大气科学概论课件--云、雾和降水物理学基础
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云降⽔物理学云降⽔物理学第⼀章、云雾形成的物理基础1、掌握⽔汽达到饱和的条件增加⽔汽和降温2、了解⼤⽓中主要降温过程⼀、绝热降温(冷却):设⼀湿空⽓块,在它达到饱和以前绝热上升100⽶,温度⼤约降低0.98℃(⼲绝热递减率) 露点温度⼤约降低0.15~0.20℃,⽐⽓温降低慢得多。
所以只要空⽓上升得⾜够⾼,空⽓温度最终会降低到等于其露点温度,这时湿空⽓达到饱和,这个⾼度称为抬升凝结⾼度,再上升冷却就会发⽣⽔汽凝结,从⽽形成云。
由于凝结释放潜热,含云湿空⽓的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变⼩,变⼩的程度视空⽓温度和湿度、⽓压等状态⽽异。
在空⽓暖湿的情况下,它⼤约是⼲绝热递减率的⼀半多⼀些(0.6℃/100⽶左右)。
在⽓温很低(⽔汽很少)的场合,例如在对流层上部或⾼纬度地区,这两种递减率相差不⼤。
上升绝热膨胀冷却:(1)热⼒性:对流抬升:积状云(2)动⼒性:地形抬升:层状云、上坡雾锋⾯抬升,多形成层状云重⼒波(开尔⽂-赫姆霍兹波):波状云(3)热⼒+动⼒:低空辐合:ICTZ热⼒、动⼒两者可以互相转化,如热⼒上升的云可因上空稳定层阻挡⽽平衍为稳定性云,动⼒抬升的云可因潜热释放⽽产⽣对流。
⼆、⾮绝热降温:(1)辐射降温:单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后,由于云体的长波辐射很强,云顶强烈冷却,可使云层加厚,并在地⾯长波辐射使云底增暖的联合作⽤下使云层内形成不稳定层结⽽使云变形,层状云系中夜间有时会激发对流云活动,⼀些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外,辐射冷却可形成辐射雾、露、霜(2)(等压)⽔平混合降温:两空⽓团作⽔平混合,不会都是降温的其中较暖的⼀部分空⽓因混合⽽降温考虑两个同质量、未饱和的⽓块,温度分别为-10oC与10oC,混合⽐分别为1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后,温度变为0oC,混合⽐变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合⽐为3.8g/kg。
因此,两⽓块混合之后,变为过饱和。
云降水物理学第一章、云雾形成的物理基础1、掌握水汽达到饱和的条件增加水汽和降温2、了解大气中主要降温过程一、绝热降温(冷却):设一湿空气块,在它达到饱和以前绝热上升100米,温度大约降低0.98℃(干绝热递减率) 露点温度大约降低0.15~0.20℃,比气温降低慢得多。
所以只要空气上升得足够高,空气温度最终会降低到等于其露点温度,这时湿空气达到饱和,这个高度称为抬升凝结高度,再上升冷却就会发生水汽凝结,从而形成云。
由于凝结释放潜热,含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小,变小的程度视空气温度和湿度、气压等状态而异。
在空气暖湿的情况下,它大约是干绝热递减率的一半多一些(0.6℃/100米左右)。
在气温很低(水汽很少)的场合,例如在对流层上部或高纬度地区,这两种递减率相差不大。
上升绝热膨胀冷却:(1)热力性:对流抬升:积状云(2)动力性:地形抬升:层状云、上坡雾锋面抬升,多形成层状云重力波(开尔文-赫姆霍兹波):波状云(3)热力+动力:低空辐合:ICTZ热力、动力两者可以互相转化,如热力上升的云可因上空稳定层阻挡而平衍为稳定性云,动力抬升的云可因潜热释放而产生对流。
二、非绝热降温:(1)辐射降温:单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后,由于云体的长波辐射很强,云顶强烈冷却,可使云层加厚,并在地面长波辐射使云底增暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形,层状云系中夜间有时会激发对流云活动,一些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外,辐射冷却可形成辐射雾、露、霜(2)(等压)水平混合降温:两空气团作水平混合,不会都是降温的其中较暖的一部分空气因混合而降温考虑两个同质量、未饱和的气块,温度分别为-10oC与10oC,混合比分别为 1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后,温度变为0oC,混合比变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合比为3.8g/kg。
因此,两气块混合之后,变为过饱和。