第五章空气的垂直运动和大气稳定度.ppt
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1、1. 1. 垂直运动的类型垂直运动的类型 GOGO2.2.大气稳定度大气稳定度 GOGO 3.3.大气中的逆温大气中的逆温 GOGO 第五章第五章 空气的垂直空气的垂直运动运动和大气稳定度和大气稳定度1.1.大气的垂直运动大气的垂直运动1. 1. 对流对流: : 指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂直指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂直方向的运动方程,状态方程和静力关系可以证明,当方向的运动方程,状态方程和静力关系可以证明,当气块温度气块温度T T与周围环境温度与周围环境温度T T不同时,就发生垂直运不同时,就发生垂直运动,即动,即: : T T T T T 上升运动上升运动 特点:
2、特点: 水水平平范范围围小小(几几公公里里到到几几十十公公里里),持持续续时时间间短短(几几十十分分钟钟到到几几小小时时),垂垂直直速速度度大大(1-30m/s1-30m/s)。通常造成雷雨大风,冰雹和阵性降水等不稳定天气。通常造成雷雨大风,冰雹和阵性降水等不稳定天气。2. 2. 水平辐合辐散引起的垂直运动:低层辐散引起下沉运水平辐合辐散引起的垂直运动:低层辐散引起下沉运动,低层辐合引起上升运动。动,低层辐合引起上升运动。 特点:水平范围大,垂直运动小。特点:水平范围大,垂直运动小。3 3锋面上的垂直运动:指暖空气沿锋面坡度爬升产生上锋面上的垂直运动:指暖空气沿锋面坡度爬升产生上升运动。升运动
3、。4 4地形引起的垂直运动:当气流遇到高大地形或山脉时,地形引起的垂直运动:当气流遇到高大地形或山脉时,在迎风坡产生上升运动,在背风坡产生下沉运动。在迎风坡产生上升运动,在背风坡产生下沉运动。5.5.乱流乱流垂直运动中气温的绝热变化垂直运动中气温的绝热变化1. 1. 热力学第一定律:热力学第一定律: 气体作功或传递热量都能改变系统的内能。空气块在气体作功或传递热量都能改变系统的内能。空气块在垂直运动过程中可以看作是绝热过程垂直运动过程中可以看作是绝热过程,即即dQ0dQ02. 2. 干绝热过程干绝热过程: : 干空气或未饱和湿空气作垂直升降运动时与干空气或未饱和湿空气作垂直升降运动时与周围环境
4、不发生热量交换的变化过程,称干绝热过程。周围环境不发生热量交换的变化过程,称干绝热过程。3. 3. 干绝热直减率干绝热直减率: : 在干绝热直过程中在干绝热直过程中, ,气块温度随高度的气块温度随高度的变变化化率称干绝热直减率。即:率称干绝热直减率。即: 因因此此, ,在在干干绝绝热热上上升升过过程程中中, ,气气块块每每升升高高100100米米温温度度下下降降1 1度度, ,每下降每下降100100米温度升高米温度升高1 1度。即度。即:4.4. 湿绝热直减率湿绝热直减率: : 在湿绝热直过程中在湿绝热直过程中, ,气块温度随高度的气块温度随高度的变变化化率称湿绝热直减率。即:率称湿绝热直减
5、率。即: 可以证明,可以证明,m m d d ,因为在湿绝热过程中,水汽因为在湿绝热过程中,水汽凝结释放潜热使冷却作用变的缓慢。凝结释放潜热使冷却作用变的缓慢。mm不是常数,而是不是常数,而是随气压和温度变化随气压和温度变化, ,其中主要随气温的降低而增大。通常其中主要随气温的降低而增大。通常取取 m m0.6 /100m0.6 /100m5. 5. 干绝热线干绝热线:在干绝热过程中气体状态的变化曲线。在干绝热过程中气体状态的变化曲线。 湿绝热线湿绝热线:在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。6. 6. 焚风:是一种干热风,是干湿绝热过程中,在迎风坡和背焚风:是一
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