热力学图解
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第五节热力学图解
大气的热力状态和热力过程，以及在热力过程中各种物理量的
变化等，可以从理论上通过数学公式进行计算，但不直观。
热力学图解简单、直观，是把常用的热力学公式预先给定各种可能的参数作成图表；
热力学图解不仅能用于分析研究，更适合于日常气象业务工作。
虽然精度没有理论公式计算高，但可获得直观认识。
公式法适用于理论研究，精度要求高的业务工作。
常用的热力学图解有T-lnp图、温熵图等.
选热力学图表的结构应满足以下要求：
1、为了便于在热力学图上反映系统作功和能量的变化，要求图
上过程曲线所围的面积大小能代表功和能量的多少。
2、它的坐标最好是能实测到的气象要素或是其简单的函数。
3、图上的主要线条尽可能为直线或近似为直线。
4、图上各组线条之间的夹角尽可能大，以便准确读数。
一般绝热图上的基本线条有等温线、等压线、干绝热线、湿
绝热线以及饱和比湿线。
我国普遍采用温度-对数压力图（T-lnp图），也叫埃玛图。
一、T-lnp图的结构
1、坐标系,ln x T y p
==−优点：
1）气压向上减小，与实际大气相同；
2）相差K 倍的等压线间的距离相等，
1000-200hpa = 250-50hpa；
2、基本线条
等温线、等压线、等θ线（干绝热线）、
等q s 线（等饱和比湿线）、等Θse 线（假绝热线）。
假绝热线（绿色虚线）
气块沿干绝热线上升到凝结高度后，再沿湿绝热线上升，直到水汽全部凝结，再沿干绝热线下降到1000hpa时的温度，即假相当位温Θse。
q s q s
二、T-lnp图的应用
1、点绘层结曲线
大气层结——一个地区上空大气
温度和湿度的垂直分布
p166.7
2、作气块绝热变化过程的状态曲线
状态曲线——空气块上升下降过程中状态（温度）的变化，是未饱和湿空气先沿干绝热线上升至凝结高度，然后沿湿绝热线上升所构成的曲线。
3、求各温湿特征量
1）位温
2）饱和比湿q
, 实际比湿q
s
3) 相对比湿f
4)抬升凝结高度LCL
5) 假相当位温θse
3)相对湿度f:
q/q
s
*100%, 例f=9.9/16.4=60%
4)抬升凝结高度LCL
过(T,p)的等θ线与过
(T
d ,p)的等q
s
线的交点所
在高度(有时用气压值表示),例：Zc=893hpa
5) 假相当位温θ
se
（绿色虚线）
过抬升凝结高度的等θ
se
线的数值；
例：p=1010hpa,t=22度，t
d =14度，θ
se
=52度
q
s
q
s
6）假湿球位温θsw 和假湿球温度T sw （150页)
a) Θsw ：空气由状态（p , t , t d )
按干绝热上升到凝结高度后，再
沿湿绝热线下降到1000hpa时所
具有的温度。
b) T sw :空气由状态（p, t, t d )
按干绝热上升到凝结高度后，再
沿湿绝热线下降到气压p时所具有
的温度。
4、求等压面间的厚度和高度1）先用等面积法求出p 1, p 2间的平均温度
v
T 2112
ln ln ln p v p v T d p T p p −=−∫2）再用公式12102
ln 1.6.8d v R T p H H g p −=（）
求等压面间的位势厚度3）用叠加法求各规定等压面的位势高度
500
700
700
85085010001000
05000H H H H H H p ++++=
5、判断气层静力稳定度（见下节）
本节小结:
1、T-lnp图的结构
2、T-lnp图的应用：点绘层结、状态变化曲线，求温湿特征量（1）-（5），判断气层静力稳定度（详见后面章节）。
