大气层结稳定度ppt课件.ppt

1 2 3 4 上次课重要内容 1 湿绝热过程 湿绝热递减率2 假绝热过程 假相当位温3 T lnp图的应用本次课主要内容 1 大气层结稳定度概念 判据2 条件 对流不稳定3 局地温度的变化 5 淡积云 6 图中的鬃积雨云正在迅速发展 云的顶部已向左侧伸展成砧状 云的底部已出现降雨 7 第五节大气层结稳定度 一 基本概念1 大气层结2 稳定度3 大气层结稳定度大气层结对气块垂直运动的影响趋势和程度 可分三种情况 稳定平衡态 稳定层结中性平衡态 中性层结不稳定平衡态 不稳定层结 8 二 大气层结稳定度的判定法 气块法 当垂直方向有加速度存在时 气块满足的方程 当垂直方向加速度为零时 气块是静力平衡的 上升 下沉 9 引入准静力条件 代入气块的垂直方向的运动方程 3 15 代入状态方程 得 3 16 10 为气块在垂直方向受到的合外力 当或 气块有垂直向上的加速度 只有当换句话说 静力平衡出现在或的条件下 11 可见 气层是否稳定取决于气块和周围的温度 密度 差 12 三 稳定度判据 1 用表示形式 13 2 用 d s 表示形式 1 干空气及未饱和湿空气设 起始时刻气块的温度与周围环境大气温度相同 气温随高度的变化 14 代入 3 16 得 3 17 3 18 15 直接在T lnp图上进行判断 看状态曲线和层结曲线的位置 状态曲线 如 d s线层结曲线 如 线 16 d T T T lnp T 17 2 饱和湿空气 将 d换成 s 3 22 P72 3 实际大气绝对不稳定绝对稳定 18 常见 对干空气和未饱和湿空气是稳定的 对饱和湿空气是不稳定的 称之为条件不稳定 19 3 用和表示的形式P72将位温的公式代入 3 16 得 3 20 3 21 20 将假相当位温的公式代入 3 16 得 3 23 表明 当和随高度分布而减小 是不稳定的 21 四 不稳定能量与气层稳定度的类型 不稳定能量 层结曲线与状态曲线所围面积Rd倍 1 不稳定能量把净浮力作用使得气块增加的能量 称为不稳定能量 22 状态曲线在层结曲线的右侧为正的不稳定能量A 使气块向上的动能增加 状态曲线在层结曲线的左侧为负的不稳定能量A 使气块向上的动能减少 23 稳定型 状态曲线完全在层结曲线的左侧 2 气层稳定度类型 24 真潜不稳定 A A 25 假潜不稳定 A A 26 气层不稳定产生的有利条件 A 小 抬升力大 27 暴雨倾盆南京2008 5 27中午迎来强对流天气5月27日上午奥运火炬在南京成功传递 在围观火炬传递的群众刚刚离去不久 中午11点时天气逐渐昏暗 12点20分左右南京城电闪雷鸣 暴雨倾盆 天色由白天瞬间变成了夜晚 汽车打开了车灯 行人就近躲雨 28 五 对流不稳定 1 定义P752 对流不稳定举例 图3 8a 29 注意点 抬升前 气层的层结为AB 气层是稳定的 为AO 气层上干下湿 30 整层抬升 A点 气层的底层 湿 先达到饱和 先沿干绝热线上升 到达抬升凝结高度 O点 后 再沿湿绝热线上升 虚线 31 B点 气层的高层 干 后达到饱和 一直沿干绝热线到达点达到饱和 此时底层的气层已沿着湿绝热线到达了A 点 图 32 抬升后 A B 为整个气层达到饱和时的层结曲线 线 可见 气层变得不稳定了 33 3 对流不稳定产生的条件 1 气层必须是上干 下湿 2 要有足够的抬升力 使整层抬升达到饱和 34 4 判据对流不稳定是整个气层抬升达到饱和时产生的 只要抬升后的气层满足的条件 对流不稳定就会出现 而要满足上述条件 气层在抬升前又必须是上干 下湿的特征即 必有 35 对流稳定度的判据 实际计算例 当 36 第七节局地温度变化的影响因素分析与判断 一 热流量方程热力学第一定律 3 3 两端得P75公式 表明了单位质量空气 在单位时间内得 失 热量与温度和气压变化之间的关系 37 其中 为全微分算子为水平风速为水平算子表明 个别变化为局地 平流 对流变化之和 38 对T作用 p76将上两式代入热流量方程中去 39 经整理得 3 42 为热流量方程的另一种形式 二 影响温度局地变化的因素取决于三个因子 温度平流 层结稳定度与垂直速度的共同作用 热量的得失 40 讨论 短期天气过程 大尺度大气 右第二项比较小局地的温度变化与温度的平流变化有关 41 三 个别 局地 平流变化 1 个别变化 表示确定气块在运动过程中 内部状态随时间的变化 2 局地变化 表示固定地点状态随时间的变化 42 3 平流变化 表示由于要素场分布不均匀 空气的水平运动引起某地状态随时间的变化 温度平流 湿度平流 43 大小为与温度梯度之间的夹角 垂直于等温线由高指向低 44 四 温度平流的判断 45 为暖平流 图3 9 a 风由高吹向低温区 使局地气温升高 46 0 c 5 10 15 T V c 图3 14 为冷平流 图3 14 c 风由低吹向高温区 使局地气温降低 47 0 c 5 10 1