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第3节静力学方程、连续方程和热力学能量方程,一、静力学方程仅讨论垂直方向静力学方程代入状态方程得到,积分得到：压高公式表明两层等压面之间的厚度与其间平均温度成正比即暖区：厚度大冷区：厚度小,讨论:1.气压气流的三类垂直结构a.深厚对称系统b.浅薄对称系统c.温压场不对称系统随高度升高,高压中心轴线想暖区倾斜随高度升高,低压中心轴线向冷区倾斜,2.暖平流有利于高层高压或低层低压发展冷平流有利于低层高压或高层低压发展3.极地和赤道的天气系统极地：低层冷高压,高层冷低压赤道：低层暖低压,高层暖高压,二、连续方程A面：B面：,同理:x方向上的静流入量y方向上的静流入量z方向上的静流入量而总净流入量为三者之和它应该等于总质量随时间的变化,即连续方程也可写为连续方程,Acontrolvolumeoffixedmassthatmovewiththefluid,连续方程的不同形式,讨论:1,速度散度的意义称为速度散度,2,水平速度散度和垂直速度的关系对不可压缩大气有即则空气辐散空气辐合,即大气的水平辐散减弱了大气的上升运动,即大气的水平辐合增强了大气的上升运动,3,“P”坐标系的连续方程由z坐标系连续方程代入静力学方程及坐标变换可得“P系”完整的连续方程比“z系”连续方程简单，无密度项,ConsiderLagrangiancontrolvolumeagain:,Takinglimitsasvolumegoesto0:,三、热力学能量方程,热力学第一定律,单位质量空气通过辐射、凝结和传导等物理过程获得的热量等于单位质量空气内能的变化，加上其对周围空气所做的功。,热力学第一定律,状态方程状态方程的全微分形式改写为热力学第一定律的熵形式,绝热过程位温热力学第一定律的另一种表达式,位温,把气压为p，温度为T的干空气块，干绝热地膨胀或压缩到气压为1000hPa时所具有的温度。干绝热过程中位温是守恒的,干绝热递减率,在大气中，假设气块在移动过程中不与外界环境产生能量的交换（也就是绝热的情况），当未饱和气块受外力上升，上方环境压力较低，使气块膨胀、温度降低，此气块温度随着高度上升而降低的程度称为干绝热递减率，为定值（每上升一千米，温度下降十度）。,湿绝热递减率,当空气快上升冷却时，相对湿度增加，如果有凝結产生将释放潜热，则气块、随隨高度上升而降低温度的程度将比干绝热的情況小，此温度递减率称为湿绝热递减率，一般以平均值（每上升一千米，温度下降六度）表示。,环境温度递减率,稳定与不稳定,氣塊上升後溫度的變化與周圍環境相比較，若氣塊上升後的溫度仍比周圍環境高，則氣塊(溫度高、密度小、輕)將會繼續上升，這就是不穩定的情況，若氣塊溫度比周圍環境低，則氣塊(溫度低、密度大、重)會掉回原來的位置，這就是穩定的情況。,绝对稳定，绝对不稳定条件不稳定,绝对稳定：绝对不稳定：条件不稳定：,StaticStability,1热力学
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