05 大气稳定度和不稳定能量

大气的静力稳定度
大气的静力稳定度是指大气对垂直运动的抑制能力。

当大气处于静力平衡状态时，一个气块受到的空气浮力和自身重力相等，则会在垂直方向上处于一个平衡位置。

当受到外力（动力或热力）的作用，气块会偏离平衡位置产生向上或向下的垂直运动。

这种偏离平衡位置的垂直运动能否继续发展，是由大气温度和湿度的垂直分布所决定的。

大气的静力稳定度有三种状态：不稳定、稳定和中性。

当气温垂直递减率γ>-1℃/100m时，大气呈不稳定状态，空气微团容易上升；当γ=-1℃/100m 时，大气呈中性状态，空气微团可以上下自由运动；当γ< -1℃/100m时，大气呈稳定状态，空气微团不易上升。

大气的静力稳定度对天气变化和气候的形成有重要影响。

例如，在早晨或晚上地面气温较低时，大气的静力稳定度较大，空气不易上升，因此污染物不易扩散；而在中午或下午地面气温较高时，大气的静力稳定度较小，空气容易上升，污染物容易扩散。

此外，大气的静力稳定度也会影响降水、雷暴等天气现象的发生和发展。

总之，大气的静力稳定度是大气的一个重要的特征参数，它对气象学研究和气象预报具有重要意义。

大气稳定度分级
常用的大气稳定度分类方法有帕斯奎尔（Pasquill）法和国标原子能机构IAEA推荐的
方法。

这里介绍的是中国现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法（简记P・S）,分为强
不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定六级。

它们分别表示为A、B、C、D、E、F。

确定等级时首先计算出太阳高度角按表B1查出太阳辐射等级数，再由太阳辐射
等级数与地面风速按表B2查找稳定等级。

相同。

注：地面风速（m/s）系指距地面10m高度处10min平均风速，如使用气象台（站）资料, 其观测规则与国家气象局编定的《地面气象观测规范》相同。

太阳高度角h o使用下式计算：
h。

arcsin sin sin cos cos cos 15t 300 .......... (B1)
式中：h o----太阳高度角，deg ；
----当地纬度，deg.;
入----当地经度；deg ;
t----进行观测时的北京时间；
d ----太阳倾角，deg,可按下式计算：
[0.006918 0.39912cos o 0.070257sin o 0.006758cos2 o
0.000907sin2 o 0.002697cos3 o 0.001480sin3 o]180/
式中：0 o----360d n/365, deg;
d n---- 一年中日期序数， 0、1、2、...... 364。

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大气稳定度参数大气稳定度是指大气垂直运动的稳定性程度，它对于天气、气候和环境等方面都有着重要的影响。

通常情况下，大气稳定度可以通过温度、湿度、气压等参数来进行计算和判断。

一、计算公式大气稳定度的计算公式主要有两种，分别是折射指数法和位势能法。

1. 折射指数法折射指数法又称为Richardson数法，其计算公式为：Ri = (g / θ) * Δθ/ Δz其中，Ri为Richardson数；g为重力加速度；θ为平均温度；Δθ为温度差；Δz为高度差。

当Ri < 0时，大气处于不稳定状态；当Ri > 1时，大气处于稳定状态；当0 < Ri < 1时，大气处于较不稳定状态。

2. 位势能法位势能法主要是通过计算空气上升或下沉所需克服的重力势能来判断大气的稳定性。

其计算公式为：Ep = Cp * T + gz其中，Ep为位势能；Cp为空气比热容；T为温度；g为重力加速度；z为高度。

当Ep增大时，空气上升所需的能量也就越大，此时大气处于稳定状态；反之，当Ep减小时，空气上升所需的能量也就越小，此时大气处于不稳定状态。

二、等级划分根据大气稳定度的不同程度，可以将其划分为以下四个等级：1. 非常不稳定：当大气稳定度非常低时，空气上升非常容易，形成强烈对流运动。

这种情况通常出现在高温、高湿、高海拔的地区。

2. 不稳定：当大气稳定度较低时，空气上升比较容易，形成较强对流运动。

这种情况通常出现在夏季午后或晴朗天气中。

3. 稳定：当大气稳定度较高时，空气上升比较困难，形成的对流运动也比较弱。

这种情况通常出现在阴雨天气或夜间。

4. 非常稳定：当大气稳定度非常高时，空气上升非常困难，几乎没有对流运动。

这种情况通常出现在高压天气或秋季晴朗天气中。

三、判断方法大气稳定度的判断主要通过观测和计算来进行。

以下是几种常见的判断方法：1. 湿度法：当相对湿度高于80%时，大气通常处于不稳定状态；当相对湿度低于50%时，大气通常处于稳定状态。

附 录 A 大气稳定度的判定方法大气稳定度是指整层空气的稳定程度，是大气对在其中作垂直运动的气团是加速、遏制还是不影响其运动的一种热力学性质。

大气不稳定，湍流和对流充分发展，扩散稀释能力强。

确定大气稳定度有多种方法，当使用常规气象资料时，最常用的方法是Pasquill （帕斯圭尔）稳定度分级法。

该法认为，近地层大气的热状况在相当大程度上取决于地表面的加热和冷却过程。

因此，可以用太阳高度角、云量和风速来判断大气稳定度。

Pasquill 稳定度分级法分为六类，即强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定，并分别以A1、B1、C1、D1、E1和F1表示。

分类时，首先由云量与太阳高度角(0h )按表D.1查出太阳辐射等级，再由太阳辐射等级与地面风速按表D.2查找稳定度等级。

表A.1 太阳辐射等级数云量可使用来自卫星云图的数据。

云以不同高度分为低云和高云，总云量即为低云量和高云量之和，云又以十等份来划分覆盖天空的量。

太阳高度角0h 使用下式（D.1）计算：()[]30015cos cos cos sin sin arcsin 0-++=λσϕσϕt h ……… （D.1）式中，0h ——太阳高度角，度（°）；ϕ——当地地理纬度，度（°）；λ——当地地理经度，度（°）； t ——观测时的北京时间（h ）； σ——太阳倾角，度（°），可按下式计算：πθθθθθθσ1803sin 001480.03cos 002679.02sin 000907.02cos 006758.0sin 070257.0cos 39912.0006918.0000000⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-+-+-= 式中，0θ——365360n d ，度；n d ——一年中的日期序数，0，1，2， (364)表A.2大气稳定度的等级时）的大气稳定度一般为中性稳定度；强不稳定类一般出现在白天、晴天和风速＜2 m/s的情况下；稳定类一般出现在夜间、晴天和风速＜3 m/s的情况下。

收稿日期:2006-01-04;修订日期:2006-05-18。

作者简介:吴春英,女,1963年生,工程师,主要从事天气预报工作,E -mail :Wang chunying -a @ 。

2005年8月13日抚顺地区大暴雨天气过程诊断分析吴春英　侯波　刘飞　肇振国　王阳(抚顺市气象台,抚顺　113006) 摘　要:利用天气图等实况资料,针对2005年8月13日抚顺大暴雨天气过程,从环流形势特征、不稳定能量、水汽和动力条件等方面入手,寻找形成强降水的物理背景,并对云团演变过程、数值预报产品应用和特殊地形对降水的影响进行分析,探讨降水过程的天气系统演变特征及发生、发展的物理机制,以提高对此类型暴雨天气的认识和预报能力。

结果表明:西风槽东移、热带风暴北移,促使副热带高压北上,建立了低空急流;低空急流为大暴雨输送大量水汽和不稳定能量;切变线东南移,携带冷空气与副热带高压边缘不稳定能量在抚顺交汇,对流云团得到强烈发展,触发了副热带高压边缘不稳定能量的释放,因此形成了大暴雨天气;地形辐合抬升,对降水起到了增强作用。

关键词:大暴雨;副热带高压;不稳定能量;诊断分析 暴雨是抚顺地区夏季主要的灾害性天气之一,经常给当地经济和人民生命财产造成严重的损失。

暴雨是在大尺度环流有利的条件下,各种尺度天气系统相互作用的结果[1]。

灾害性天气往往与中小尺度天气系统相伴随,中小尺度天气系统的特点是:尺度小、变化快、发展剧烈[2],常伴有大暴雨和强对流天气出现。

2005年8月12日傍晚—13日夜间,抚顺地区出现了历史上罕见的大暴雨天气过程。

暴雨过程特点是降水强度大、雷暴强度强。

本文对这次大暴雨过程从大尺度环流背景和物理量场及卫星云图演变、数值预报产品、特殊地形对降水的影响方面进行了综合分析,探讨其成因机制,试图提高对此类型暴雨天气的认识和预报能力。

1　天气概况与灾情这次暴雨过程,降水分为2个时间段。

2005年8月12日夜间,抚顺地区普降暴雨,清原出现大暴雨,并伴有强雷暴;8月13日傍晚至夜间,抚顺市区和抚顺县又出现局地特大暴雨。

大气稳定度的变化特征大气稳定度是指空气垂直运动的抑制程度，也可以理解为空气的层结程度。

在大气中，随着气象要素的变化，大气稳定度也会不断变化，因此我们需要对大气稳定度的变化特征进行研究。

第一步：概述大气稳定度的定义和作用大气稳定度是一个重要的气象因素，它与气温、湿度、风速等气象要素密切相关，对于气象预报和空气污染控制都具有重要的作用。

当大气层结稳定，空气的垂直运动受到抑制，容易形成雾、霾等污染天气。

而当大气层结不稳定，会引起对流云、雷雨等强降水天气，对航空、农业等也会产生影响。

第二步：影响大气稳定度的气象因素影响大气稳定度的因素较多，以下是一些常见的影响因素：1. 太阳辐射：太阳辐射是影响大气层结的重要因素，它会使地面升温，使得低层大气热膨胀，从而造成不稳定的大气层结。

2. 风：风的输送和混合作用可以改变大气层结，促使大气层结发生变化。

3. 湿度：湿度的变化可以影响大气层结的稳定性。

湿度越高，大气中的水汽会增加对流强度，使得大气层结越不稳定。

4. 地形：地形是影响大气层结的重要因素。

山谷地带常常有较为不稳定的大气层结，而山间盆地的空气容易积累，空气稳定性相对较高。

第三步：大气稳定度的分级标准大气稳定度的分级标准主要有三类：根据高度分、根据位势稳定度分和根据随动不稳定度分。

其中，根据高度分为地面稳定层、夜间较稳定层、日间弱不稳定层、日间中等不稳定层和日间强不稳定层。

根据位势稳定度分为极度不稳定、非常不稳定、不稳定、中等稳定、较稳定和非常稳定。

根据随动不稳定度分为强随动不稳定、中等随动不稳定和弱随动不稳定。

第四步：大气稳定度的识别方法大气稳定度的识别方法主要包括以下几种：1. 根据气象要素分析，如分析地面温度、湿度、风向等气象要素。

2. 利用现有气象观测数据，如雷达回波、能见度、云高、降水等气象观测资料。

3. 利用数值模式数据，如天气预报模型数据和污染扩散模型数据等。

第五步：大气稳定度的应用大气稳定度对各种天气现象都会产生影响，因此在实际应用中，我们需要根据不同的情况进行相应的气象预报和污染控制措施。

大气稳定度的概念
嘿，咱来说说大气稳定度是啥。

有一回我去爬山，一开始天气还挺好的，阳光明媚。

可爬到一半的时候，突然感觉风有点奇怪。

有时候风很大，有时候又没风了。

这就跟大气稳定度有点关系。

大气稳定度呢，就是大气对空气垂直运动的阻碍或者促进的程度。

简单说，如果大气比较稳定，就像有个盖子盖着，空气不太容易上下运动。

要是不稳定呢，空气就会乱窜，可能就会有各种天气变化。

比如说，在稳定的大气条件下，烟会直直地往上飘，不会散开。

但如果大气不稳定，烟就会到处乱飘，甚至形成漩涡。

我在山上的时候，就会观察云的变化。

如果云很平静，没什么大的动静，那一般就是大气比较稳定。

要是云一会儿变成这个形状，一会儿变成那个形状，那就说明大气不太稳定。

所以啊，大气稳定度就是这么个决定大气中空气运动情况的东西。

下次你看天气或者观察周围环境的时候，说不定就会想到大气稳定度呢。