5.2大气边界层的温度场 521气温的垂直分布 口1.气温层结 ■气温沿铅直高度的变化,称气温层结或层结。气温随高度 变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直 递减率的数学定义式为,y=d7/dz;它系指单位(通常取 100m)高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高 而降低,y为正值,如果气温随高度增高而增高,y为负值。 ■大气中的气温层结有四种典型情况,气温随高度的增加而 递减,y>O,称为正常分布层结,或递减层结;气温随高 度的增加而增加,√<O,称为气温逆转,简称逆温;气温 随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率,y=yd 称为中性层结;气温随铅直高度增加是不变的,y=O,称 为等温层结
5.2 大气边界层的温度场 5.2.1 气温的垂直分布 1. 气温层结 ◼ 气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。气温随高度 变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直 递减率的数学定义式为, γ＝- dT/dz；它系指单位(通常取 100m) 高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高 而降低，γ为正值，如果气温随高度增高而增高，γ为负值。 ◼ 大气中的气温层结有四种典型情况，气温随高度的增加而 递减，γ>0，称为正常分布层结，或递减层结；气温随高 度的增加而增加，γ<0，称为气温逆转，简称逆温；气温 随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率，γ=γd 称为中性层结；气温随铅直高度增加是不变的，γ=0，称 为等温层结
口2干绝热直减率 口一个质量恒定的空气块,从地面绝热上升时, 将囚由气的诚小腸胀,一部分内能甭 于反抗外压力膨胀,而做了功,因而它的温 度将逐渐下降: 口反之,当一个质量恒定的空气块从高空绝热 下降时,由于外界气压逐渐增大,外压力对 气块做压缩功,并转化为它的内能,因而它 的温度将逐渐上升 口这种性质可用干绝热直减率表示。 8≈1K/100m
2.干绝热直减率 一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时， 将因周围气压的减小而膨胀，一部分内能用 于反抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温 度将逐渐下降； 反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热 下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对 气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它 的温度将逐渐上升。 这种性质可用干绝热直减率表示。 K m C Ag p d = 1 /100
5.2.2大气静力稳定度及其判据 a=0 (2) (3 处于不同平衡状态的小球。 口 大气的静力稳定度含义可以理解为,如果一空气块受到外部作用 获得了向上或向下的初始运动速度后,可能发生三种情况:(1 气块加速上升或下降,称这种大气是不稳定的;(2)气块逐渐减 速并有返回原来高度的趋势,称这种大气是稳定的;(3)气块做等 速直线运动,称这种大气是中性的
5.2.2 大气静力稳定度及其判据 大气的静力稳定度含义可以理解为，如果一空气块受到外部作用， 获得了向上或向下的初始运动速度后，可能发生三种情况：(1) 气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的；(2) 气块逐渐减 速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的；(3)气块做等 速直线运动，称这种大气是中性的。 (1) a v a v (2) (3) a=0 v 处于不同平衡状态的小球
g(p-p g(b-7) T=70-△z (-yu 0 T 口当γ-γ￠>0,气块加速运动,大气不稳定;当γ-γd<0,气块 」减速运动,大气稳定;当γ-yd=0,大气为中性。 口因此,大气静力稳定度可以用温度直减率与干绝热直减率之差 来判断,即γ-γa大于、小于和等于委为大气静力稳定度的判 据。 口对于γ和γd的物狸意义应具有较确切认识,γd是以质量衡定三 的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温 垂直递减率,是一个由气态方程给定的确定值。γ则是气温的 环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形 成的实际环境状况
当γ-γd>0，气块加速运动，大气不稳定；当γ-γd<0，气块 减速运动，大气稳定；当γ-γd=0，大气为中性。 因此，大气静力稳定度可以用温度直减率与干绝热直减率之差 来判断，即γ-γd大于、小于和等于零为大气静力稳定度的判 据。 对于γ和γd的物理意义应具有较确切认识，γd是以质量衡定 的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温 垂直递减率，是一个由气态方程给定的确定值。γ则是气温的 环境层结, 是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形 成的实际环境状况。 ' ( ') − = g a T g T T a ( '− ) = T T z ' = 0 − d T = T −z 0 z T g a d − = ( )
5.2.3逆温 500 400 8\8\8\8\888)名 2\8a\艺\s)三 200 100 T(℃) 图5-4由于太阳辐射引起逆温的生消过程
5.2.3 逆温 图5-4 由于太阳辐射引起逆温的生消过程