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文檔簡介

1、張同榮第5章 大氣的垂直運(yùn)動垂直運(yùn)動:垂直運(yùn)動:大氣在垂直方向的大氣在垂直方向的,稱為大氣的垂直,稱為大氣的垂直運(yùn)動。運(yùn)動。垂直氣壓梯度力(浮力)重力1、對流2、系統(tǒng)性垂直運(yùn)動3、大氣波動4、大氣亂流逆溫現(xiàn)象對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波輻射,一般情況下,離地面越遠(yuǎn),氣溫越低,即氣溫隨高度增加而遞減,平均垂直遞減率為0.65/100米。但在一定條件下,對流層的某一高度有時也會出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的現(xiàn)象,這種氣溫逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象就是逆溫。 地面輻射冷卻空氣平流冷卻空氣下沉增溫空氣的亂流混合鋒面夜間地面、雪面、冰面或云層頂部等因造成的逆溫。利于輻射逆溫發(fā)展的天氣條件:。冬季最常見。暖空氣水平

2、流經(jīng)寒冷地表面形成的逆溫。 冬季,中緯度沿海地區(qū)較常見。在積雪地區(qū),暖空氣流經(jīng)冰、雪表面產(chǎn)生融雪、融冰現(xiàn)象。而冰雪的融化需要從近地面氣層中吸收大量熱量,從而使貼近地表的空氣溫度較低,但較高處氣溫仍比較高,因而形成逆溫現(xiàn)象。融雪逆溫厚度不大,約幾米到幾十米。夜間,由于山上冷空氣沿山坡流到低洼地區(qū)使原來洼地底部的較暖空氣被迫抬升形成的逆溫。地形逆溫使洼地常出現(xiàn)霜凍。輻射逆溫、平流逆溫、融雪逆溫、地形逆溫屬于,其中以輻射逆溫為主。近地面層逆溫多由熱力原因引起。由于低層空氣的湍流混合作用而形成的逆溫。湍流強(qiáng),湍流層厚,逆溫層發(fā)生的高度高湍流弱,湍流層薄,逆溫層發(fā)生的高度低;逆溫層之上水汽含量驟減。大氣

3、中整層空氣下沉壓縮增溫所造成的逆溫。下沉逆溫多出現(xiàn)在內(nèi)12千米的高度由于暖氣團(tuán)位于冷氣團(tuán)之上,出現(xiàn)鋒面上下的溫差而形成的逆溫。由于鋒是從地面向冷空氣一方傾斜的,所以湍流逆溫、下沉逆溫和鋒面逆溫屬于,其中以下沉逆溫為主,多由引起。逆溫層的存在使大氣具有顯著的。強(qiáng)大的逆溫能阻礙對流和湍流混合作用越過該層。逆溫在對流層的各個高度上均可能出現(xiàn),但以逆溫層中,較暖而輕的空氣位于較冷而重的空氣上面,形成一種極其穩(wěn)定的空氣層,籠罩在近地層的上空,嚴(yán)重地阻礙著空氣的對流運(yùn)動,近地層空氣中的水汽、煙塵、汽車尾氣以及各種有害氣體,無法向外向上擴(kuò)散,飄浮在逆溫層下面的空氣層中,有利于云霧的形成、降低能見度、加重大氣

4、污染。謝謝!對流是指由于空氣塊與周圍大氣而產(chǎn)生的,的升降運(yùn)動??諝獾模褪强諝獾膶α鬟\(yùn)動。局地?zé)嵘浣颠\(yùn)動1、垂直運(yùn)動速度大2、水平范圍不大3、持續(xù)時間短單位體積的空氣塊垂直受力:周圍大氣密度空氣塊密度=g-gF-=()g=()gTTaT熱力對流熱力動力對流動力使的空氣產(chǎn)生垂直運(yùn)動的作用力,稱為對流沖擊力。 形成原因:引起的。:太陽輻射作用下,空氣塊受熱后溫度高于周圍空氣,因而體積膨脹,密度減小,使浮力大于重力產(chǎn)生運(yùn)動。:地面輻射降溫快,空氣塊冷卻收縮,產(chǎn)生運(yùn)動。天氣越晴朗,太陽輻射越強(qiáng),熱力對流越明顯。由于空氣運(yùn)動時受到引起的,如山坡迎風(fēng)面對空氣的抬升,氣流輻合輻散造成的空氣升降運(yùn)動等。指氣

5、層內(nèi)某一氣塊受垂直方向的擾動后,返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢和程度,即。Q一個空氣塊,當(dāng)它被移動離開了原來的位置時,它逐漸減速并有返回原來高度的趨勢,此時的氣層對于空氣塊而言是穩(wěn)定的氣層。Q相反,氣塊會繼續(xù)加速向它被移動的方向運(yùn)動,氣層對于空氣塊而言是不穩(wěn)定的氣層。Q一個空氣塊,當(dāng)它被移動離開了原來的位置時,既不加速也不減速,此時的氣層對于空氣塊而言是中性氣層。大氣是否穩(wěn)定,通常用與Rdrm的對比來判斷。如氣塊和周圍沒有熱量交換(絕熱),氣塊還沒有達(dá)到飽和,也沒有水滴凝結(jié)出來,這個過程被稱為是過程;如抬升達(dá)到飽和,再繼續(xù)抬升,就會有云滴凝結(jié)出來,這時稱為過程。干絕熱濕絕熱干絕熱遞減率濕絕熱遞減率

6、環(huán)境遞減率 實際測量的遞減率 在對流層大氣,通常0.65 C /100m1C/100m0.40.7C/100m大氣穩(wěn)定度是指大氣對垂直運(yùn)動的阻礙程度。 大氣是否穩(wěn)定,通常用周圍空氣的溫度直減率()與上升空氣塊的絕熱直減率(d 或 m)對比來判斷。 13.2C12.0C10.8C0200100高度 (米)300某空氣塊未飽和時大氣的穩(wěn)定度11C11C11C12C12C12C13C13C13C12.8C12.0C11.2C13.0C12.0C11.0C1.0 = 1.00.8 1.0對于干空氣和未飽和濕空氣而言, 當(dāng) d 時,大氣是不穩(wěn)定的; 當(dāng) = d 時,大氣是中性穩(wěn)定的。 對于飽和濕空氣而言

7、, 當(dāng) m 時,大氣是不穩(wěn)定的; 當(dāng) = m 時,大氣是中性穩(wěn)定的。 結(jié)論:r越大,大氣越不穩(wěn)定, r越小,大氣越穩(wěn)定r rm rmrd ,絕對不穩(wěn)定, rd r rm ,對于絕熱升降的未飽和空氣來說,大氣是穩(wěn)定的,對于絕熱升降的飽和濕空氣來說,是不穩(wěn)定的,即所謂。ELR (Environmental Lapse Rate) 環(huán)境溫度直減率DALR (Dry Adiabatic Lapse Rate) 干空氣和未飽和濕空氣絕熱溫度直減率SALR (Saturated Adiabatic Lapse Rate) 飽和濕空氣絕熱溫度直減率溫度垂直遞減率溫度垂直遞減率穩(wěn)穩(wěn) 定定 度度1 1 d d所

8、有情況都不穩(wěn)定所有情況都不穩(wěn)定2 2 = = d d未飽和中性穩(wěn)定未飽和中性穩(wěn)定; ; 飽和不飽和不穩(wěn)定穩(wěn)定3 3 but m m未飽和穩(wěn)定未飽和穩(wěn)定; ; 飽和不穩(wěn)定飽和不穩(wěn)定4 4 = = m m未飽和穩(wěn)定未飽和穩(wěn)定; ; 飽和中性穩(wěn)飽和中性穩(wěn)定定5 5 m m 所有情況都穩(wěn)定所有情況都穩(wěn)定6 6 0 0所有情況都穩(wěn)定所有情況都穩(wěn)定大氣中可以轉(zhuǎn)換為氣塊動能的那部分能量。正不穩(wěn)定能量,利于對流發(fā)展負(fù)不穩(wěn)定能量,抑制于對流發(fā)展不穩(wěn)定能量為零,中性大氣大量的正不穩(wěn)定能量充沛的水汽足夠的沖擊力定義:空氣。特點(diǎn):。一般產(chǎn)生于大范圍空氣的水平氣流輻合、輻散區(qū),以及冷、暖空氣交鋒區(qū)。范圍廣、升降速度小、持續(xù)時間長實際大氣中,摩擦層內(nèi)低壓區(qū)中風(fēng)是斜穿等壓線吹向低壓中心,水平氣流是輻合的,。(。)低壓,逆時針,輻合,上升運(yùn)動高壓,順時針,輻散,下沉運(yùn)動重力波:重力作用下產(chǎn)生的波動。波浪狀起伏的云層。1),在交界面上會出

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