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空气的绝热变化和大气稳定度(2)

时间:2013-10-17 10:58 来源:未知 作者:地理教师 责任编辑:地理教师
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rm随温度升高而降低;随气压降低而减小。
    温度较高时的rm值比温度较低时为小,这是因为温度较高时,饱和湿空气中所含水汽量比温度低时多,在绝热上升发生凝结时所释放潜热多。
    随着气压降低,rm也会减小。这是因为气压降低,空气密度减小,容积热容量也减小,由释放相等的潜热供给气块时,气压较低的空气由于潜热而增高的温度比气压较高时的空气为高。但是由于气温对rm的影响大于气压的影响,所以,随高度的增加,rm值是逐渐增大的。
在湿绝热过程中,气块中的水汽凝结后,可能有两种情况:一种是水汽凝结物仍留在气块内,随同气块作升降运动。另一种是水汽凝结物的全部或一部分以降水方式脱离气块。
4、可逆湿绝热过程
    水汽凝结物仍留在气块内,这时不论气块上升或下降,温度都按湿绝热直减率而变化。这是与干绝热过程一样的可逆过程。这种极端情况相当于只有云而无降水。   
5、假绝热过程
    水汽凝结物的全部或一部分以降水方式脱离气块,此后气块下降时已不再是饱和湿空气,于是气块就按干绝热变化,这是一种不可逆过程。它意味着气块因凝结物的脱离而与外界有热量交换,这种情况称为假绝热过
程。如果凝结物的全部以降水方式脱离气块,这种极端情况相当于全是降水而没有云。
    通常,近地面的气块上升时,开始温度沿干绝热直减率下降,到某一高度,因绝热冷却使其中水汽达饱和,成为饱和湿空气,再继续上升,其温度按湿绝热直减率下降。随之其中水汽凝结物以降水方式脱离气块,气块再下降时则沿干绝热直减率下沉增温,空气由饱和变为不饱和状态,这时每下降100m,温度升高1℃.
二、大气稳定度
(一)基本概念   
1、大气稳定度
    指气层稳定的程度。它与气层中温度随高度的分布,即大气的温度层结有密切的关系,是空气铅直运动或对流是否发展的内因和判据,并和许多天气现象的发生有关。
2、稳定大气
    大气中某高度上的气块,当它受到外力作用向上或向下运动时,如果气块逐渐减速有返回原高度的趋势,这时大气是稳定的,这样的大气称为稳定大气。
3、不稳定大气
    如果气块加速运动并有远离原高度的趋势,这时大气是不稳定的,这样的大气称为不稳定大气。
4、中性大气
    如果气块被外力推到任意高度,并在该处停止下来,这时大气处于中性状态,这样的大气称为中性大气。
下面具体地讨论气块在各种稳定度下的运动情况。
    在气块处于平衡位置时,具有与周围大气相同的气压、温度和密度。当它受到外力作用后,就沿绝热过程发生铅直运动,移动△Z高度后,其状态是:气压变为P´、温度变为T´和密度变为ρ´,而周围大气状态相应为ρ、T和P。除P=P´外,一般T≠T´,ρ≠ρ´。 

     此时,单位体积气块受到两个力的作用(图3.4)。一个是周围大气对它的浮力q=ρ·g,方向向上;另一个是气块本身重力G=ρ´·g,方向向下。两个力的合力以f表示,即
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