05 大气稳定度和不稳定能量
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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。