空气绝热变化与大气稳定度

1 / 3 第四节 空气的绝热变化和大气稳定度一、空气的绝热变化几个基本概念（一）气块在大气中取一个体积微小的空气微团，称为气块。（二）绝热气块在绝热运动中与外界不发生热量交换，也就是既无热量输入，也无热量输出， 则称气块运动是绝热的。（三）绝热冷却气块因绝热上升而降温的现象称为绝热冷却。在绝热条件下， 上升的气块因外界气压减低，体积膨胀， 此时气块对外作功所消耗的能量以气块内能减少来补偿，从而使气块温度降低。（四）绝热增温气块因绝热下降而增温的现象称为绝热增温。当气块作绝热下降运动时，由于外界气压增大，气块体积被压缩，外界空气对气块作功，从而使气块内能增加温度升高。（五）绝热变化和绝热过程气块在铅直运动中所发生的绝热冷却和绝热增温的变化称为空气的绝热变化，这个变化过程称为绝热过程。实际上，气块在作铅直运动时都不是绝热的，但是在短时间内，铅直运动的气块与外界空气间的热量交换远小于气块内能的变化，所以可近似看成是绝热的。二、 干绝热直减率（一）干绝热过程一团干空气或未饱和的湿空气在作绝热上升或下降运动时，气块内部既没有发生水的相变，又没有与外界交换热量的过程。据计算，气块在干绝热过程中，每上升或下降100m，气块温度降低或升高0.98℃，可近似的作为1℃/100m。（二）干绝热直减率一团干空气或未饱和的湿空气在绝热升降运动中，气块温度随高度的变化率称为干绝热直减率。用r d表示。由此可见，干绝热过程是一种可逆的绝热过程。三、湿绝热直减率（一）湿绝热过程始终保持饱和状态的湿空气，在作绝热升降运动时。既有内能的变化，也有水相变化过程。（二）湿绝热直减率始终保持饱和状态的湿空气，在作绝热升降运动中，气块的温度变化率，称为湿绝热直减率。以 rm表示。（三）为什么rm 始终小于r d？湿绝热过程中， 气块作绝热上升时，一方面因绝热膨胀气块对外作功消耗内，使温度降低；同时又因绝热冷却作用，使气块中部分水汽凝结放出潜热，对气块有升温作用，缓和了气块上升的绝热冷却作用。气块下降绝热增温时，气块中携带的水滴蒸发。维持了气块的饱和状态，由于蒸发消耗热量，气块下降时的增温也比干绝热时为少。因此，总是rm 总是小于rd。平均而言， rm＝0.5℃/100m。但实际上rm 是一个变量，随温度和气压而变化（表3）。2 / 3 表 3 不同气压和温度时的湿绝热直减率（rm）P （hpa）温度（℃）-30 -20 -10 0 10 20 30 1000 0.93 0.80 0...