第5章 大氣熱力學

1、2021-7-20 第五章第五章 大氣的熱力學過程大氣的熱力學過程 2021-7-20 1 熱力學第一定律在大氣中的應用熱力學第一定律在大氣中的應用 式中U1和U2分別為物體熱力學系統(tǒng)在平衡態(tài)1和平衡2的內(nèi)能；Q為單位質量物體通 過熱傳導或熱輻射等過程從外界吸收的熱量；W為物體對外所作的功（W0表示物體對 外界作功，W0表示外界對物體作功） 任何一種形式的能量，在一定條件下，可以從一種形式轉換成另一種形式。在轉化 過程中能量的總值始終保持不變。 外界傳給系統(tǒng)的熱量，一部分用來增加內(nèi)能，另一部分用來對外做功 2021-7-20 （1）熱力學第一定律的一般表達式 2021-7-20 （2）熱力學第

2、一定律在氣象上的應用形式）熱力學第一定律在氣象上的應用形式 對于單位質量的空氣，當其容積不變時，溫度升高一度所需要的熱量， 稱為定容比熱，以c表示： 在等容過程中，d=0 ，則有 Q=du ，所以有： 根據(jù)焦耳定律：對于理想氣體，其內(nèi)能只決定于溫度T，而與比容無關。 所以： 2021-7-20 Q= C dT+pd 其中Cv是定容比熱，v是比容 這是熱力學第一定律在氣象上的應用形式之一，也 稱為熱流量方程。 2021-7-20 =RT/p Q=（c +R）dT- RTdp/p 在等壓情況下，dp=0 cp 2021-7-20 cp 在等壓情況下，單位質量空氣，溫度升高一度所需要吸收 的熱量稱為

3、定壓比熱 這是熱力學第一定律在氣象上的應用形式之二應用形式之二，也是常 用的熱流量方程。 對于氣塊來說，此式表示氣塊從外界獲得熱量 或改變氣塊的外壓強，都能使氣塊的溫度發(fā)生改 變。 例如，在絕熱過程中氣塊作上升運動時（dp0） 則會引起氣塊的溫度增高。 2021-7-20 干絕熱上升時露點變化和抬升凝結高度干絕熱上升時露點變化和抬升凝結高度 位溫位溫 干絕熱減溫率干絕熱減溫率 大氣中的干絕熱過程大氣中的干絕熱過程 氣塊概念和基本假定氣塊概念和基本假定 2 大氣中的干絕熱過程大氣中的干絕熱過程 2 .1 氣塊的概念和基本假定氣塊的概念和基本假定 氣塊或空氣微團是指宏觀上足夠小而微觀上含有大量分子

4、氣塊或空氣微團是指宏觀上足夠小而微觀上含有大量分子 的空氣團，其內(nèi)部可包含水汽、液態(tài)水或固態(tài)水。的空氣團，其內(nèi)部可包含水汽、液態(tài)水或固態(tài)水。 氣塊（微團）模型就是從大氣中取一體積微小的空氣塊氣塊（微團）模型就是從大氣中取一體積微小的空氣塊 （或空氣微團），作為對實際空氣塊的近似。（或空氣微團），作為對實際空氣塊的近似。 a) 此氣塊內(nèi)溫度、壓強、濕度等都呈均勻分布，各物理此氣塊內(nèi)溫度、壓強、濕度等都呈均勻分布，各物理 量服從熱力學定律和狀態(tài)方程。量服從熱力學定律和狀態(tài)方程。 b)氣塊運動時是絕熱的，遵從準靜力條件，氣塊運動時是絕熱的，遵從準靜力條件，環(huán)境大氣處于靜力平衡狀環(huán)境大氣處于靜力平衡狀

5、 態(tài)。一方面過程進行足夠快，而來不及和環(huán)境空氣作熱交換即絕熱；一態(tài)。一方面過程進行足夠快，而來不及和環(huán)境空氣作熱交換即絕熱；一 方面進行很慢，使氣塊壓力不斷調(diào)整到與環(huán)境大氣壓相同。方面進行很慢，使氣塊壓力不斷調(diào)整到與環(huán)境大氣壓相同。 e pp g z p dz dp e e 2021-7-20 缺陷缺陷 a) 氣塊是封閉系統(tǒng)的假定不合實際情況氣塊是封閉系統(tǒng)的假定不合實際情況 b) 環(huán)境大氣靜力平衡的假定實際上未考慮氣塊移動造環(huán)境大氣靜力平衡的假定實際上未考慮氣塊移動造 成的環(huán)境大氣的運動，與實際不符。成的環(huán)境大氣的運動，與實際不符。 2021-7-20 2 .2 大氣中的干絕熱過程大氣中的干絕

6、熱過程 干絕熱過程干絕熱過程: 絕熱過程：絕熱過程： 系統(tǒng)與外界無熱量交換的過程叫絕熱過程。系統(tǒng)與外界無熱量交換的過程叫絕熱過程。 是指未飽和濕空氣運動時沒有相變發(fā)生的絕熱過程是指未飽和濕空氣運動時沒有相變發(fā)生的絕熱過程。 例如，干空氣塊升降，未飽和濕空氣塊的升降過程。例如，干空氣塊升降，未飽和濕空氣塊的升降過程。 2021-7-20 反映理想氣體在干絕熱過程中溫度和壓強關反映理想氣體在干絕熱過程中溫度和壓強關 系的泊松公式。系的泊松公式。 2021-7-20 2 .3 干絕熱減溫率干絕熱減溫率 定義定義： 令未飽和濕空氣塊溫度隨高度變化率的負值：令未飽和濕空氣塊溫度隨高度變化率的負值： 稱為

7、干絕熱減溫率稱為干絕熱減溫率 2021-7-20 未飽和濕空氣氣塊的干絕熱減溫率 氣塊干絕熱減溫率為 2021-7-20 gdzdTcdpdTcdp p RT dTc ppgdzdp qRRRTp e ppp eee d 1 )( )608. 01 ( 環(huán)境 )/(1004kkgJc pd d 2021-7-20 狀態(tài)曲線：氣塊在做垂直運動時，氣塊溫 度隨高度的變化曲線；（ ） 層結曲線：環(huán)境空氣溫度隨高度的分布曲 線；（ ，四周環(huán)境空氣溫度隨高度的變 化率，我們可以從無線電探空求得。它是 隨高度變化，不是一個常數(shù)。） 干絕熱線：干絕熱過程中氣塊溫度隨高度 的變化曲線。（干絕熱過程中氣塊本身的

8、 溫度隨高度的變化率，它基本上是一個常 數(shù)。9.8K/km） 2 .4 位溫位溫 所謂位溫，就是將空氣塊按干絕熱過程移至標準氣壓（1000hPa）時氣 塊所具有的溫度，又稱為位置溫度，常以絕對溫標表示。 未飽和濕空氣位溫的定義式： 若空氣是干潔大氣，則位溫的定義是： 2021-7-20 )(1000= 00 標準氣壓hPap 未飽和濕空氣位溫值常用干空氣位溫值代替，即未飽和濕空氣位溫可寫 為： 虛位溫與位溫的關系是 2021-7-20 q p T qTT p T vv v 608. 01 1000 608. 01 1000 2021-7-20 兩邊取對數(shù)微分 空氣塊收入熱量時位溫增加； 空氣塊

9、放出熱量時位溫降低； 干絕熱過程是等熵過程，位溫保持不變，即保守性；由于它不隨氣塊高度 （或壓強）的改變而改變，好像是一種性質穩(wěn)定的示蹤物，便于追溯氣塊 或氣流的源地。 111Tp zTzpz z T 其中其中 稱為大氣溫度直減率稱為大氣溫度直減率 因此，位溫的垂直變化率是和因此，位溫的垂直變化率是和( d )成正比的。如果某一層大氣的減溫率成正比的。如果某一層大氣的減溫率 = d，則整層，則整層 大氣位溫必然相等。在對流層內(nèi)，一般情況下大氣垂直減溫率大氣位溫必然相等。在對流層內(nèi)，一般情況下大氣垂直減溫率 1 又由又由 可得，可得， p e q622. 0 推導：推導： 2021-7-20 e

10、 d e v v dv v dd T T R R L g TR eL dz dp p e dz de de dT dz dT 2 2 e d T T 2 6 103 . 6 若取若取Te=288K,Td=280K,則則 mK dz dT d /0017. 0 2021-7-20 干絕熱過程中露點以1.7K/km的變化率向上遞減，但氣塊溫度以 9.8K/km變化，氣塊溫度下降更快，當飽和水汽壓等于水汽壓時， 即此時溫度和露點相等，到這高度水汽凝結。 推出抬升凝結高度的估算公式為推出抬升凝結高度的估算公式為 00 00 2 123()() (0.980.17) 10 d d TT hTTm (T0

11、-Td0):地面的溫度露點差；地面的溫度露點差； 即估算抬升凝結高度即估算抬升凝結高度Zc是從是從T0按干絕熱上升，與從按干絕熱上升，與從 Td0按等飽和比濕線上升，兩線的交點。按等飽和比濕線上升，兩線的交點。 有時誤差很大有時誤差很大 2021-7-20 即即 Zc123（T0-Td0）米）米 3 飽和濕空氣的絕熱過程飽和濕空氣的絕熱過程 01 可逆濕絕熱過程和假絕熱過程可逆濕絕熱過程和假絕熱過程 02 濕絕熱垂直減溫率濕絕熱垂直減溫率 03 焚風焚風 04 假相當位溫和假濕球位溫假相當位溫和假濕球位溫 3.1 可逆濕絕熱過程和假絕熱過程可逆濕絕熱過程和假絕熱過程 濕絕熱過程：大氣中有相變發(fā)

12、生的絕熱過程（濕絕熱過程：大氣中有相變發(fā)生的絕熱過程（始終保持飽和狀態(tài)始終保持飽和狀態(tài) 的氣塊所作的絕熱過程）。的氣塊所作的絕熱過程）。 1、可逆濕絕熱過程、可逆濕絕熱過程 氣塊絕熱上升時所產(chǎn)生的凝結物全部留在氣塊內(nèi)，隨氣塊一氣塊絕熱上升時所產(chǎn)生的凝結物全部留在氣塊內(nèi)，隨氣塊一 起上升，當氣塊轉為下降時，絕熱增溫又會引起水滴的蒸發(fā)，以維起上升，當氣塊轉為下降時，絕熱增溫又會引起水滴的蒸發(fā)，以維 持氣塊呈飽和狀態(tài)。相當于持氣塊呈飽和狀態(tài)。相當于只有云無降水，上升過程是濕絕熱，下只有云無降水，上升過程是濕絕熱，下 降過程也是濕絕熱過程降過程也是濕絕熱過程。 2、假絕熱過程、假絕熱過程 氣塊上升時所

13、產(chǎn)生的凝結物全部陸續(xù)脫離氣塊，當氣塊轉為下氣塊上升時所產(chǎn)生的凝結物全部陸續(xù)脫離氣塊，當氣塊轉為下 沉運動時，絕熱增溫將使氣塊呈不飽和狀態(tài)。相當于沉運動時，絕熱增溫將使氣塊呈不飽和狀態(tài)。相當于全是降水而沒有全是降水而沒有 云，上升過程是濕絕熱過程，云，上升過程是濕絕熱過程，下降過程卻是干絕熱過程。下降過程卻是干絕熱過程。 注：實際大氣的濕絕熱過程往往處于以上兩者之間注：實際大氣的濕絕熱過程往往處于以上兩者之間 3.2 濕絕熱垂直減溫率濕絕熱垂直減溫率 2021-7-20 濕絕熱垂直減溫率 ：飽和濕空氣絕熱上升（或下降）單位 距離（常取100米）溫度下降（或升高）的數(shù)值。 s sdpd d pdp

14、v spv pv s Ldq p dp TRdTc RR cc Ldq p dp RTdTc Q p dp RTdTc LdqQ 取 dz dq c L c g dz dq c L c g dz dT T T Ldqgdz T T dTc dz TR g p dp p dp s pd ds pd d s pdpd s e s e pd ede e 1 2021-7-20 討論：當飽和濕空氣上升時 ，由于發(fā)生凝結 ； 當飽和濕空氣下降時 ，因增溫而有蒸發(fā) ，所以不 論氣塊是上升或下降 與 的符合總是相反的，所以 0dz 0 s dq 0dz0 s dq dz s dq ds 氣壓氣壓 （ hPa

15、） 溫度（溫度（） -30-20-100102030 10000.930.860.760.630.540.440.38 8000.920.830.710.580.500.41 7000.910.810.690.560.470.38 5000.890.760.620.480.41 不同溫度和氣壓下的 值s 結論： 隨溫度升高和氣壓減小而減小。因為在一定的壓強下，高溫時 空氣濕絕熱直減率比低溫時小一些；因為氣溫高時，飽和空氣的水汽含 量大，每降溫1，水汽凝結量比氣溫低時多。 s 2021-7-20 T z O 干絕熱線 濕絕熱線 干絕熱線與濕絕熱線比較： 1、干絕熱直減率近于常數(shù)，故成一直線； 2

16、、濕絕熱線上陡下緩，下部溫度高，所以濕絕熱直減率小； 上部溫度低，濕絕熱直減率大 3、 ，濕絕熱線在干絕熱線的右方 4、到高空水汽含量越來越少，濕絕熱直減率和干絕熱直減率 相近，曲線近于平行。 ds d s 3.3 焚風焚風 焚風是指氣流過山以后形成的干而暖的地方性風。最初專指阿爾卑斯山 區(qū)的焚風。從地中海吹來的濕潤氣流到達阿爾卑斯山區(qū)南坡，受到山脈的阻 擋而逐漸爬升，水汽凝結且部分降落，氣流過山后下沉增溫，形成焚風。山 脈北麓的氣溫比南麓同高度處平均約高10-12，相對濕度平均下降40-50%. 4 Zc 2021-7-20 d d s T Z 2021-7-20 用假絕熱過程說明焚風原理：

17、 上山：潮濕的氣流經(jīng)過山脈時被迫抬升，先經(jīng)歷干絕熱過程，達到抬 升凝結高度（Zc）后水汽就開始凝結而 形成云；氣流繼續(xù)上升后溫度將 按假絕熱減溫率變化，凝結出來的水分全部降落。 下山：氣流越過山頂以后，由于水分已全部降落，將干絕熱下沉增溫 結果：顯然在山后與山前同一高度上，空氣的溫度與濕度有較大的差 別，具體表現(xiàn)：山后的溫度較高，濕度較小，形成干而熱的焚風。 舉例：天山南麓烏魯木齊、大興安嶺和太行山的東麓的焚風 危害：干而暖的焚風氣流在寒冷季節(jié)能促使冰雪溶化，在溫暖季節(jié)能 促使植物早熟。若焚風過強，可使植物干枯而死，并容易引發(fā)森林火災。 氣流的絕熱下沉增溫是焚風產(chǎn)生的主要原因。 詳細分析：詳細

18、分析：假相當位溫假相當位溫se就就 是未飽和濕空氣從是未飽和濕空氣從A點上升，按干點上升，按干 絕熱直減率降溫，至抬升凝結高度絕熱直減率降溫，至抬升凝結高度 B后，繼續(xù)上升至后，繼續(xù)上升至C,按濕絕熱直減按濕絕熱直減 率降溫，期間所含水汽全部凝結脫率降溫，期間所含水汽全部凝結脫 落，所含潛熱全部釋放后，再從落，所含潛熱全部釋放后，再從C 按干絕熱過程下降到按干絕熱過程下降到1000hPa時時(D) 氣塊所具有的溫度氣塊所具有的溫度 se在氣塊升降過程中（干、濕絕在氣塊升降過程中（干、濕絕 熱過程和假絕熱過程）是個保守熱過程和假絕熱過程）是個保守 量。量。 2021-7-20 假相當位溫se就是

19、濕空氣塊絕熱上升到水汽全部就是濕空氣塊絕熱上升到水汽全部 凝結降落后，再沿干絕熱過程下降到凝結降落后，再沿干絕熱過程下降到1000hPa時所具有時所具有 的溫度稱為假相當位溫。的溫度稱為假相當位溫。 3.4 假相當位溫和假濕球位溫假相當位溫和假濕球位溫 推導假相當位溫推導假相當位溫se隨高度的變化隨高度的變化 lnTdcQ dqLQ p sv 代入把 在上升過程中，由于在上升過程中，由于dqs0. 當當dqs=0時，時，達最達最 大，現(xiàn)在求這個最大的大，現(xiàn)在求這個最大的 2021-7-20 T dq c Ld s pd 考慮到濕絕熱上升過程中，考慮到濕絕熱上升過程中，T的變化不大，故設的變化不

20、大，故設 T q d T dq ss 兩邊積分，兩邊積分，qs: qsc0；：cse（從凝結高度開始積分）（從凝結高度開始積分） 或者或者 qs: qs 0；：se（從高于凝結高度的任意高度開始（從高于凝結高度的任意高度開始 積分）積分） 2021-7-20 T q d c L d s pd ln cpd s cse Tc Lq exp 2021-7-20 s sese s pd ds d s cpd se c s pd se Tz dz dq c L Tz z q Tc L zz T q zc L zz lnln lnln 結論：在飽和氣層中若減溫率 ， 則該層內(nèi)假相當位溫 是一個常數(shù) s

21、se 假濕球位溫假濕球位溫 假濕球位溫就是將空氣塊按干絕熱線 上升，到達抬升凝結高度后再沿假絕熱 線下降到標準氣壓1000hPa處所具有的 溫度。 此處的所謂按濕絕熱過程下降，僅是 一種設想的過程。 假濕球位溫和假相當位溫一樣，在干 絕熱、濕絕熱和假絕熱過程中都是具有 保守性。在天氣學中常用它們分析氣團、 鋒以及氣層的穩(wěn)定度。 溫度-對數(shù)壓力圖解的結構 01 溫度-對數(shù)壓力圖（ T-lnp ）點繪和應用 02 4 溫度溫度-對數(shù)壓力圖解及其應用對數(shù)壓力圖解及其應用 優(yōu)點：簡單、直觀優(yōu)點：簡單、直觀 缺點：誤差比公式計算的大缺點：誤差比公式計算的大 熱力學圖解法適用于：熱力學圖解法適用于： 1）

22、精度要求不高的業(yè)務工作；）精度要求不高的業(yè)務工作； 2）需要獲得直觀認識的場合）需要獲得直觀認識的場合 公式法適用于理論研究，精度要求高的業(yè)務工作。公式法適用于理論研究，精度要求高的業(yè)務工作。 常用的熱力學圖解有常用的熱力學圖解有T-lnp圖、溫熵圖等圖、溫熵圖等 2021-7-20 4.1 T-lnp圖的結構圖的結構 T-lnp圖又稱埃瑪圖（圖又稱?，攬D（Emagram)：Energy per unit mass diagram 1、坐標系、坐標系 2、基本線條、基本線條 （1）等溫線；）等溫線； （2）等壓線；（）等壓線；（3）等）等線（干絕熱線）；線（干絕熱線）； （4）等）等qs線（等

23、飽和比濕線）；（線（等飽和比濕線）；（5）等）等se線（假絕熱線）。線（假絕熱線）。 溫度-對數(shù)壓力圖解的橫坐標是溫度，縱坐標是氣壓的對數(shù) p p yT 0 ln=;=x T TlnPlnP圖的構造圖的構造 1、等溫線（平行 于縱軸的黃色直 線 ） 2、等壓線（平行 于橫軸的黃色直 線 ） 3、等飽和比濕線 （向左上方向傾 斜的綠色實線 ） 4、干絕熱線（向 左上方傾斜的黃 色實線 ） 5、濕絕熱線（綠 色虛線） 等等 溫溫 線線 平行于縱軸的黃色直線， 每隔1畫一條。 等等 壓壓 線線 平行于橫軸的黃色直線 等等 飽飽 和和 比比 濕濕 線線 自右下方向左上方傾斜的綠色實線。 它反映了空氣塊

24、在上升過程中露點 隨高度的變化。 干干 絕絕 熱熱 線線 自右下方向左上方傾斜的黃色實線黃色實線 反映了未飽和空氣塊在上升過程中 溫度隨高度的變化。 濕濕 絕絕 熱熱 線線 自右下方向左上方傾斜綠色虛線。 它反映了飽和空氣塊在上升過程中 溫度隨高度的變化。 4.2 T-lnp圖的應用圖的應用 1、點繪層結曲線、點繪層結曲線 2、作氣塊絕熱變化過程的狀態(tài)變化、作氣塊絕熱變化過程的狀態(tài)變化 曲線曲線 3、求各溫濕特征量、求各溫濕特征量 1）位溫）位溫 2）飽和比濕）飽和比濕qs, 實際比濕實際比濕q 3）相對比濕）相對比濕 f 4）抬升凝結高度）抬升凝結高度LCL 5）假相當位溫）假相當位溫se

25、2021-7-20 判斷抬升凝結高度判斷抬升凝結高度 從從T0按干絕熱上升，與從按干絕熱上升，與從Td0按等飽和比濕線上升，兩線的交點按等飽和比濕線上升，兩線的交點，即抬升 凝結高度（LCL） 2021-7-20 補充部分補充部分 K K值大小與雷雨天氣值大小與雷雨天氣 有關系：值越大，大有關系：值越大，大 氣越不穩(wěn)定氣越不穩(wěn)定 K20 K20 無雷雨無雷雨 20K25 20K25 可能有孤立雷雨可能有孤立雷雨 25K30 25K30 可能有零星雷雨可能有零星雷雨 30K35 30K35 K35 可能有成片的雷雨可能有成片的雷雨 SISI沙氏指數(shù)用于預報沙氏指數(shù)用于預報 局地對流性天氣（有局地

26、對流性天氣（有 鋒面或逆溫時不能使鋒面或逆溫時不能使 用）用） SI+3 SI+3 不大可能出現(xiàn)雷暴不大可能出現(xiàn)雷暴 天氣天氣 0SI+3 0SI+3 有發(fā)生陣雨的可有發(fā)生陣雨的可 能性能性 -3SI0 -3SI0 可能有雷暴可能有雷暴 -6SI-3 -6SI-3 可能有強雷暴可能有強雷暴 SI-6 SI0，g0，R0，T0且一般情況下， 當出現(xiàn)上升運動時 ， 0 溫度升高。 非絕熱熱量交換引起的局地氣溫變化： 傳熱的方式有如下幾種：傳導，輻射，對流，湍流和蒸發(fā)凝結（包括升華和凝華） 2021-7-20 0 d 2021-7-20 傳導是依靠分子的熱運動將能量從一個分子傳遞給另一個分子，從而達

27、 到熱量平衡的傳熱方式。空氣和地面、空氣與空氣之間，當有溫度差異時， 就會以傳導方式交換熱量。但地面和大氣都是熱的不良導體，所以通過這種 方式交換的熱量很少，僅在近地面氣層中明顯；（微觀） 輻射是物體之間依各自的溫度以輻射方式交換熱量的傳熱方式。大氣主 要依靠吸收地面的長波輻射而增熱，同時地面也吸收大氣放出的長波輻射， 這樣它們之間就可以通過長波輻射 的方式不停的交換熱量；（微觀） 對流是指當暖而輕的空氣上升時，周圍的冷空氣便下來補充而形成的升 降運動。通過對流，上下層空氣相互混合，熱量也就隨之交換，使低層的熱 量傳遞到較高層次。對流是對流層中熱量交換的重要方式。（宏觀） 亂流（湍流）是指空氣

28、的不規(guī)則運動。它是由空氣粘滯力產(chǎn)生的，即當 近地層空氣在地面上流動時，空氣的運動速度產(chǎn)生脈動現(xiàn)象，即在總的按平 均速度的氣流中，產(chǎn)生許多不規(guī)則的渦旋，它們方向不定，有時向上，有時 向下，有時甚至和總的氣流方向相反。這些不規(guī)則運動的小渦旋在運動過程 中，把它在原始位置的屬性的熱量、水分等帶到新的位置上，相鄰的空氣團 之間發(fā)生混合，從而引起熱量交換，同時也可引起水分等其它屬性的交換。 湍流熱交換比分子熱交換大得多，通常比分子熱傳導大幾千倍到幾萬倍，是 摩擦層中熱量交換的在重要方式，對大氣中其它屬性如水分等交換也起著重 要作用。（宏觀） 2021-7-20 水的蒸發(fā)和凝結進行的熱量交換稱為潛熱交換。

29、當蒸發(fā)的水汽不是在原處凝 結，而是被帶到別處去凝結，就會使熱量得到傳遞。由于大氣中的水汽主要集中 在5km以下的氣層中，所以潛熱交換主要在對流層下半層起作用；（宏觀） 事實上，同一時間對同一團空氣而言，溫度的變化常常是幾種作用共同引起。 在地面與空氣之間，最主要的是輻射；在氣團與氣團之間，主要依靠對流和湍流， 其次通過蒸發(fā)、凝結過程的潛熱出入，進行熱量交換。 在日常業(yè)務分析中，主要考慮溫度的平流變化，即冷暖氣團運動時引起的溫 度的變化。 氣溫的日變化和年變化氣溫的日變化和年變化 01 氣溫的非周期變化氣溫的非周期變化 02 6 氣溫的時間變化氣溫的時間變化 1，氣溫日變化和年變化 近地層氣溫日

30、變化：近地層氣溫日變化： 在一日內(nèi)有一個 最高值最高值，一般出現(xiàn)在14時左右； 一個最低值最低值，一般出現(xiàn)在日出前后； 一天中氣溫的最高值與最低值之差，稱之為氣溫日較差氣溫日較差，其大小反映氣溫 日變化的程度。氣溫日較差的大小與緯度、季節(jié)和其他自然地理條件有關。 2021-7-20 緯度緯度：正午太陽高度角隨緯度的增加而減小，因此氣溫的日較差也隨緯度的增加而氣溫的日較差也隨緯度的增加而 減小減小。由于赤道地區(qū)降水多，因此地球上實際氣溫日較差最大的地區(qū)在副熱帶，向兩 極減小。 季節(jié)：夏季太陽高度角大，白晝時間長，因此日較差夏季大于冬季，但最大值并不 出現(xiàn)在夏至日。夏至日正午太陽高度角雖最高，但夜

31、間持續(xù)時間短，地面來不及劇烈 輻射冷卻，最低溫度不夠低。所以中緯度地區(qū)日較差最大值出現(xiàn)在初夏，最小值出現(xiàn)中緯度地區(qū)日較差最大值出現(xiàn)在初夏，最小值出現(xiàn) 在冬季在冬季。 下墊面性質，地形凹下的地形氣溫日較差大于凸出的地形下墊面性質，地形凹下的地形氣溫日較差大于凸出的地形； 天氣狀況天氣狀況，白天多云，由于云層存在，白天地面得到太陽輻射少，最高氣溫比晴 天低；而夜間，云層覆蓋又不易使地面熱量散失，最低溫度反而比晴天高。所以陰天 的氣溫日較差比晴天小。 氣溫的年變化氣溫的年變化 在北半球中，高緯度內(nèi)陸的氣在北半球中，高緯度內(nèi)陸的氣 溫以溫以7月為最高；月為最高；1月為最低；月為最低； 海洋上氣溫以海洋

32、上氣溫以8月為最高，月為最高，2月為月為 最低。最低。 一年中月平均氣溫的最高值與一年中月平均氣溫的最高值與 最低值之差，稱為氣溫年較差。最低值之差，稱為氣溫年較差。 氣溫年較差的大小與緯度、海陸氣溫年較差的大小與緯度、海陸 分布等因素有關。分布等因素有關。 氣溫年較差隨緯度的升高而增大，赤道最小，兩極最大。氣溫年較差隨緯度的升高而增大，赤道最小，兩極最大。 凸出的地形的氣溫年較差小于凹下地形的。凸出的地形的氣溫年較差小于凹下地形的。 陰雨天氣出現(xiàn)多可使氣溫年較差減小。陰雨天氣出現(xiàn)多可使氣溫年較差減小。 N67 N23 N39 2021-7-20 氣溫的非周期變化氣溫的非周期變化 氣溫的變化還受空氣運動的影響，因此實際的氣溫變化并不像周 期變化那樣簡單而有規(guī)律。例如，4月份正是華北春暖花開之時， 卻常因冷空氣的活動而轉冷。 可見，某地的氣溫除因太陽輻射的變化引起的周期性變化外，還 有因大氣運動引起的非周期變化。 從總的趨勢和大多數(shù)情況來看，以氣溫日變化和年變化為其變現(xiàn) 形式的周期性變化還是主要的。 本章總結本章總結 1、熱力學第一定律是廣義的能量守恒定律，即外界傳遞給系統(tǒng)的熱量