大气稳定度和不稳定能量

第三节大气的增温和冷却一、海陆的增温和冷却的差异1、在太阳辐射强度相同的条件下，海洋吸收的太阳能多于陆地。

（原因）—————————。

2、陆地吸收的太阳能分布在很薄的地表面，海水吸收的太阳能分布在较厚的水层中。

（原因）-------------------3、海面蒸发量大，失热多，水温不易升高。

4、岩石和土壤的比热小于水的比热。

二、空气的增温和冷却（一）空气的非绝热变化空气与外界交换热量的方式：1、传导: 交换的热量很少。

2、辐射（1）是地气间交换热量的主要方式。

（2）大气主要依靠吸收地面的长波辐射而增热。

3、对流是对流层中热量交换的重要方式。

4、湍流是摩擦层中气团间热量交换的重要方式。

5、蒸发（升华）和凝结（凝华）是对流层下半层地气间及气团间潜热交换的方式。

总结：（1）地气间的热量交换主要是通过辐射。

（2）气团间的热量交换主要依靠对流和湍流，其次是通过蒸发和凝结。

（二）气温的绝热变化1、绝热过程与泊松方程（1）绝热过程：dQ=CpdT - RTdP/P = 0CpdT = RTdP/P (2-30)式（2-30）将气体的压力变化和温度变化联系了起来。

空气上升，压力减少，dP﹤0，CpdT﹤0，温度降低。

空气下沉，压力增加，dP﹥0，CpdT﹥0，温度升高。

（2-32）（2-32）式是干绝热方程，又叫泊松方程。

它给出了绝热变化时温度随气压变化的具体规律。

2、干绝热直减率(rd=1℃/100m)绝热垂直减温率（绝热直减率）：指空气块绝热上升单位距离时的温度降低值。

干绝热直减率：指干空气和未饱和的湿空气上升单位距离时的温度降低值。

rd与r（气温直减率）的含义完全不同。

rd是干空气在绝热上升过程中气块本身的降温率，近于常数。

r是表示周围大气的温度随高度的分布情况。

r可以大于、小于或等于rd。

湿绝热直减率(rm) ：饱和湿空气上升时，温度随高度的变化是由两种作用引起的：（1）由气压变化引起的。

（2）由水汽凝结时释放潜热引起的。

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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绪论1.*大气科学是研究地球大气中各种现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。

2.*大气科学的研究对象主要是覆盖着整个地球的大气圈，特别是地球表面的低层大气和地球的水圈、岩石圈、生物圈、是人类赖以生存的主要环境。

3.*大气科学的内容可概括成四个方面：①地球大气的一般特征（如大气的组成、范围、结构等）；②大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化；③解释大气现象，研究其发生、发展的规律；④如何利用这些现象预测、控制和改造自然（如人工影响天气、大气环境预测和控制）。

4.大气科学研究的特点：①研究大气科学不能仅限于大气圈；②大自然是大气科学研究的实验基地；③国际合作是推动大气科学发展的必要途径。

学科分支：主要为气象学和气候学。

5.大气化学是研究大气组成和大气化学过程的学科。

研究内容主要包括大气的化学组成及演变、大气微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。

第一章大气概述一、问答题：1.说明“天气”和“气候”的定义和区别，答：天气描述的是一个特定时间与一个特定地点的大气状态和大气现象。

气候是指在影响天气的各因子（太阳辐射、下垫面性质、大气环流和人类活动等）长期相互作用下所产生的天气综合，不仅包括某些多年经常发生的天气状况，还包括某些年份偶然出现的极端状况。

也就是说，气候是在一定时段内由大量天气过程综合平均得出的，它与天气之间存在着统计联系。

2.大气中二氧化碳成分增加的原因及其可能的后果是什么？答：大气中二氧化碳成分增加的原因归因于化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧量的不断加大。

后果是低层大气的温度会由此而升高，从而引起全球气候的变化。

3.为什么水汽和尘埃是大气的重要成分？答：水汽是云和降水的源泉。

水汽是唯一能在常态中以三种相态存在的物质（固态、液态、气态）随着大气的垂直运动，空气中的水汽会发生凝结或凝华，形成雨滴或冰晶，进而产生云和降水。

尘埃可以作为大气中水汽凝结或冻结的核心，是形成云、雾和降水的重要条件；它们能吸收和散射太阳、大气和地面的辐射，改变地球的辐射平衡；使大气能见度和空气质量变坏。

大气稳定度的三种情况
大气稳定度是指大气中的温度和湿度是否随高度变化而发生明显变化的情况。

根据大气稳定度的不同，可以分为三种情况：不稳定、稳定和中性。

不稳定大气稳定度表示大气中的温度随高度变化而迅速下降，湿度随高度变化而迅速增加。

这种情况下，空气会形成对流，使得湿空气上升，形成云、降水等天气现象。

例如，在一个炎热的夏日午后，当地表受到阳光的强烈照射，空气被加热，温度急剧上升，形成热气团。

因为热气团比周围空气温度高，所以它会上升，形成对流运动。

这种不稳定的大气稳定度会导致雷暴、暴雨等强降水天气的发生。

稳定大气稳定度表示大气中的温度随高度变化而缓慢下降，湿度随高度变化而减小。

这种情况下，空气很难形成对流，天空晴朗，降水较少。

例如，在一个晴朗的秋日早晨，地表温度较低，空气冷却，形成冷气团。

冷气团比周围空气温度低，所以它会下沉，形成稳定层。

这种稳定的大气稳定度会导致天气晴朗，风力较小。

中性大气稳定度表示大气中的温度随高度变化而基本不变，湿度随高度变化而基本不变。

这种情况下，空气的温度和湿度变化较小，不会引起明显的天气变化。

例如，在一个平静的春日午后，地表温度适中，空气相对稳定，没有明显的对流运动。

这种中性的大气稳定度会导致天气平稳，风力适中。

总体而言，大气稳定度的不同会直接影响天气的变化。

了解大气稳定度的情况，可以帮助我们预测天气的变化，做好相应的防护措施。