①穩(wěn)定度、云的發(fā)展與降水-文庫吧資料
2025-05-22 00:48本頁面
【正文】 為了便于討論，我們用下列簡化： ? 上升氣塊與周圍環(huán)境沒有混合； ? 只有一個熱氣泡產(chǎn)生； ? 在相對濕度達(dá)到 100%時即產(chǎn)生云； ? 云中相對濕度為 100%。你可以注意到這些 云的底部都有同一個高度，大約在一公里左右 。在達(dá)到凝結(jié)高度以后，就出現(xiàn)了積云。因此它可以達(dá)到更高的高度。上升過程也就停止了。 ? 熱氣泡在上升過程中，會和周圍環(huán)境空氣混合，逐漸失去它的特點(diǎn)。 ? 其主要過程有： ①地面加熱造成的對流運(yùn)動； ②地形造成的抬升； ③空氣輻合造成的抬升； ④鋒面系統(tǒng)帶來的抬升運(yùn)動。有條件性不穩(wěn)定或?qū)α鞑环€(wěn)定等情況。 ? 如果大氣層溫度遞減率大于干絕熱遞減率，氣層是絕對不穩(wěn)定的；如果小于濕絕熱遞減率，則氣層是絕對穩(wěn)定的；如果介于二者之間，則氣層是條件性不穩(wěn)定的。 ? 穩(wěn)定大氣中抬升的氣團(tuán)將比環(huán)境空氣冷 ? 地面空氣冷卻、上部加熱或者整層下沉，將使得大氣變得穩(wěn)定 ? 穩(wěn)定大氣中一般形成層云 小結(jié) ? 在穩(wěn)定大氣中，氣塊被抬升后會有自動回到原來位置的趨勢，而且會在原位置上下發(fā)生波動運(yùn)動； ? 在不穩(wěn)定大氣中，氣塊被抬升后就有繼續(xù)向抬升方向運(yùn)動的趨勢。 濕度不均勻空氣層的抬升 總結(jié) —絕熱過程和穩(wěn)定度 ? 考慮一塊孤立氣塊作絕熱抬升，在氣塊飽和前，溫度按干絕熱遞減率減?。?100C/km）；當(dāng)氣塊飽和后，溫度按濕絕熱遞減率減小（ 10 30C/km）。 ? 如果氣層是 下干上濕如何呢？ ? 在抬升中上部先達(dá)到飽和，結(jié)果氣層下部降溫很多，而上部降溫較少，層結(jié)就向穩(wěn)定的方向發(fā)展。 ? 這種 下濕上干氣層 在抬升后由穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定稱為 對流性不穩(wěn)定 。而氣層頂部一直沒有達(dá)到飽和，溫度遞減很快。 ? 因為一達(dá)到飽和，那里空氣溫度的遞減率就會大大減小。氣層趨向不穩(wěn)定方向。這意味著 氣層頂?shù)奶叨葘⒋笥跉鈱拥椎奶叨?。 ? 如果在整層大氣抬升的過程中，上下部的空氣都沒有達(dá)到飽和，它們都按干絕熱遞減率降溫。 不穩(wěn)定的原因 ? 上部冷卻 – 風(fēng) /冷平流 – 云的輻射冷卻 ? 下部加熱 – 太陽輻射加熱 – 暖平流 混合過程改變遞減率 ? 對流或者湍流 – 最終接近 DALR Cooling 整層空氣的抬升 ? 有時整層大氣會被抬升，例如冷空氣的侵入，把整層暖空氣往上抬。 大氣增溫和降溫 ? 造成大氣增溫的原因有： – 太陽加熱（尤其在地面）； – 水平風(fēng)帶來的暖空氣（暖平流）； – 空氣流經(jīng)暖的下墊面。 – 如果低層大氣增溫，高層大氣降溫，層結(jié)就朝不穩(wěn)定的方向改變； – 如果低層降溫，高層增溫，層結(jié)就朝穩(wěn)定的方向變。 標(biāo)準(zhǔn)大氣對流層中氣壓隨高度的變化 氣壓（ hPa） 高度（米） 0 1000 2021 3000 4000 5000 6000 圖中有三組等值線分別為： 干絕熱線 濕絕熱線 等飽和比濕線 影響 ELR的因子 通常環(huán)境溫度遞減率是 (ELR)是 176。 ? 橫坐標(biāo)是溫度。C 絕對穩(wěn)定空氣 ? 絕對穩(wěn)定空氣 – ELR MALR ? 中性穩(wěn)定度 – MALR ELR DALR ELR = 4186。因此若外力不再抬了，氣塊會自動的回到原來位置，這時大氣是穩(wěn)定的。這樣，當(dāng)外力把氣塊抬升一定高度，氣塊的溫度將低于同一高度的環(huán)境大氣。C 條件不穩(wěn)定空氣 ? 飽和時，氣團(tuán)冷卻得慢 DALR ELR MALR ELR = 7186。C 絕對不穩(wěn)定空氣 ? 空氣團(tuán)比環(huán)境暖 ? 繼續(xù)上升 ELRDALR ELR = 11186。 ? 這種大氣被稱為 不穩(wěn)定大氣 。 不穩(wěn)定大氣 ? 如果環(huán)境大氣的溫度遞減率 (ELR)超過干絕熱遞減率 (DALR)。 ? 作為一種 平均狀態(tài) ，標(biāo)準(zhǔn)大氣采用在對流層中空氣溫度每上升一公里下降 。 穩(wěn)定度的確定 ? 現(xiàn)在我們要討論上升氣塊和周圍環(huán)境空氣之間的關(guān)系。上升曲線看上去比較陡。 ? 在凝結(jié)高度以上，氣塊溫度按 濕絕熱遞減率 下降。再上升，水汽就凝結(jié)出來了，進(jìn)入到濕絕熱過程。同時氣塊的露點(diǎn)溫度也按每公里 20C的速率遞減。我們可以把氣塊抬升過程中各個高度上的溫度點(diǎn)成曲線，稱為 狀態(tài)曲線 。氣塊的氣壓、溫度、露點(diǎn)都和周圍相同。 ? 而未飽和空氣每上升 100m，溫度下降約 1℃ ，因此氣溫露點(diǎn)差的減小速度約 ℃ /100m 狀態(tài)曲線 ? 現(xiàn)在我們將注意力集中在那塊氣塊。 ? 與此對應(yīng)， 露點(diǎn)溫度 也要下降。 假絕熱過程 050010001500202125003000350040004500500010 0 10 20 30Lift Condensation Temperature (C) Altitude (m) Unsaturated Dry Adiabatic Lapse Rate (DALR) Moist Adiabatic Lapse Rate (MALR) Saturated LFC : Lift Condensation Level 絕熱過程中氣塊露點(diǎn)的變化 ? 當(dāng)氣塊被抬升時，水汽壓也隨著氣壓一起下降。 ? 如果氣塊在抬升時是做假絕熱過程，當(dāng)它再下沉回到出發(fā)位置時，它的溫度就會高于原來的溫度。因為掉了的雨水帶走（或帶來）了一定的熱能，過程是非絕熱的。 ? 如果濕絕熱過程中凝結(jié)出來的水立即離開氣塊，可以設(shè)想是下雨掉了。 C/km ? 如果濕絕熱過程中所凝結(jié)出來的水都不離開氣塊，隨著氣塊一起運(yùn)動，那么稱它是絕熱的就是真的。 C /km 10176。 ? 抬升單位高度溫度的遞減率稱為 濕絕熱遞減率 ，其值可從每公里
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