08-4-直接輻射解析

〔三〕到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射有兩局部：直接輻射：太陽(yáng)以平行光線的形式直接投射到地面上。散射輻射：經(jīng)過(guò)散射輻射后自天空投射到地面上。二者之和稱為總輻射。1、直接輻射：太陽(yáng)高度〔角〕、大氣透亮度〔1〕太陽(yáng)高度角〔h〕：太陽(yáng)光線與水平面間的夾角；h不同，地表單位面積上所獲得的太陽(yáng)輻射也就不同。a，h越小，等量的太陽(yáng)輻射散布的面積就越大，地表單位面積上所獲得的太陽(yáng)輻射就越小。BACSS’h設(shè)AB單位面積上每分鐘所受到的太陽(yáng)輻射能為I’垂直I則I’·S’=I·S而S/S’=AC/AB=sinh所以I’=S/S’·I=Isinh朗伯〔白〕特定律I確定，地面獲得的輻射量大小I’與h有關(guān)。b，h越小，太陽(yáng)輻射穿過(guò)的大氣層越厚地球O點(diǎn)的地平線OACh2h1h1>h2AO<CO太陽(yáng)輻射被減弱也較多〔吸取、反射、散射等〕，到達(dá)地面的直接輻射就較少。一個(gè)大氣質(zhì)量：地面為標(biāo)準(zhǔn)氣壓〔1013hpa〕時(shí)，太陽(yáng)光垂直投射到地面所經(jīng)路程中，單位截面積的空氣柱的質(zhì)量。

h不同，大氣質(zhì)量數(shù)不同；大氣質(zhì)量數(shù)隨h減小而增大。

P29表2·1不同太陽(yáng)高度角時(shí)的大氣質(zhì)量數(shù)h90°60°30°10°5°3°1°0°m11.152.05.610.415.427.035.4〔2〕大氣透亮度用透亮系數(shù)〔p〕表示指透過(guò)一個(gè)大氣質(zhì)量的輻射強(qiáng)度與進(jìn)入該大氣的輻射強(qiáng)度之比。即當(dāng)太陽(yáng)位于天頂處，在大氣上界太陽(yáng)輻射通量為I0，而到達(dá)地面后為I，則：p=I/IoP說(shuō)明輻射通過(guò)大氣后的減弱程度，如：p=0.7，表示減弱了30%P預(yù)備于大氣中所含水汽、水汽分散物和塵粒雜質(zhì)的多少；多，大氣透亮度差，P小，太陽(yáng)輻射被減弱得多，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射相應(yīng)削減。直接輻射有明顯的年變化、日變化和隨緯度的變化。主要由h預(yù)備：隨緯度的變化：低緯地區(qū)一年四季h都很大，地表得到的直接輻射比中、高緯地區(qū)大得多。日變化：日出、日落時(shí)，h最小，直接輻射最弱；中午，h最大，直接輻射最強(qiáng)。年變化：夏季最強(qiáng)，冬季最弱。2、散射輻射：太陽(yáng)高度角、

大氣透亮度天空散射輻射就是大氣對(duì)空中的太陽(yáng)直接輻射進(jìn)展散射及反射而產(chǎn)生的。h大，到達(dá)近地面的直接輻射增加，散射輻射也相應(yīng)增加；h小，弱?！才c直接輻射同向〕大氣透亮度，不好，參與散射作用的質(zhì)點(diǎn)增多，散射輻射增加；好，減弱?！才c直接輻射反向〕云：能猛烈地增大散射輻射。P29圖2·11日、年變化，也主要預(yù)備于h的變化，一日內(nèi)正午前后最強(qiáng)，一年內(nèi)夏季最強(qiáng)。3、總輻射變化規(guī)律，比太陽(yáng)直接輻射和散射輻射要簡(jiǎn)潔些，它是二者變化規(guī)律的綜合。但在晴朗的日子里，它的強(qiáng)弱主要由太陽(yáng)直接輻射預(yù)備。年變化與直接輻射基本全都，夏季最大，冬季最小。日變化日出前：散射輻射日出后：h增大，直接輻射和散射輻射漸漸增加，直接輻射增加快h=8o：直接輻射=散射輻射h=50o：散射輻射：10~20%；直接輻射：80~90%中午：直接輻射和散射輻射均達(dá)最大值中午后；二者按相反次序變化云的影響可使這種規(guī)律受到破壞。隨緯度的分布一般：緯度越低，總輻射越大；反之，小。P30表2·21、可能總輻射，隨緯度降低而增加；低緯，h大，總輻射大，最大值在赤道。2、有效總輻射，小了很多，可見(jiàn)云層的影響很大。3、有效總輻射，一般隨緯度降低而增加，但最大值不在赤道，而在20oN，因赤道四周云多，太陽(yáng)輻射減弱得也多。我國(guó)年輻射總量分布最高地區(qū)在西藏，青海、新疆、黃河流域次之，長(zhǎng)江流域與大局部華南地區(qū)反而少。由于：西藏海拔高度大〔青藏高原，世界屋脊〕，太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層到達(dá)高原外表所經(jīng)路程短，空氣淡薄，被減弱得少。西北、華北氣候枯燥，晴天多。長(zhǎng)江流域與大局部華南地區(qū)，氣候潮濕，陰雨天多、云量多?！菜摹车孛鎸?duì)太陽(yáng)輻射的反射投射到地面的太陽(yáng)輻射并非完全被地面所吸取，其中一局部被地面所反射。反射率預(yù)備于地表性質(zhì)和狀態(tài)。陸面：10~30%，深＜淺〔P31表〕濕＜干〔P31表〕粗糙＜平滑雪面：大，60%，46~95%〔P31表〕水面：安靜程度、h的大小；小于陸面反射率可見(jiàn)，即使到達(dá)地面的總輻射的強(qiáng)度一樣，地表性質(zhì)不同，所真正得到的太陽(yáng)輻射仍有很大差異，這也是地表溫度分布不均勻的重要緣由之一。其次節(jié)地面和大氣的輻射如上節(jié)所述，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射直接吸取很少，而下墊面卻能大量吸取太陽(yáng)輻射〔如陸面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率約為10%~30%，吸取率約為70%~90%；水面吸取率更大。〕，并經(jīng)轉(zhuǎn)化供給大氣。所以我們說(shuō)下墊面是大氣的直接熱源。一、地面、大氣的輻射和

地面有效輻射地面可吸取太陽(yáng)短波輻射，同時(shí)它不斷向外放射長(zhǎng)波輻射。大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射幾乎是透亮的，吸取很少，但對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射卻能猛烈吸取。大氣也向外放射長(zhǎng)波輻射。通過(guò)長(zhǎng)波輻射，地面和大氣之間，氣層之間，交換熱量，也將熱量向宇宙空間散發(fā)?！惨弧车孛婧痛髿廨椛涞谋硎镜孛婧痛髿獠皇谴_定黑體Eg=δσT4Ea=δ’σT4Eg—地面的輻射力氣，Ea—大氣的輻射力氣，T—地面和大氣的溫度，δ—地面的相對(duì)輻射率/比輻射率，δ’—大氣的相對(duì)輻射率/比輻射率與T、δ有關(guān)。如地面溫度為150C，δ為0.9，則：Eg-8x(15+273)4=346.7W/m2地面平均溫度約為300Kλm=C/T=2896/300=9.65μm≈10μm地面最強(qiáng)輻射能位于10μm左右光譜范圍內(nèi)對(duì)流層大氣的平均溫度約為250Kλm=C/T=2896/250=11.6μm它們的熱輻射中95%以上的能量集中在3~120μm的范圍內(nèi)〔紅外輻射〕；其輻射能最大段波長(zhǎng)在10~15μm范圍內(nèi)，所以稱長(zhǎng)波輻射?！捕车孛婧痛髿忾L(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)1、大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸?。捍髿庵苯游√?yáng)短波輻射很少，但對(duì)長(zhǎng)波輻射吸取特殊猛烈。水汽、液態(tài)水、O3、CO2具有選擇性上圖，吸取譜大局部吸取率接近1〔透射率接近0〕8～12μm：吸取率最小〔透射率最大〕大氣窗口/大氣窗/大氣之窗：地面輻射力氣最強(qiáng)處，20%的地面輻射透過(guò)它射向宇宙空間

水汽、液態(tài)水、二氧化碳等的吸取2、大氣中長(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)長(zhǎng)波輻射在大氣中的傳輸與太陽(yáng)輻射有很大不同：〔1〕太陽(yáng)輻射中的直接輻射是定向的平行輻射，地面和大氣的長(zhǎng)波輻射是漫射輻射?！?〕傳播：太陽(yáng)輻射—僅考慮大氣對(duì)其的減弱，未考慮大氣本身的輻射的影響。長(zhǎng)波輻射—既要大氣對(duì)其的吸取，也要考慮大氣本身的輻射?！?〕長(zhǎng)波輻射在大氣中傳播時(shí)，可不考慮散射作用〔三〕大氣逆輻射和地面有效輻射1、大氣逆輻射和大氣保溫效應(yīng)大氣輻射指向地面的局部；它使地面因放射輻射而損耗的能量得到確定補(bǔ)償，由此可以看出大氣對(duì)地面有一種保暖作用。假設(shè)無(wú)大氣層，地面平均溫度為-230C，而實(shí)際為150C，即大氣的存在使地面溫度提高了380C，并減小了晝夜溫差。月球外表無(wú)大氣，晝夜溫差大，白天太陽(yáng)直射的地方，溫度可達(dá)1270C，夜晚則降到-1830C。2、地面有效輻射Fo=Eg–δEa通常，Tg＞Ta，所以Eg＞Ea，F(xiàn)o多為正值主要影響因子：Tg、Ta、空氣濕度、云況、空氣混濁度、海拔高度、地外表性質(zhì)等：地面T增高時(shí)，地面輻射增加，如其他條件〔濕度、云等〕不變，則有效輻射增大?？諝釺高時(shí)，逆輻射增加，如其他條件不變，則有效輻射減小。潮濕空氣中的水汽和水汽分散物放射長(zhǎng)波輻射的力氣較強(qiáng)，它們的存在加強(qiáng)了大氣逆輻射，因而也使有效輻射減弱。有云時(shí)〔特殊是有濃密的低云時(shí)〕，逆輻射更強(qiáng)，有效輻射減弱得更多，所以有云的夜晚通常比無(wú)云的夜晚溫順些。在嚴(yán)寒季節(jié)，人造煙幕可防霜凍，就是減弱有效輻射，保溫作用強(qiáng)的緣由。海拔高度大的地方有效輻射大；地面性質(zhì)日變化：中午最大、早晨最小年變化：夏季最大、冬季最小與氣溫變化相像二、地面及地-氣系統(tǒng)的輻射差額物體收入輻射能與支出輻射能的差值稱為凈輻射或輻射差額：輻射差額=收入輻射—支出輻射假設(shè)無(wú)其它方式進(jìn)展熱交換時(shí)，輻射差額預(yù)備物體的升溫或降溫：輻射差額＞0，物體升溫輻射差額＜0，物體降溫輻射差額=0，物體溫度不變〔一〕地面的輻射差額Rg=(Q+q)(1-a)—F0Rg—單位水平面積、單位時(shí)間的輻射差額，(Q+q)—到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射，a—地面對(duì)總輻射的反射率，F(xiàn)0—地面的有效輻射當(dāng)Rg＞0時(shí)，地面將有熱量的積存當(dāng)Rg＜0時(shí)，地面將有熱量的虧損影響因子：總輻射、有效輻射、反射率日變化：白天Rg＞0，夜間Rg＜0圖2·13：輻射差額有正負(fù)；直接輻射、散射輻射、反射輻射三條曲線以正午12時(shí)對(duì)稱，由于它們的影響因素為h；而地面輻射、有效輻射兩條曲線不是以正午12時(shí)為極值，由于地表最高溫度在13時(shí)。圖2·14：正負(fù)值消逝時(shí)間年變化：夏季Rg＞0，冬季Rg＜0圖2·15：最大值分別為6、7月；最小值均為12月年振幅的變化：高緯＞低緯，陸地＞海洋絕大局部地區(qū)Rg的年平均值都是正值整個(gè)地球外表平均而言Rg是正值〔二〕大氣的輻射差額Ra=qa+Fo–F∞Ra—整個(gè)大氣層的輻射差額，qa—整個(gè)大氣層所吸取的太陽(yáng)輻射，F(xiàn)o—地面有效輻射，F(xiàn)∞—大氣上界的有效輻射整個(gè)大氣層的輻射差額一般為負(fù)值，大氣要維持熱平衡，要靠地面以其它方式〔對(duì)流及潛熱釋放等〕輸送一局部熱量給大氣。〔三〕地-氣系統(tǒng)的輻射差額Rs=(Q+q)(1-a)+qa–F∞就個(gè)別地區(qū)而言，Rs可為正，也可為負(fù)；就整個(gè)地-氣系統(tǒng)而言，Rs的多年平均為0。圖2·17上半部：二者相交于35o〔南、北緯〕35oN—35oS為正值，35oN以北、35oS以南為負(fù)值。而多年觀測(cè)事實(shí)說(shuō)明，高緯和低緯地區(qū)的溫度變化很微小，說(shuō)明必定有熱量自低緯地區(qū)向高緯地區(qū)輸送。這種輸送主要靠大氣環(huán)流和洋流來(lái)完成。第三節(jié)大氣的增溫存冷卻一、海陸的增溫存冷卻的差異大氣的熱能主要來(lái)自下墊面。下墊面性質(zhì)不同，對(duì)大氣增溫存冷卻的影響有很大差異，其中海陸差異最大。地球上海洋面積占70.8%，陸地面積占29.2%。海陸外表的熱力差異在氣象學(xué)和氣候?qū)W中具有重要的意義。1、反射率不同：陸＞水，10%~20%2、透射性能與導(dǎo)熱方式不同：陸面—不透亮，水—紫外線、波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光，相當(dāng)透亮陸面—固體，傳導(dǎo)，水—流體，波浪、洋流、對(duì)流等因此：陸—薄，急劇增溫；?！?，水溫不易上升3、蒸發(fā)狀況不同4、比熱不同：陸＜水等量的熱量(1)使確定質(zhì)量的水溫度變化1oC則使同質(zhì)量的巖石溫度變化5oC(2)使確定體積的水溫度變化1oC則使同體積的巖石溫度變化2oC由于上述種種差異，海陸增溫冷卻的特點(diǎn)互不一樣：陸面溫度變化快，變化幅度大；海洋溫度變化慢，變化幅度小。如：北半球最高氣溫，陸地—7月，大洋—8月；最低氣溫，陸地—1月，大洋—2月這些特點(diǎn)轉(zhuǎn)而影響各自的氣候，使之具有很大的差異。二、空氣的增溫存冷卻空氣的冷熱程度只是一種現(xiàn)象，它實(shí)質(zhì)上反映了空氣中內(nèi)能的大小?？諝猥@得熱量，其內(nèi)能增加，氣溫上升；空氣失去熱量，其內(nèi)能削減，氣溫降低?？諝鈨?nèi)能變化有兩種狀況：1、由于空氣與外界有熱量交換而引起的—非絕熱變化2、作升降運(yùn)動(dòng)的氣塊在升降運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，同四周大氣間沒(méi)有熱量交換，由于外界壓力的變化使空氣膨脹或壓縮引起氣塊體積變化，進(jìn)而影響內(nèi)能增減—絕熱變化〔一〕氣溫的非絕熱變化大氣吸取太陽(yáng)輻射很少，主要的直接熱源是下墊面。白天，在太陽(yáng)照射下，地面溫度比空氣溫度高得多，熱量自地面對(duì)空氣輸送，空氣增溫。夜間，地面輻射冷卻，地面溫度比空氣溫度低，空氣向地面輸送熱量，同時(shí)也向上輸送熱量給較冷的空氣層。因此，低層大氣的增熱和冷卻主要受下墊面的影響。這種影響是通過(guò)下墊面與空氣的熱量交換進(jìn)展的。地面和空氣之間、空氣和空氣之間的熱量傳遞和熱量交換的主要方式有以下幾種：1、傳導(dǎo)：很少，貼地氣層〔ρ大〕2、輻射：重要3、對(duì)流：對(duì)流層4、湍流/亂流：摩擦層5、蒸發(fā)〔升華〕和分散〔凝華〕：對(duì)流層下半層蒸發(fā)—吸熱，分散—放出潛熱常共同起作用下墊面與空氣間：長(zhǎng)波輻射〔海面上，通過(guò)蒸發(fā)和分散也可傳遞較多的熱量〕氣層〔氣團(tuán)〕之間：對(duì)流和湍流〔其力氣比輻射大125倍〕；蒸發(fā)和分散〔二〕氣溫的絕熱變化1、氣塊的概念和根本假定〔補(bǔ)充〕為爭(zhēng)論便利，在大氣中任取一個(gè)體積微小的氣塊，稱為空氣微團(tuán)，簡(jiǎn)稱氣塊。除在地外表一厘米以內(nèi)以及湍流層頂〔離地面約90千米高處〕以上的層次外，實(shí)際大氣中全部的垂直混合都是由氣塊的交換造成的。由于氣塊的體積微小，因此在任一時(shí)刻，氣塊內(nèi)部的狀態(tài)參量都是均勻分布的，即氣塊在任一時(shí)刻都處于平衡態(tài)，所以氣體的狀態(tài)方程和熱力學(xué)第確定律表達(dá)式對(duì)氣塊都是適用的。為了爭(zhēng)論便利，對(duì)于作升降運(yùn)動(dòng)的氣塊作如下假定：A、氣塊與外界始終不發(fā)生熱量交換，必定也不發(fā)生質(zhì)量交換，即升降過(guò)程中其溫度作絕熱變化。稱為絕熱條件。B、在任一時(shí)刻，氣塊本身的壓強(qiáng)與同一高度環(huán)境空氣的壓強(qiáng)相等。稱為準(zhǔn)靜態(tài)條件。C、整個(gè)環(huán)境空氣〔氣層〕是靜止的。稱為靜力平衡條件。雖然這三個(gè)假定并不完全符合大氣的實(shí)際狀況，但它們是簡(jiǎn)潔的抱負(fù)化的模式，利用這個(gè)模式來(lái)近似地替代，對(duì)于爭(zhēng)論作升降運(yùn)動(dòng)的氣塊狀態(tài)變化規(guī)律是有幫助的。2、絕熱過(guò)程：在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無(wú)熱量交換時(shí)的狀態(tài)變化過(guò)程。在大氣中，作垂直運(yùn)動(dòng)的氣塊，其狀態(tài)變化可看作絕熱過(guò)程。當(dāng)升、降氣塊內(nèi)部既沒(méi)有發(fā)生水相變化，又沒(méi)有與外界交換熱量的過(guò)程，稱干絕熱過(guò)程。干絕熱過(guò)程是一種可逆的絕熱過(guò)程。當(dāng)氣塊作絕熱上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，因四周氣壓隨高度增加而不斷降低，氣塊體積要不斷膨脹，與四周大氣壓力相平衡。氣塊體積膨脹時(shí)要抑制外界壓力而作功，氣塊作功所消耗的能量取自氣塊內(nèi)能，從而使氣塊溫度降低，這種現(xiàn)象稱為絕熱冷卻。反之，氣塊作絕熱下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于四周氣壓不斷增大，壓縮氣塊而作功，使氣塊體積減小，內(nèi)能增加，溫度上升，這種現(xiàn)象稱之為絕熱增溫。氣塊上升伴隨著降溫，下降時(shí)又伴隨著增溫，這是氣塊在垂直運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)重要特性。要求出在絕熱過(guò)程中氣溫的變化，必需應(yīng)用熱力學(xué)第確定律。氣象學(xué)中熱力學(xué)第確定律的常用形式：dQ=CpdT-RTdP/PdQ–單位質(zhì)量空氣由于熱傳導(dǎo)、輻射引起的熱量變化；Cp—空氣的定壓比熱；R—比氣體常數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)是絕熱變化時(shí)，dQ=0，上式可寫(xiě)為：CpdT-RTdP/P=0或CpdT=RTdP/P在絕熱條件下，當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)上升時(shí)，壓力削減，dP＜0，這時(shí)CpdT＜0，因而溫度要降低；當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)下沉?xí)r，壓力增加，dP＞0，這時(shí)CpdT＞0，因而溫度要上升。對(duì)上式在〔P0，P〕及〔T0，T〕范圍內(nèi)積分，得到：3、泊松方程〔干絕熱方程〕T/T0=(P/P0)0.286(P0、T0)表示空氣塊的初始狀態(tài)，(P、T)表示空氣塊最終的狀態(tài)。此方程表示了初態(tài)和終態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系，即絕熱變化時(shí)溫度隨氣壓變化的具體規(guī)律。說(shuō)明在干絕熱過(guò)程中，溫度變化的直接緣由是氣壓的轉(zhuǎn)變。氣壓上升時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣塊絕熱增溫；氣壓降低時(shí)，氣塊則絕熱冷卻。由于在干絕熱過(guò)程中，氣壓下降時(shí)，氣塊向外膨脹，由于一局部?jī)?nèi)能用于反抗外界壓力而作功，因而它的溫度漸漸下降。相反，氣壓上升時(shí)，氣塊被壓縮，外界對(duì)氣塊作功，這局部功轉(zhuǎn)化為氣塊的內(nèi)能，因而氣塊的溫度漸漸上升。如：P(hpa)：10501000800400T(K)：276.7273256.12104、干絕熱直減率一團(tuán)干空氣或未飽和的濕空氣塊絕熱上升時(shí)，單位距離的溫度降低值。用γd表示。γd=－〔dTi/dZ)d理論上計(jì)算出γd≈1.0oC/100m，即在干絕熱過(guò)程中，氣塊每上升100m，溫度降低約1oC；氣塊每下降100m，溫度上升約1oC。假設(shè)氣塊起始溫度為T(mén)o，干絕熱上升ΔZ高度后，其溫度為：T=To-γdΔZ20oC21oC100m干空氣升降時(shí)的絕熱變化γd與γ〔氣溫直減率〕

的含義完全不同1、γd是氣塊本身的降溫率；γ是四周大氣溫度隨高度的分布。2、γd近似常數(shù)，；γ可有不同數(shù)值，不是一個(gè)常數(shù)，0.65oC/100m只是平均值，它可大于、小于或等于γd，并隨高度而變化。5、濕絕熱直減率補(bǔ)充：飽和濕空氣在與四周沒(méi)有熱量交換而始終保持著飽和時(shí)所發(fā)生的過(guò)程，稱濕絕熱過(guò)程。為了爭(zhēng)論便利，認(rèn)為飽和濕空氣塊在絕熱上升過(guò)程中可能消逝以下極端狀況：認(rèn)為氣塊絕熱上升時(shí)所產(chǎn)生的分散物全部留在氣塊內(nèi)，隨氣塊一起上升，當(dāng)氣塊從上升運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為下降時(shí)，絕熱增溫又會(huì)引起水滴的蒸發(fā)，以維持氣塊呈飽和狀態(tài)。由于氣塊絕熱上升過(guò)程中水汽分散所得到的潛熱與氣塊絕熱下降過(guò)程中水滴蒸發(fā)所失去的潛熱相等，過(guò)程是可逆的，稱為可逆濕絕熱過(guò)程。這種極端狀況相當(dāng)于只有云而無(wú)降水的狀況。飽和濕空氣塊絕熱上升時(shí)，單位距離的溫度降低值。以γm表示。γm=－〔dTi/dZ)m設(shè)1克飽和濕空氣中含有水汽qs克，絕熱上升，分散了dqs克水汽，所釋放出的潛熱為：dQ=－L·dqs應(yīng)用熱力學(xué)第確定律，得到濕絕熱方程〔2·38〕式。此式說(shuō)明，飽和濕空氣上升時(shí)，溫度隨高度的變化是由兩種作用引起的：一種是由氣壓變化引起，另一種是由水汽分散時(shí)釋放潛熱引起。由此推導(dǎo)得：γm=γd+L/Cp·dqs/dZL—水汽的分散潛熱；Cp—空氣的定壓比熱；dqs—水汽的分散量；dZ—高度的變化量。飽和濕空氣絕熱上升時(shí)，一方面，同干空氣和未飽和濕空氣一樣，因膨脹作功消耗內(nèi)能而降溫；另一方面，又因絕熱冷卻作用，使氣塊中局部水汽分散放出潛熱，使溫度降低值變小，所以γm＜γd。γm=γd+L/Cp·dqs/dZ上升，dZ>0，分散，dqs<0則dqs/dZ＜0下降，dZ<0，蒸發(fā)，dqs>0則dqs/dZ＜0所以γm＜γdγm是一個(gè)變量

(是P、T的函數(shù)〕它隨氣溫的降低而增大由于溫度高，E大，空氣中水汽含量大，絕熱上升時(shí)分散的水汽量就多，所釋放的潛熱就多，氣溫下降得少一些。如：20℃→19℃，1m3飽和空氣有1g水汽分散；0℃→-1℃，1m3飽和空氣只有0.33g水汽分散。表2·4γm是一個(gè)變量

(是P、T的函數(shù)〕它隨氣壓的降低而減小由于氣壓降低，密度減小，體積熱容量〔物體上升1℃所需的熱量〕減小。由相等的潛熱供給空氣時(shí)，氣壓較低的空氣由于潛熱而增高溫度必定比氣壓較高的空氣為多。表2·4由表2·4可看出，對(duì)γm影響最大的是溫度。如1000hpa，當(dāng)溫度從20℃轉(zhuǎn)變到－20℃時(shí)，γm值增大約一倍；而當(dāng)溫度為20℃時(shí)，氣壓從1000hpa轉(zhuǎn)變到700hpa，γm值只減小0.06℃/100m。因此，當(dāng)飽和濕空氣上升時(shí)，溫度愈來(lái)愈低，水汽分散量很小，γm漸漸增大而接近于γd。OTH濕絕熱線干絕熱線干絕熱線和濕絕熱線1、γd近于常數(shù)〔約為1oC/100m〕故干絕熱線呈始終線。2、γ

m＜γ

d，所以干絕熱線在左，濕絕熱線在右。同一高度上，Tm＞Td。

TmTd3、濕絕熱線下部：下陡上緩；上部：與干絕熱線平行。下面溫度高，γm小，上面溫度低，γm大。到高層水汽分散愈來(lái)愈多，而空氣中水汽的含量愈來(lái)愈少，接近干空氣，γm與γd相近?！矞囟取獙?duì)數(shù)壓力圖〕未飽和空氣在絕熱上升初期，溫度按干絕熱直減率〔γd〕下降；到某一高度后，因冷卻而成為飽和空氣，再連續(xù)上升，其溫度按濕絕熱直減率〔γm〕下降。飽和濕空氣下降時(shí)，其溫度變化有兩種狀況：假設(shè)飽和濕空氣中含有水滴或冰晶，在它下降過(guò)程中，由于水滴的蒸發(fā)和冰晶的升華要消耗一局部熱量，因而增溫率小于γd。假設(shè)飽和濕空氣中沒(méi)有水滴或冰晶，在它下降過(guò)程中，由于絕熱增溫，空氣由飽和狀態(tài)變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài)，其溫度要按干絕熱直減率〔γd〕增溫。6、位溫〔位置溫度〕把空氣塊按干絕熱過(guò)程移到1000hpa處所具有的溫度，稱為位溫，以θ表示。θ=T(1000/P)0.286位溫高的氣團(tuán)代表較暖的氣團(tuán)，位溫低的氣團(tuán)代表較冷的氣團(tuán)。位溫一樣的氣團(tuán)表示它們的熱力性質(zhì)一樣或就是同一氣團(tuán)。明顯，氣塊在循干絕熱升降時(shí)，其位溫是恒定不變的。這是位溫的一個(gè)重要性質(zhì)—保守性。7、假相當(dāng)位溫位溫只有在干絕熱過(guò)程中才具有保守性。在濕絕熱過(guò)程中，有水汽的分散或蒸發(fā)，因而引出潛熱的釋放或消耗，導(dǎo)致了位溫的變化。所以濕絕熱過(guò)程就不能用位溫來(lái)作比較了，需另找判據(jù)。為了了解潛熱對(duì)氣塊的作用，假設(shè)另一種極端狀況〔前述2〕〕：氣塊上升時(shí)，水汽一經(jīng)分散，其