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大气稳定度

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大气所处的平衡状态。当大气中的一个气块受扰动产生移动时,稳定的大气可使气块回到原来位置,不稳定的大气则会使气块的运动持续进行,远离原来位置。

气块受外力作用而运动,在运动过程中不与环境交换热能,也没有相变,称为乾绝热过程;如果气块饱和而有相变时,称为湿绝热过程。气块在乾绝热上升过程,因环境压力降低,气块体积膨胀、温度降低。其温度随高度增加而减少的大小称为乾绝热直减率,约为每公里10℃;如果为湿绝热过程,则称之为湿绝热直减率。一般而言,对流层内大气的温度也会随高度增加而减少,称为大气温度直减率。当气块绝热上升到达新环境,若气块温度比新环境的气温高,则气块的密度比新环境大气的密度小,浮力作用将使气块继续上升,这种大气为不稳定大气;相反地,若气块温度比新环境的气温低,则气块的密度比新环境大气的密度大,气块会回到原来的位置,这种大气为稳定大气。如果气块温度和新环境的气温一样,则气块的密度和新环境大气的密度一样,气块走到哪里,就停在哪里,为中性大气。

因此,大气稳定度可由大气温度直减率的大小来判断,可分为三种情况:(一﹚大气温度直减率小於湿绝热直减率,气块上升至新环境时,其温度比环境低,气块回到原来位置,此为绝对稳定度;(二﹚大气温度直减率大於乾绝热直减率,气块上升至新环境时,气块温度比环境温度高,气块继续上升,此为绝对不稳定度;(三﹚大气温度直减率介於乾绝热直减率和湿绝热直减率之间,如果气块饱和,则气块沿湿绝热直减率上升至新环境时,其温度会比环境温度高,气块继续上升,因此大气为不稳定;相反地,当气块不饱和时,则沿乾绝热直减率上升,其温度会比新环境气温低,气块会回到原来位置,因此大气为稳定。大气稳定与否,视饱和与否而定,故称之为条件不稳定度。当大气温度直减率和乾绝热直减率相等时,如果气块上升时没有相变,则气块温度和新环境气温一样,此时大气为中性稳定度。

-夏季午後地面受热,使得大气温度直减率大於乾绝热直减率,成为不稳定状态,容易引起对流,发生热雷雨。

中文关键字:气块 , 相变 , 温度直减率 , 乾绝热直减率 , 湿绝热直减率

英文关键字air parcel , p-ase c-ange , temperature lapse rate , dry-adiabatic lapse rate , moist-adiabatic lapse rate

参考资料

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