《干绝热过程》PPT课件.ppt

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1、6.2干绝热过程和位温6.2.1绝热过程任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程，叫做绝热过程(Adiabaticprocess)。干空气或未饱和湿空气块绝热变化时，气块内部没有发生水相变化，称作干绝热过程(Dryadiabaticprocess)。例如，干空气块升降，未饱和湿空气块的升降过程。饱和湿空气块绝热变化时，气块内部有发生水相变化且凝结物全部留在气块内，称作湿绝热过程(Wetadiabaticprocess)。饱和湿空气块绝热变化时，气块内部有发生水相变化且凝结物部分或全部降落离开气块，称作假绝热过程(Pseudo

2、adiabaticprocess)。第3章大气热力学6.2.2干绝热方程对于干绝热过程，dQ=0,因此，干空气热力学第一定律为：或从初始状态(T0,P0)到任意状态(T,P)积分，得：上式就是干空气或未饱和湿空气的绝热方程，即干绝热方程，也称为泊松方程,它反映了干绝热过程中，气块温度和气压间关系有时也使用泊松方程的近似式：考虑到实际大气中的比湿q<0.04kg/kg,所以（6.2.2）式可近似表示为k=0.286对于未饱和湿空气二、干绝热减温率定义：作干绝热升降运动的气块温度随高度的变化率，称为干绝热递减率。对于未饱和湿空气块的

3、干绝热减温率为γV公式为:2.对于干洁大气，γd的数值在热流量方程中令dQ=0,并整理得把准静力条件，大气静力方程和环境空气状态方程代入，有由于因此可近似为所以T0、P0T、Pz0T0TzT三、位温1.定义：把空气块干绝热膨胀或压缩到标准气压时应有的温度。用θ表示，未饱和湿空气和干洁大气位温其定义式为同样，可以定义一个虚位温v：虚位温与位温的关系是:上式中应是T、p和q的函数，p00是标准气压（常取1000hPa）。虚位温与位温的关系是大气热力学、大气动力学、边界层气象学和云雾降水物理学中非常有用的一个参数。2.位温θ的守恒

4、性(6.2.8)两边取对数然后微分，可得对热流量方程两边同除以cpT,则有比较上两式可得，由上式可以得出结论：空气块吸收热量时位温增加；放出热量时位温降低；干绝热过程是等熵过程，位温保持不变，即干绝热过程中位温θ是守恒量。热力学第一定律的形式之一1000T0T-lnpθ温度对数压力图解：横坐标温度T，纵坐标对数压力-lnp，该图上干绝热过程线为一直线，称为干绝热线。干绝线上位温是不变的，因此又称等位温线。位温在干绝热过程中保持不变，称为在干绝热过程中具有保守性。位温在研究大气过程时是很重要的。由于它不随气块高度（或压强）的改变而

5、改变，好像是一种性质稳定的示踪物，便于我们追溯气块或气流的源地以及研究它们以后的演变。(6.2.8)式两边取对数再对z求导，得3.位温垂直分布与大气垂直减温率其中称为大气温度直减率。因此，位温的垂直变化率是和(d)成正比的。在对流层内，一般情况下大气垂直减温率<d，所以有,即位温是随高度增加而增加的。常用来表示大气的层结，在讨论大气稳定度时是一个重要的关系式。4.抬升凝结高度未饱和湿空气块被外力强迫抬升时，因为上升速度快，可以认为是绝热的。气块上升时的干绝热减温率远大于它的露点递减率，气块的温度和露点将逐渐接近，在某一

6、高度达到饱和并发生凝结。这个湿空气块因绝热抬升而达到饱和的高度称为抬升凝结高度(简称LCL)。zBT0Tz凝结高度B用eTdLv分别代替方程中的pTL，且由于α2>>α1又由取对数求导可得，（1）露点随高度变化（2）抬升凝结高度的估算公式若取Te=288KTd=280K,则抬升凝结高度的估算公式为：上式可用来估算对流云底高度。但由于地面的温度露点差对zc值的影响很大，而它在一天中可变化几度，不易选择恰当的数值；再加上对气块垂直运动所作的绝热假定与实际情况有一定差距，因此推算的云底高度与实测的云底高度有时相差很大。结果说明：干绝热

7、过程中露点以1.7K/km的变化率向上递减，但气块温度9.8K/km变化，下降得更快，在温度和露点相等的高度就会达到凝结。（6.2.23）湿绝热直减率（）：湿绝热过程中，气块温度随高度的递减率。可证明：T、Pz0T0、P0T0Tz第3章大气热力学3.3湿绝热过程3.3.2湿绝热直减率特征：I），故湿绝热线总在干绝热线之右；II）不是常数，是气温和气压的函数。III）高温时，比湿大、凝结量多，故小，低温时相反。dTdT假绝热过程特点：未饱和湿空气块刚开始上升时，按干绝热直减率降温，至凝结高度后，若继续上升，则按湿绝热直减率降温，此

8、时发生水汽凝结，若凝结物部分或全部降落离开气快，则当其下降时，将按干绝热直减率或介于干、湿绝热直减率之间的直减率升温，当其回到原来高度时，温度将高于上升前的温度，这个过程是不可逆过程，即这种状态变化过程中位温不再守衡。因此，需定义一个新物理量，能在所有绝热过程中