大氣靜力穩定度

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更新時間: 2013-09-13

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大氣靜力穩定度是表示大氣層結特性對氣塊鉛直位移影響的趨勢和程度,又稱大氣層結穩定度和大氣鉛直穩定度。

大氣靜力穩定度 -大氣靜力穩定度

 

大氣靜力穩定度 -正文
  表示大氣層結特性對氣塊鉛直位移影響的趨勢和程度,又稱大氣層結穩定度和大氣鉛直穩定度。所謂大氣層結,是指大氣溫度和濕度在鉛直方向的分佈。若周圍大氣溫度和濕度的鉛直分佈,具有使受擾氣塊回到原來位置的趨勢,則稱大氣是靜力穩定的;若使受擾氣塊有繼續遠離原來位置的趨勢,則稱大氣是靜力不穩定的;若受擾氣塊既無回到原來位置又無遠離原來位置的趨勢,而是隨遇而安,則稱大氣為中性穩定的。靜力穩定度的特點,取決於氣塊在運動過程中的溫度變化,也依賴於周圍大氣溫度的鉛直分佈。假設處於平衡狀態下的一塊干空氣,它的溫度、壓力和密度與周圍大氣相同,當它受到某種衝擊作用而作鉛直運動時,不與周圍大氣混和,又不干擾周圍大氣,且在運動過程中和周圍大氣的氣壓處處相等。當干空氣塊絕熱上升時,因絕熱膨脹,氣塊溫度下降,每上升單位高度溫度下降的值通常稱為氣塊的干絕熱遞減率或干絕熱直減率,記為Γd。它近似為每100米高度溫度下降1℃。就氣塊周圍的大氣而言,其溫度通常也隨高度的增加而降低(若溫度隨高度的增加而升高,則這種鉛直分佈稱為逆溫,具有逆溫層結的大氣層,稱為逆溫層),每增加一個單位高度,溫度下降的值稱為大氣的溫度遞減率或氣溫遞減率、氣溫直減率、溫度直減率,記為Γ 。它的大小因時因地而異,但就平均而言,大約為每100米高度溫度下降0.65℃。由於Γ和Γd的大小不同,上升的氣塊達到某高度時同周圍大氣的溫度便有了差異,於是對氣塊便有了凈阿基米德浮力,在此力作用下,氣塊就具有繼續離開或者回到原來位置的趨勢。當Γ >Γd時:氣塊上升,則其溫度大於周圍大氣的溫度;下降,則其溫度小於周圍大氣的溫度,即氣塊具有遠離原來位置的趨勢,這時,大氣為不穩定的。當Γ =Γd時:氣塊在上升或下降的過程中其溫度始終與周圍大氣溫度相同,即氣塊隨遇而安,這時,大氣為中性的。當Γ <Γd時:氣塊上升,則其溫度小於周圍大氣的溫度;下降,則其溫度大於周圍大氣的溫度,即氣塊具有回到原來位置的趨勢,這時,大氣為穩定的。當氣塊經過某一特定過程而達到飽和的高度(即凝結高度)后,則由於潛熱的釋放使氣塊得到熱量,這時,氣塊每上升一個單位高度其溫度下降的值稱為濕絕熱遞減率或濕絕熱直減率,記為Γs,它小於Γd,且因氣壓和氣溫的不同而異。在實際大氣中,如果Γ >Γd,則周圍無論是干空氣還是飽和濕空氣,都是不穩定的,稱為絕對不穩定;同理,如果Γ <Γs,大氣總是穩定的,稱為絕對穩定;若ΓsΓ<Γd,則對干空氣來說,大氣是穩定的,但對飽和濕空氣來說大氣是不穩定的,這種不穩定稱為條件不穩定。當氣塊只有上升到某一臨界高度后才呈現不穩定的大氣,稱為潛在不穩定。
  處於靜力穩定狀態的大氣,若將該大氣的氣柱一直抬升到完全飽和時就呈現靜力不穩定狀態,則這種狀態稱為位勢不穩定。在美國,此狀態也稱為對流不穩定。
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