： (11.4.1)图11.4.1 解释定义用图 2. 讨论 初看起来，似乎很容易用实际资料计算出，但仔细想一下，编程中会遇到不少问题。例如：