大气物理学总结

大气物理学总结

2T)：两个温度和湿度各不相同的空气块绝热等压混合的情况。1、绝热等压混合(水平混合 Te m(10.86q)m混合结果:混合后的 T 、q 、e、θ都可由初值的质量加权平均得到。 m mqmqm1e1

m2e2m11m2

2m1T1

m2T2eq

T

mmmm实例：湿度较大的未饱和空气块混合后，有可能发生凝结。（见p145图6.9） mmeme11221122【冬季水面上的蒸汽雾； 飞机云迹 ； 开水壶口喷出的雾】 度

1、判别大气稳定度的基本方法一气块法 m11m22

在气

emm六、大气的静力稳定

层中任意选取一空气块，使其上下移动。根据该气层对空气块的垂直运动的影响情况mT方法称为气块法。

大气层结稳定度判据：（1）当Γ>γ时，为不稳定大气层结（2）当Γ=γ时，为中性大气层结（3）当Γ<γ时，为稳定大气层结 特别地， 对于未饱和气块， γ= γd ； 对于饱和气块， γ= γs 大气层结稳定度总判据 当Γ>γd时，绝对不稳定 当γd >Γ>γs时，条件性不稳定 当Γ<γs时，绝对稳定

如大气层结分布与烟云扩散形态的关系：扇型； 熏烟型； 环链型 ； 锥型 ； 屋脊型

2、判别条件性不稳定大气稳定度的基本方法二 不稳定能量法

T2)se 来判断气层的稳定度。这种

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净浮力将单位质量气块从z0移到z所作的功： z 12TTve12ww0利用静力学方程可得： ppp00ER(TT)d(

lnp)R(TT)d(ln) kdvvedvvep0p0p可见， Ek

gvdzz 202Tve

大气层结的能量由状态曲线、层结曲线、等压线p0和p所包围的面积确定：

当 Tv ＞ Tve，即状态曲线在层结曲线的右边面积A

当 Tv ＜ Tve ，即状态曲线在层结曲线的

为正；（图见p156） 左边面积A为负。

3、条件性不稳定的类型 （图见P157）

层结曲线和状态曲线的第一个交点F为自由对流高度（LFC) 第二个交点D为平衡高度（此处速度最大，加速度为零） 对流有效势能（CAPE）为F和D之间的正面积区

对流抑制能量（CIN）为LFC以下的负面积区（大气底部的气块要达到LFC至少需从其他途径获得的能量下限）

温度层结曲线与低层等饱和比湿线的交点为对流凝结高度（CCL) 状态曲线的第一个折点为抬升凝结高度（LCL)

4、大气三种基本类型：（1）潜在不稳定型；（2）绝对稳定型；（3）绝对不稳定型。

其中（1）真潜在不稳定型：正面积大于负面积；（2）假潜在不稳定型：正面积小于负面积 因此，在相同的温度层结下，湿度愈大，愈有利于垂直运动的发展。

5、热雷雨是指气团内因下垫面(森林、沙地、湖泊）受热不均，由热

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力抬升作用形成的雷雨。 CCL即为温度层结曲线和低层等饱和比湿q0线的交点。要预测当天可能发生热雷雨的可能性，需从对流凝结高度沿干绝热线下延至地面，以确定当天可能发生热对流的下限温度Tt ，一般认为，如果几天来天气条件没有太大变化，且前几天地面最高气温接近或接近Tt，那么当天气温就可能达到或超过Tt，产生热雷雨的可能性就比较大。

七、整层气层升降时稳定度的变化

1、整层气 层升降会导致大气温度递减率和湿度垂直分布的变化，从而使气层的稳定度发生变化，导致强烈对流或者使气层更稳定。 稳定度讨论 【Γv2将如何变化，取决于(1-p2A2/P1A1)】

（1） 当Γv1<γd,如果气层下沉且伴随有横向扩散，有p2A2> P1A1 则Γv2 <Γv1 ，气层稳定度将趋向更稳定，甚至出现逆温。 如果气层被抬升且伴随有水平辐合时，有p2A2< P1A1 则Γv2 >Γv1 ，导致气层的稳定性减少。如果 P2/P1和 A2/A1两者的变化趋势相反(即上升辐散，下降辐合），

（2）当Γv1=γd, 则Γv2=Γv1=γd, 原气层在升降过程中保持干绝热减温率不变。

（3）当Γv1>γd, 所得结论与(1)相反。但这种处于绝对不稳定状态的气层在实际大气中是极少见的。 2、对流性不稳定：

上干下湿气层 ：整层气层上升并先后凝结后，饱和气层的垂直减温率将变得大于γs，成了不稳定层结，称对流性不稳定。

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上湿下干气层：气层的垂直减温率将变小甚至为零或逆温，成了稳定层结，称对流性稳定。

第十一章 云雾形成的宏观条件及一般特征

一、1、云 云和降水的分类和生成条件 2、云雾生成的宏观条件

水汽由未饱和达到饱和而生成云雾有两途径：（1）增加空气中的水汽（2）降温（*绝热上升冷却凝结、等压冷却凝结、绝热混合凝结）【上升气流和充足的水汽是云生成的必要条件】 上升运动的形式不同，形成不同的云型：

1) 大范围辐合抬升：锋面云系(图12.1)，低压、冷涡、切变线产生辐合抬升

2) 局地不稳定层结的对流运动：局地不稳定 3) 地形抬升: 暖湿气流被山地抬升 4) 波动: 高空稳定层下的风速切变

5) 湍流: 大气边界层的湍流使热量、动量和水汽的重新分布 3、对流云一般分为形成Cu Cu cong （上升气流为主、提供丰富的水汽，10-15min） cong 成熟 Cu

Cb （出现降水,10-30min）消散Cb

Sc, Ci not

（云下出现下沉气流,几min） 单个气团雷暴的生命期约为1-2小时 二、局地强风暴天气系统

1、飑线定义：集合成带状排列的雷雨云，宽数公里，长可达一二百公里。