气象气候学第三讲第一课.ppt
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1、第二章 大气的热能和温度,第三节 大气的增温和冷却,第三节 大气的增温和冷却,海陆增温和冷却的差异 空气的增温和冷却 空气温度的个别和局地变化 大气静力稳定度,一、海陆增温和冷却的差异,同样的太阳辐射到达地面也会因下垫面性质的不同而温度不同,而大气的热源主要来自下垫面,所以下垫面的不同对大气温度有着深刻的影响。其中海洋与陆地的差异最大。,结论:1、陆地受热快,冷却也快,所以海洋年最高气温和最低气温的出现比大陆延迟12个月,陆地是急性子,海洋是慢性子。 2、陆地温度升降变化大。海洋好像大气热量的存储器和调节器,升温和冷却都较慢,且日较差和年较差都比陆地小。,1、二者对太阳辐射的吸收和反射不同,2
2、、能量分布的厚度不同,4、水汽含量不同,5、陆地比热小于海洋比热,3、二者的导热方式不同,二、空气的增温和冷却,空气的温度高低实质是空气分子运动快慢(内能)的表现,所以空气既可以通过与外部的能量交换而升高或降低温度气温的非绝热变化,也可以通过做功而变化气温的绝热变化。,垂直运动(绝热变化) 水平运动(非绝热变化),热能在不同物体之间传递,1、气温的非绝热变化 (几种与外界传递热量的方式),传导 辐射 对流 湍流 蒸发 凝结,2、气温的绝热变化 当某一气团在与外界没有任何热量交换的情况下,做上升运动,如果该气团体积不变上升到某一处,则其内部的压强会比周围大气的要高,气团为了与外界大气相平衡,气块
3、体积要膨胀,在膨胀的过程中克服外界压力而做功,气团做功所消耗的能量取自气团内部,因此使气块温度降低,以上过程称为气温的绝热冷却。 反之,气团作下沉运动时,若与外界没有热量交换的情况下,由于外界气压比起团内部气压高,会压缩气块使气团体积缩小,同时气团内气体被压缩做功,内能增加,温度上升,这种现象称为绝热增温。,干绝热和湿绝热过程,干绝热过程:空气运动过程中没有与外界发生热量并且其中水分的状态没有发生变化,即,没有发生蒸发或者凝结。 湿绝热过程:空气运动过程中没有与外界发生热量交换,但其中水分的状态发生了改变,即,有一部分水蒸气发生凝结或者有液态水蒸发成水蒸气。,P,P-P,P+P,绝热冷却,绝热
4、增温,气温的绝热变化,干绝热方程(泊松方程):,2、湿绝热变化,湿绝热变化过程:当饱和湿空气在做绝热上升(或下沉时)温度受到两方面的影响 (1)气团中的干空气上升体积膨胀降温,也是每上升100米温度降低1C。 (2)水汽既已是饱和,它会因为上升冷却而发生凝结,凝结就要放热,所以放出的热量又使温度有所回升。所以可以推论,因为有凝结放出热量的补给,降温要小于干绝热过程。这整个过程就是大气温度的湿绝热变化。,三、空气温度的个别和局地变化,空气温度的个别变化和局地变化是描述空气温度变化的两种方法。 空气温度的个别变化是在某一团空气运动时,追踪其温度变化的情况,以此来描述空气温度发生的改变。 空气温度的
5、局地变化指的是在不同气流经过时,某一固定地点温度的变化情况。,空气温度的个别变化,T1,T2,T3,T4,T5,空气温度的局地变化,A地,T1,T2,显然,空气温度的局地变化更容易测量。,四、大气的稳定度,许多天气现象的发生都和大气稳定度有密切关系,大气稳定度是指气块受到任意方向的扰动后返回或远离平衡位置的趋势和程度。也即表示空气是否安于原来的层次,是否易于发生垂直运动(对流)。如果容易就不稳定,不容易就稳定。,第四节 大气温度随时间的变化,气温的周期性变化 气温的非周期性变化,一、气温的周期性变化,气温的日变化 气温的年变化,1.1 气温的日变化,太阳辐射,地面温度,大气(温度),短波,长波
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