05-第五章-大气稳定度和不稳定能量-

大气稳定度和不稳定能量2020/2/21一、大气稳定度指气层内某一气块受垂直方向的扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。a=g(Ti-T)/T气块温度低于环境温度，气块重，气层稳定气块温度高于环境温度，气块轻，气层不稳定气块温度与环境温度相同，气层是中性的一、大气稳定度一、大气稳定度大气是否稳定，通常用环境空气的文的直减率r与气块的的温度直减率（rd或rm）的对比来判断。对于未饱和空气块，a=gΔZ(r-rd)/Trrd，气层不稳定rrd，气层稳定r=rd，气层中性同理，对于饱和空气块，a=gΔZ(r-rm)/Trrm，气层不稳定rrm，气层稳定r=rm，气层中性一、大气稳定度结论：r越大,大气越不稳定，r越小，大气越稳定rrmrd，绝对稳定,rrmrd，绝对不稳定,rdrrm，对于绝热升降的未饱和空气来说，大气是稳定的，对于绝热升降的饱和湿空气来说，是不稳定的，即所谓条件不稳定。二、不稳定能量正不稳定能量，利于对流发展负不稳定能量，抑制于对流发展不稳定能量为零，中性大气温度对数压力图（T—LNP图）1、T-lnP图的构造2、T-lnP图的分析3、T-lnP图的应用T—LNP图的构造1、等温线（平行于纵轴的黄色直线）2、等压线（平行于横轴的黄色直线）3、等饱和比湿线（向左上方向倾斜的绿色实线）4、干绝热线（向左上方倾斜的黄色实线）5、湿绝热线（绿色虚线）等温线平行于纵轴的黄色直线，每隔1℃画一条。等压线平行于横轴的黄色直线等饱和比湿线自右下方向左上方倾斜的绿色实线。它反映了空气块在上升过程中露点随高度的变化。干绝热线自右下方向左上方倾斜的黄色实线反映了未饱和空气块在上升过程中温度随高度的变化。湿绝热线自右下方向左上方倾斜绿色虚线。它反映了饱和空气块在上升过程中温度随高度的变化。温度-对数压力图的分析1.温度层结曲线2.露点层结曲线3.状态曲线4.不稳定能量1.温度层结曲线把各高度上的温度、气压数据，用钢笔一一点绘在图上，然后用黑色实线连结起来，即成为气温随高度分布的曲线，即温度层结曲线。层结曲线表示了测站上空气温垂直分布状况。2.露点层结曲线将各层上的气压、露点数据用钢笔一一点绘在图上，然后用黑色实线依次连结起来，即成为露点随高度的分布曲线（称为露点曲线或露点层结曲线）。露点曲线表示了测站上空水汽垂直分布的状况。3.状态曲线4.不稳定能量的分析状态曲线位于层结曲线右边，不稳定能量为正状态曲线位于层结曲线左边，不稳定能量为负正面积越大越不稳定，负面积越大越稳定不稳定能量的正负温度-对数压力图的应用1.分析云层2.分析稳定气层3.凝结高度的判定4.自由对流高度的判定①分析云层②稳定气层的分析③判断抬升凝结高度④自由对流高度的确定用T－LNP图分析不稳定能量例1、P（hPa）T（oC）Td（oC）200-56300-43350-36-53400-25-38500-16-17600-7-76504370022800128900201310002518层状云顶高层状云底高积雨云顶高积雨云底高颠簸层顶高颠簸层底高颠簸层底高颠簸层顶高颠簸层顶高颠簸层底高露点曲线层结曲线状态曲线三、逆温层（一）辐射逆温（二）平流逆温（三）湍流逆温（四）下沉逆温（五）锋面逆温（一）辐射逆温夜间地面、雪面、冰面或云层顶部等因辐射冷却造成的逆温。利于辐射逆温发展的天气条件：晴朗无风或微风低温－冬季最常见（二）平流逆温暖空气水平流经寒冷地表面形成的逆温。冬春季，中纬度沿海地区较常见。平流逆温出现时常伴有雾或轻雾，能见度变坏，风速也可能较大。融雪逆温（雪面逆温）在积雪地区，暖空气流经冰、雪表面产生融雪、融冰现象。而冰雪的融化需要从近地面气层中吸收大量热量，从而使贴近地表的空气温度较低，但较高处气温仍比较高，因而形成逆温现象。融雪逆温厚度不大，约几米到几十米。地形逆温夜间，由于山上冷空气沿山坡流到低洼地区使原来洼地底部的较暖空气被迫抬升形成的逆温。地形逆温使洼地常出现霜冻。辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温属于近地面层逆温，其中以辐射逆温为主。近地面层逆温多由热力原因引起。（三）湍流逆温由于低层空气的湍流混合作用而形成的逆温。湍流强，湍流层厚，逆温层发生的高度高湍流弱，湍流层薄，逆温层发生的高度低逆温层之下，水汽大量聚集；逆温层之上水汽含量骤减。（四）下沉逆温（压缩逆温）大气中整层空气下沉压缩增温所造成的逆温。下沉逆温多出现在高压区内1－2千米的高度下沉逆温常伴随晴好天气（五）锋面逆温由于暖气团位于冷气团之上，出现锋面上下的温差而形成的逆温。由于锋是从地面向冷空气一方倾斜的，所以锋面逆温只在冷气团所控制的地区内出现。湍流逆温、下沉逆温和锋面逆温属于自由大气中的逆温，其中以下沉逆温为主，多由动力原因引起。逆温层的存在使大气具有显著的稳定性。强大的逆温能阻碍对流和湍流混合作用越过该层。逆温在对流层的各个高度上均可能出现，但以接地逆温和摩擦层内的逆温对飞行活动影响最大。温度变化密度变化风的变化能见度变化天气现象的变化.........练习1、有充沛水汽的近地面层，出现逆温时的特征是（）。A.将有强对流发生B.能见度变坏C.大气不稳定度增加D.有积雨云出现2、以下用气块温度直减率γ判断大气稳定度的描述中正确的有———。A．γ值越大，气层越不稳定；γ值越小，气层越稳定B．γ值越小，气层越不稳定；γ值越大，气层越稳定C．γγm时绝对稳定，γγd时绝对不稳定D．γγm时绝对不稳定，γγd时绝对稳定E．γmγγd条件性不稳定F．γmγγd条件性不稳定练习3、在相同的层结条件下，不稳定能量的大小与()有关。A．空气湿度B．空气密度C．空气温度D．自由对流高度4、大部分逆温层下常聚集烟尘污染空气影响能见度，但———逆温常伴随晴好天气。5、大气对流能否发展的充要条件有哪些？