大气物理学总结
物理气压知识点总结

物理气压知识点总结引言气压是指大气对地球表面单位面积施加的压力,是大气物理学中的重要概念。
气压对于人类日常生活和工程应用具有重要影响。
本文将对气压的相关知识点做一个总结,包括气压的定义、产生原理、测量单位、变化规律以及应用等方面。
一、气压的定义气压是指大气对地球表面单位面积施加的压力。
在古代,人们已经注意到了气压的存在,但直到17世纪,才被法国科学家帕斯卡首次测量和描述。
他发现大气压力与海拔高度的关系,并提出了“帕斯卡定律”,奠定了现代气压的基本理论。
二、气压的产生原理气压是由大气层对地球表面施加的重力造成的。
地球表面处于大气压的作用下,大气分子在不断运动,碰撞地面上的物体,使得地面受到压力。
大气层中,气压随着高度的增加而减小,这是由于大气层分子数量减少,影响大气分子对地面的撞击次数减少造成的。
三、气压的测量单位气压的国际标准单位是帕斯卡(Pa),1帕斯卡等于1牛顿/平方米。
在实际应用中,常用的气压单位还有毫巴(mbar)和毫米汞柱(mmHg)。
1毫巴等于100帕斯卡,1毫米汞柱等于133.3帕斯卡。
四、气压的变化规律气压的变化受多种因素的影响,主要包括海拔高度、气温、湿度和气候等因素。
在海拔高度上升时,气压逐渐减小;气温升高时,气压也会减小;湿度增加时,气压也会略微下降。
此外,气压还受到地球自转、季节变化和气压系统的影响,呈现出周期性和不规则性变化。
五、气压的应用气压在日常生活和工程应用中具有重要意义。
在气象学中,气压是天气变化的重要指标之一,通过气压的变化可预测未来的天气情况。
在工程中,气压也是考虑结构强度和稳定性的重要参数,特别是在高海拔地区和深水区域的工程设计中。
此外,气压计、气压传感器等仪器的设计和应用也与气压密切相关。
结论气压作为大气物理学中的重要概念,具有广泛的应用价值。
通过对气压的定义、产生原理、测量单位、变化规律和应用等方面的总结,可以更好地理解和应用气压知识,提高人们对大气环境的认识和理解。
大气物理气压和气温的变化规律

大气物理气压和气温的变化规律大气物理是研究地球大气系统的分支学科,其中气压和气温是大气物理中两个重要的变量。
本文将探讨气压和气温的变化规律,并分析它们之间的关系。
一、气压的变化规律气压是指在某一点上由大气分子的撞击引起的单位面积上的力量。
气压的变化受到多种因素的影响,包括地球的自转、高度变化、气候系统、季节变化等。
主要的气压变化规律有如下几点:1. 随着海拔的升高,气压逐渐下降。
这是因为海拔越高,大气层中的气体分子变稀,分子间相互碰撞的次数减少,导致单位面积上的力量减小,从而气压下降。
2. 随着温度的升高,气压会下降。
这是因为温度升高会导致气体分子内部的平均速度增加,分子间碰撞的力增强,使得单位面积上的力量减小,从而气压下降。
3. 气压随着地球的纬度变化而变化。
在赤道附近,由于地球自转所引起的离心力,会使得气压比较低;而在极地附近,由于离心力较小,气压比较高。
二、气温的变化规律气温是指气体分子的平均动能,是衡量大气热态的物理量。
气温的变化与日照、地形、季节、海流等因素密切相关。
主要的气温变化规律有如下几点:1. 气温随着海拔的升高而降低。
这是因为随着海拔的升高,由于大气层的厚度减小,气体分子间的距离变大,使得分子间的碰撞变少,因此分子的动能减小,气温降低。
2. 气温随着纬度的变化而变化。
从赤道向极地方向,气温逐渐降低。
这是由于赤道附近接收到的太阳辐射比较充足,而极地附近接收到的太阳辐射相对较少。
3. 气温随季节的变化而变化。
在温带和副热带地区,气温随着季节的变化呈现周期性波动。
通常夏季温暖,冬季寒冷。
三、气压和气温之间的关系气压和气温之间存在着紧密的关系。
根据气体物理学的理论,当气温升高时,气体分子的内能增加导致碰撞力减小,从而气压下降;当气温下降时,气体分子的内能减小,碰撞力增加,导致气压升高。
此外,气压和气温的变化也受到其他气象要素的影响,如湿度、地形、地表覆盖物等。
不同的气象要素相互作用,共同决定了大气系统的变化和天气的形成。
空气主要知识点总结

空气主要知识点总结一、空气的组成空气主要由氮气(N2)和氧气(O2)组成,其中氮气占78%,氧气占21%。
另外还包括大约1%的水汽、二氧化碳和其他稀有气体(如氩气、氖气等)。
这些气体通过大气循环不断地在地球上进行物质交换和能量传递,保持了地球上生物的生存环境。
二、空气的性质1、透明空气是无色无味的,对大多数电磁辐射具有很好的透明性。
这使得阳光能够直接照射到地球上,为光合作用和自然界的能量循环提供了重要的条件。
2、可压缩性空气的密度相对较小,其分子之间的间距比较大,因此它具有较强的可压缩性。
这一性质在物理实验和工程应用中得到了广泛的利用。
3、导热性空气是一个相对不良的导热介质,它的导热系数相对较低。
这一性质使得大气中的温度分布比较不均匀,同时也影响了地球上气温的变化。
4、水汽含量空气中的水汽含量会随着气温的变化而产生相应的变化。
水汽的含量又会影响大气的密度、透明度、传热性等物理性质,对气候和生态环境有着重要的影响。
三、空气的作用及意义1、生物生存空气中的氧气是生物呼吸过程中不可缺少的气体,它参与了动植物的呼吸过程,为生物的新陈代谢提供了氧气气源。
此外,大气中的二氧化碳也是植物进行光合作用所需要的气体,为植物生长提供了重要的条件。
2、温室效应大气中的水汽和二氧化碳等温室气体对地球的表面温度产生了一定的影响。
它们会吸收地球表面辐射的一部分热量,阻止了地球表面的一部分热量向太空的散失,从而使地球表面温度得以维持。
3、大气保护作用地球的大气层能够有效地过滤掉来自太空的紫外线和宇宙射线,减少了对地球表面的直接辐射。
这一保护作用保障了地球生物的生存环境和生存条件。
4、气候和天气形成大气中的水汽和气体组成会直接影响地球的气候和天气变化。
例如,温湿空气流动、气温变化和气压变化等都直接由大气的物理性质和气体成分所决定。
四、空气的污染随着人类经济的发展和生产活动的增加,大气污染问题日益严重。
汽车尾气、工业废气和燃烧排放等直接或间接地造成了大气中的污染物浓度增加。
大学大气物理知识点总结

大学大气物理知识点总结一、大气的组成地球的大气由多种气体组成,包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳、氩气等。
其中,氮气占据了大气的78%,氧气占据了21%,水蒸气占据了0-4%,二氧化碳、氩气等稀有气体的含量很低。
这些气体通过物理和化学过程相互作用,形成了大气层的稳定结构。
大气中的水蒸气是影响天气和气候的重要因素之一。
水蒸气的含量会随着温度、湿度等因素的变化而发生变化,从而影响大气的密度、压强等。
同时,水蒸气还会通过凝结和降水等过程,对大气运动和地球气候产生重要影响。
二、大气运动大气运动是指大气层内空气的运动和变化。
大气层内的运动主要是由于地球的自转和日照等自然因素的影响。
通过大气运动,大气能够输送热量、水汽等物质,在地球表面形成风、云、降水等现象,对地球气候和环境产生重要影响。
大气运动包括大尺度的环流和小尺度的局地风等。
大尺度的环流是指大气层内的大规模运动,包括赤道附近的热带风暴、北极附近的极地环流等。
而小尺度的局地风则是指在地表上的局部风速变化。
大气运动的规律是气象学和大气物理学研究的重要内容之一。
通过对大气运动规律的研究,可以更好地理解和预测天气、气候等现象,为人类生产和生活提供重要的依据。
三、大气层的特点大气层是地球表面以上的气体层,它具有一些独特的特点和结构。
大气层的结构可以分为对流层、平流层、中间层、热层和电离层等。
每个大气层都有不同的特点和功能,对地球的气候和环境产生着重要影响。
对流层是地球大气层的最底层,高度大约为8-18公里。
这一层的特点是温度随着高度的增加而减小,湿度变化较大,大气运动较为活跃。
对流层的地表风、云层、降水等现象都与地球的气候和环境密切相关。
平流层位于对流层之上,高度大约为18-50公里。
这一层的特点是温度随着高度的增加而增加,大气运动较为平稳,大气密度逐渐减小。
平流层对地球的外界辐射和宇宙射线等有一定的屏蔽作用,为地球的生物和人类活动提供了一定的保护。
中间层、热层和电离层则位于平流层之上,高度分别为50-80公里、80-550公里、550公里以上。
气象物理知识点总结

气象物理知识点总结1. 大气结构和成分地球大气主要分为四层:对流层、平流层、中间层和外层。
对流层是地球大气最底层,它的高度约为0-10公里,这一层大气的物理性质和气象现象最为活跃。
平流层位于对流层之上,高度约为10-50公里,中间层和外层则分别位于平流层之上,其高度和物理性质有着显著的不同。
地球大气主要成分包括氮气、氧气、水蒸气、稀有气体、臭氧等,这些气体对于大气的物理性质和气象现象都有着重要的影响。
2. 大气压力和温度大气压力是指大气对地球表面或物体单位面积所施加的压力,它随着海拔的增加而逐渐减小。
气温是指大气中分子的热运动程度,气温的变化对于天气的形成和气象现象的发生都具有重要的影响。
大气的温度和压力分布有着明显的规律性,了解这些规律对于天气预测和气候研究都具有重要的意义。
3. 气象现象和天气预测气象现象是指大气中各种物理现象和过程,如气压变化、温度变化、湿度变化、降水、云层等。
天气预测是指根据气象现象和规律,对未来天气情况进行预测。
传统的天气预测主要依靠气象观测和经验判断,随着气象卫星、雷达等现代技术的发展,天气预测的准确性得到了显著提高。
4. 气候变化和全球变暖气候是指长时间范围内的天气状况,包括温度、湿度、降水、风向等气象要素。
气候变化是指气候长期平均状态和分布发生的变化,全球变暖是指地球表面温度不断升高的现象。
气候变化和全球变暖对于人类社会和自然生态系统都具有重大影响,因此对其进行深入研究具有重要的意义。
5. 天气系统和气象灾害大气环流系统是地球大气中一系列有规律的空气运动,它是天气形成和分布的重要原因。
气象灾害是指由气象现象和天气系统引起的对人类生产生活和生态环境造成危害的自然灾害。
了解天气系统和气象灾害的形成和规律性,对于预防和减轻气象灾害的影响具有重要的意义。
总结:气象物理学作为研究地球大气的一门科学,对于我们了解气象现象、预测天气、研究气候变化等方面都具有重要的意义。
通过学习气象物理学的相关知识,我们可以更好地了解地球大气的物理性质和规律,为我们的生产生活和自然环境的保护提供重要的科学依据。
高中物理气体知识点总结

高中物理气体知识点总结一、气体的性质1. 气体的无定形:气体没有固定的形状和体积,能够自由流动。
2. 气体的可压缩性:由于气体分子之间的间距较大,气体易受到外界压力的影响而发生压缩或膨胀。
3. 气体的弹性:气体分子之间存在相互作用力,当气体受到外力作用时,能够产生弹性形变。
二、气体的状态方程1. 理想气体状态方程:PV = nRT,其中P为气体的压强,V为气体的体积,n为气体的物质的量,R为气体常数,T为气体的绝对温度。
2. 理想气体状态方程的应用:可以用于计算气体的压强、体积、物质的量和温度之间的关系,也适用于气体的混合、稀释等情况。
三、气体的压强1. 气体的压强定义:单位面积上气体分子对容器壁的撞击力。
2. 压强的计算公式:P = F/A,其中P为压强,F为气体分子对容器壁的撞击力,A为单位面积。
3. 压强的单位:国际单位制中,压强的单位为帕斯卡(Pa)。
4. 大气压:大气对地面单位面积上的压强,标准大气压为101325Pa。
四、气体的温度1. 气体的温度定义:气体分子的平均动能的度量。
2. 温度的单位:国际单位制中,温度的单位为开尔文(K)。
3. 摄氏度和开尔文度的转换:T(K) = t(℃) + 273.15。
五、气体的分子速率与平均动能1. 气体分子速率的分布:气体分子的速率服从麦克斯韦速率分布定律,速率越高的分子数目越少。
2. 平均动能与温度的关系:气体的平均动能与温度成正比,温度越高,气体分子的平均动能越大。
六、理想气体的压强与温度的关系1. Gay-Lussac定律:在等体积条件下,理想气体的压强与温度成正比,P1/T1 = P2/T2。
2. Charles定律:在等压条件下,理想气体的体积与温度成正比,V1/T1 = V2/T2。
3. 综合气体状态方程和Gay-Lussac定律、Charles定律,可以得到压强、体积和温度之间的关系。
七、气体的扩散和扩散速率1. 气体的扩散:气体分子由高浓度区域向低浓度区域的自由运动过程。
大气和海洋的物理学基础

大气和海洋的物理学基础大气和海洋是地球上两个最重要的系统之一, 这两个系统的基础理论是物理学。
物理学是研究大自然中物质的运动、能量和力学及其相互关系的科学。
在大气和海洋这两个系统中, 物理学基础有助于我们了解和解释地球上天气和海洋的现象。
一、大气物理学基础大气物理学是大气科学的重要分支学科之一。
它主要研究大气中的物理现象, 如大气运动、大气热力学、气候学等。
大气物理学的基础是大气物理方程组 (Navier-Stokes方程组)。
Navier-Stokes方程组是描述流体运动的基本方程, 适用于气体和液体。
在大气物理学中, Navier-Stokes方程组有助于描述大气中的风、湍流、对流等现象。
另外, Maxwell方程也是大气物理学中的重要方程之一, 它描述了电磁场的本质和电磁波的传播规律。
在大气物理学中, 有几个重要的概念需要理解。
首先是温度。
温度是大气物理学中非常重要的概念, 它对大气的运动和变化产生巨大的影响。
温度变化会影响空气的密度, 从而引起气压的变化, 进而引起风。
其次是气压。
气压是空气压力的测量单位。
在大气物理学中, 气压的变化会引起气流的变化, 导致天气的变化。
在气压低的地区, 空气流动较快, 会形成飓风、台风等强降水天气。
而在气压高的区域, 空气流动缓慢, 天气稳定。
最后是湍流。
湍流是一种流体的运动状态。
在大气中, 湍流是一种不规则的气流运动, 它是由于气流中的分层流体之间的摩擦力导致的。
湍流的存在会对大气运动产生影响, 对于天气预报也具有重要意义。
二、海洋物理学基础海洋物理学是海洋科学的重要分支学科之一。
它主要研究海洋的物理现象, 如海流、海洋波、潮汐、海水温度等。
海洋物理学的基础是达西定律和角动量方程。
达西定律是描述流体运动的基本定律之一, 它表明流体的运动与外力的作用相关, 对于推导海洋中的流体运动具有重要意义。
角动量方程描述了海洋中质点的运动, 它是动量方程的扩展。
在海洋物理学中, 有三个重要的概念需要理解。
大气物理学中的气体浓度变化

大气物理学中的气体浓度变化气体是地球大气中的主要组成部分,它们对于地球上的生命系统和其他生态系统的运转都起着至关重要的作用。
然而,随着人类活动的不断增加,如大量的燃烧化石燃料、森林砍伐、农业活动等,地球大气中的气体浓度也在不断地变化着。
这些气体的变化对大气物理学有着重要的影响。
气体是地球大气中的主要成分之一。
地球大气主要由氧气、氮气、水蒸气和稀有气体组成。
大气中还包含一些其他气体,如一氧化氮、二氧化碳、氧化硫和氯气等。
这些气体对于地球的气候和环境都有很重要的影响。
其中,二氧化碳是大气中最重要的温室气体之一。
随着二氧化碳等温室气体浓度的上升,地球的气候正在发生重大变化。
二氧化碳的浓度是通过大气和地球上的吸收和释放过程之间的平衡来调节的。
燃烧化石燃料和其他人类活动增加了大量的二氧化碳排放,这导致大气无法平衡地吸收这些气体,使得地球的大气中二氧化碳含量的上升。
除了二氧化碳之外,一氧化氮、氧化氮和臭氧等气体的浓度变化也对大气物理学有着重要的影响。
这些气体的浓度也是通过大气和地球上的吸收和释放过程之间的平衡来调节的。
这些气体同样受到人类活动的影响,如汽车尾气、工厂排放和农业活动等,它们使得大气无法平衡地吸收这些气体,从而使得这些气体的浓度增加。
气体的浓度变化会引起大气层的变化,以及气候和生态系统的变化。
例如,二氧化碳的上升导致地球的气温上升,这会导致海平面上升、极地冰川融化、气候模式变化和更频繁的极端天气事件等。
臭氧的浓度变化会影响到地球的紫外线辐射,这会对生物和生态系统造成影响。
在大气物理学中,气体的浓度变化不仅对地球的生态系统和大气层有着深远的影响,而且也对我们的社会和经济有着重要的影响。
了解气体浓度变化对我们深入了解生态系统、气候和气候变化以及人类活动所产生的各种影响至关重要。
总结:大气物理学中的气体浓度变化对地球的生态系统和大气层有着深远的影响,也对我们的社会和经济有着重要的影响。
随着人类活动的不断增加,气体浓度的变化成为了我们所关注的热点问题之一。
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大气物理学第六章大气热力学基础一、热力学基本规律1、空气状态的变化和大气中所进行的各种热力过程都遵循热力学的一般规律,所以热力学方法及结果被广泛地用来研究大气,称为大气热力学。
2、开放系和封闭系(1) 开放系:一个与外界交换质量的系统(2) 封闭系:和外界互不交换质量的系统(3) 独立系:与外界隔绝的系统,即不交换质量也不交换能量的系统。
3、准静态过程和准静力条件(1)准静态过程: 系统在变态过程中的每一步都处于平衡状态(2) 准静力条件:P≡Pe 系统内部压强p 全等于外界压强Pe4、气块(微团)模型气块(微团)模型是指宏观上足够小而微观上含有大量分子的空气团,其内部可包含水汽、液态水或固态水。
气块(微团)模型就是从大气中取一体微小的空气块,作为对实际空气块的近似。
5、气象上常用的热力学第一定律形式δQ=cdT -αdp=cdT-pp【比定压热容cp和比定容热容cv的关系cp= cv+R,(R比气体常数)】6、热力学第二定律讨论的是过程的自然方向和热力平衡的简明判据,它是通过态函数来完成的。
7、理解熵、焓(从平衡态x0开始而终止于另一个平衡态x的过程,将朝着使系统与外界的总熵增加的方向进行;等焓过程: 绝热和等压;物理意义:在等压过程中,系统焓的增加值等于它所吸收的热量)8、大气能量的基本形式:(1)内能;(2)势能;(3)动能;(4)潜热能9、大气能量的组合形式(1)显热能:单位质量空气的显热能就是比焓。
(2)温湿能:单位质量空气的温湿能是显热能和潜热能之和。
(3)静力能: 对单位质量的干(湿)空气,干(湿)静力能:(4)全势能: 势能和内能之和称全势能10、大气总能量1干空气的总能量: Ed=U+Φ+Ek=cpT+gz+V2212湿空气的总能量: Em=U+Φ+Ek+Lq=cpT+gz+V+Lq2二、大气中的干绝热过程1、系统(如一气块)与外界无热量交换(δQ=0)的过程,称为绝热过程。
1dpρTpp ?()?d?()0.286(对未饱和湿空气κ= κd=R/Cp=0.286计算大气的干绝热过程)T0p0p0例:如干空气的初态为p=1000hpa ,T0=300K,当它绝热膨胀,气压分别降到900hpa和800hpa时温度分别为多少?2、干绝热减温率定义:未饱和湿空气块温度随高度的变化率的负值为干绝热减温率γv,单位°/100mg ?d??9.8K/km?0.98k/100m?1oC/100m cpd3、位温θ定义: 把空气块干绝热膨胀或压缩到标准气压(常取1000hpa)时应有的温度称位温。
1000?d1000Cpd10000.286)?T()?T()未饱和湿空气大小:?T( ppp【位温在干绝热过程中保持不变,称为在干绝热过程中具有保守性。
】4、抬升凝结高度Zc(LCL): 湿空气块因绝热抬升而水汽达到饱和并开始凝结的高度。
?Rd(z)?T0?0.98?10(z?z0)??123(T抬升凝结的估算公式z c ? T 0 ?d 0 ) (T0和Tdo分别为地面的气温和露点)???2(z)?Td0?0.17?10(z?z0)??三、可逆的饱和绝热过程和假绝热过程1、假如空气块在上升过程中是绝热的,全部凝结水都保留在气块内,气块在下沉时凝结的水分又会蒸发,仍然沿绝热过程回到原来状态,这个过程湿绝热过程。
又称可逆的饱和绝热过程、可逆的湿绝热过程。
2、空气块在上升过程中是绝热的,当饱和气块在上升过程中,水汽凝结释放潜热。
凝结物一旦形成,随即全部脱离原上升气块,气块做湿绝热上升;当气块转为下降运动时,因无水汽凝结物供蒸发,气块呈未饱和状态,做干绝热下降。
这种过程假绝热过程。
又称不可逆的湿绝热过程。
自然界的焚风是最常见的假绝热过程例子。
3、焚风:气流过山后在背风坡形成的干热风,称为焚风。
试计算在山麓处温度为25oC气流,翻越一座4000米的高山,到达山脚时的温度变为多少?(设凝结高度为1000米,γs =0.6oC/100米)有一气流,温度为15℃,越过高度为2000米的山脉。
设凝结高度为800米,凝结物全部降落,若湿绝热减温率为γs=0.5℃/100米,问气流翻越高山后温度变为多少?4、湿绝热方程(饱和湿空气的热力学第一定律)cdT?RTdlnp?Ldr?0pdddvs5、湿绝热减温率γs为饱和湿空气随高度的变化率的负值:rs??湿绝热减温率与干绝热减温率及饱和比湿垂直分布的关系:dT dzrs??drLdrdT?rd?Vs 因饱和比湿通常随高度减少,s?0 所以可知rs?rd dzdzcpddz6、假相当位温θse :θse就是湿空气通过假绝热过程把它包含的水汽全部凝结降落完后,降落到1000hpa的温度称为假相当位温。
假湿球位温θsw :θsw 就是湿空气通过可逆的饱和绝热过程降落到1000hpa的温度,称为假湿球位温。
同样可以证明,θse 和θsw 无论是干绝热过程还是湿绝热过程,其值保持不变,具有保守性。
H?m1?h1?m2?h2?0h1?cp1(T?T1)?cpd1(1?0.86q1)(T?T1)h?wcp?T2T)e??cpdT(1和?0.86q?)(T?T??各温湿参量关系:Tsw2T2(T2sesw2m1T1?m2T2四、大气热力学图解(见附加资料)由上两式可得:m五、绝热混合过程m1T1?m2T2?0.86(mT1?q2T2)me?me22m11qT1mm1?2T1122T?):两个温度和湿度各不相同的空气块绝热等压混合的情况。
1、绝热等压混合(水平混合T?e? m(1?0.86q)m混合结果:混合后的T 、q 、e、θ都可由初值的质量加权平均得到。
mmq?mqm1e1?m2e2m1?1?m2?2m1T1?m2T2e?q???T? mmmm实例:湿度较大的未饱和空气块混合后,有可能发生凝结。
(见p145图6.9)m?me?me112?21122【冬季水面上的蒸汽雾;飞机云迹;开水壶口喷出的雾】??e?mm六、大气的静力稳定度1、判别大气稳定度的基本方法一气块法m1?1?m2?2?? 在气层中任意选取一空气块,使其上下移动。
根据该气层对空气块的垂直运动的影响情况mT?????T?2)se 来判断气层的稳定度。
这种方法称为气块法。
大气层结稳定度判据:(1)当Γ>γ时,为不稳定大气层结(2)当Γ=γ时,为中性大气层结(3)当Γ<γ时,为稳定大气层结特别地,对于未饱和气块,γ= γ d ;对于饱和气块,γ= γs大气层结稳定度总判据当Γ>γd时,绝对不稳定当γ d >Γ>γs时,条件性不稳定当Γ<γs时,绝对稳定如大气层结分布与烟云扩散形态的关系:扇型;熏烟型;环链型;锥型;屋脊型2、判别条件性不稳定大气稳定度的基本方法二不稳定能量法净浮力将单位质量气块从z0移到z所作的功:z 12T?Tve12w?w0??Ek?gvdzz 202Tve利用静力学方程可得:ppp00?E?R(T?T)d(?lnp)?R(T?T)d(ln) kdvvedvvep0p0p可见,大气层结的能量由状态曲线、层结曲线、等压线p0和p所包围的面积确定:? 当Tv >Tve,即状态曲线在层结曲线的右边面积A为正;(图见p156)? 当Tv <Tve ,即状态曲线在层结曲线的左边面积A为负。
3、条件性不稳定的类型(图见P157)层结曲线和状态曲线的第一个交点F为自由对流高度(LFC)第二个交点D为平衡高度(此处速度最大,加速度为零)对流有效势能(CAPE)为F和D之间的正面积区对流抑制能量(CIN)为LFC以下的负面积区(大气底部的气块要达到LFC 至少需从其他途径获得的能量下限)温度层结曲线与低层等饱和比湿线的交点为对流凝结高度(CCL)状态曲线的第一个折点为抬升凝结高度(LCL)4、大气三种基本类型:(1)潜在不稳定型;(2)绝对稳定型;(3)绝对不稳定型。
其中(1)真潜在不稳定型:正面积大于负面积;(2)假潜在不稳定型:正面积小于负面积因此,在相同的温度层结下,湿度愈大,愈有利于垂直运动的发展。
???5、热雷雨是指气团内因下垫面(森林、沙地、湖泊)受热不均,由热力抬升作用形成的雷雨。
CCL即为温度层结曲线和低层等饱和比湿q0线的交点。
要预测当天可能发生热雷雨的可能性,需从对流凝结高度沿干绝热线下延至地面,以确定当天可能发生热对流的下限温度Tt ,一般认为,如果几天来天气条件没有太大变化,且前几天地面最高气温接近或接近Tt,那么当天气温就可能达到或超过Tt,产生热雷雨的可能性就比较大。
七、整层气层升降时稳定度的变化1、整层气层升降会导致大气温度递减率和湿度垂直分布的变化,从而使气层的稳定度发生变化,导致强烈对流或者使气层更稳定。
稳定度讨论【Γv2将如何变化,取决于(1-p2A2/P1A1)】(1)当Γv1<γd,如果气层下沉且伴随有横向扩散,有p2A2> P1A1 则Γv2 <Γv1 ,气层稳定度将趋向更稳定,甚至出现逆温。
如果气层被抬升且伴随有水平辐合时,有p2A2< P1A1 则Γv2 >Γv1 ,导致气层的稳定性减少。
如果P2/P1和A2/A1两者的变化趋势相反(即上升辐散,下降辐合),(2)当Γv1=γd, 则Γv2=Γv1=γd, 原气层在升降过程中保持干绝热减温率不变。
(3)当Γv1>γd, 所得结论与(1)相反。
但这种处于绝对不稳定状态的气层在实际大气中是极少见的。
2、对流性不稳定:上干下湿气层:整层气层上升并先后凝结后,饱和气层的垂直减温率将变得大于γs,成了不稳定层结,称对流性不稳定。
上湿下干气层:气层的垂直减温率将变小甚至为零或逆温,成了稳定层结,称对流性稳定。
第十一章云雾形成的宏观条件及一般特征一、1、云云和降水的分类和生成条件2、云雾生成的宏观条件水汽由未饱和达到饱和而生成云雾有两途径:(1)增加空气中的水汽(2)降温(*绝热上升冷却凝结、等压冷却凝结、绝热混合凝结)【上升气流和充足的水汽是云生成的必要条件】上升运动的形式不同,形成不同的云型:1) 大范围辐合抬升:锋面云系(图12.1),低压、冷涡、切变线产生辐合抬升2) 局地不稳定层结的对流运动:局地不稳定3) 地形抬升: 暖湿气流被山地抬升4) 波动: 高空稳定层下的风速切变5) 湍流: 大气边界层的湍流使热量、动量和水汽的重新分布3、对流云一般分为形成Cu ? Cu cong (上升气流为主、提供丰富的水汽,10-15min)cong 成熟Cu ? Cb (出现降水,10-30min)消散Cb ?Sc, Ci not(云下出现下沉气流,几min)单个气团雷暴的生命期约为1-2小时二、局地强风暴天气系统1、飑线定义:集合成带状排列的雷雨云,宽数公里,长可达一二百公里。