气象学和气候的学第三讲.ppt

《气象与气候学》第三讲 水文与水资源工程11级 2012学年第一学期 水文与水资源王程专业朱君君  第二章辐射与热量平衡 第五节地面热量平衡及地气系统的热量收支 1、地面热量平衡方程:R+LE+P+A=0 热 今LE:地面与大气间的潜热 L蒸发潜热;E蒸发量或凝结量) 今P:地面和大气间的湍流显热交换 ◆A:地表面与下层间的热传输量和平流输送量之和 2、地气系统的热量收支 中山大学地理学院国士系刘秋海  第二章辐射与热量平衡 第五节大气的增温和冷却——海陆的增温和冷却的差异 差异的原因 令反射率差异 吸收厚度(透明度、热传导方式、与大气热交换方式差异) 水源供应差异 比热差异 差异的结果:大陆受热快,冷却也快,温度升降变大。而海洋则相反。 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的非绝热变化中与外界交换热量的方式 令传导:贴地气层 令辐射:地面与空气之间、气团之间 对流:对流层 冷湍流:摩擦层 令蒸发(升华)和凝结(凝华):对流层下半层 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化—绝热过程与泊松方程 问题1:根据式(230) 绝热条件下,空气质点 令绝热过程与干绝热过程 上升或下降时温度如何 今泊松方程 变化? 根据热力学第一定律,有式(224) do=de+dw 问题2:根据式(232) 由于式(2.25) decet 绝热变化时温度随气压 和式(226) dw= pdv 如何变化? 可得式(2.27) do= C,dT+PdV 对状态方程进行微分并引入定压比热,得到式(2.29)dQ=CdT- RTdP/P 发生绝热变化时,有式(230) CodT-RTdP/P=0 CadT=RTdP/P 对(230)进行积分,得到(232) T/To=(P/P) 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化—千绝热递减率和湿绝热递减率 令干绝热递减率的推导与数值 根据定义并引入(230),得式(233) Ya=dzd CpP 引入静力学基本方程和状态方程,得 RT g C。T 简化后,得到(234) 其值为常数 y4=0.98K/1007 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化—千绝热递减率和湿绝热递减率 令湿绝热递减率的推导与数值 引入潜热,得式(236) dQ=-ldq 根据热力学第一定律得式(2.37) 经推导,得式(241) l de 绝热丝混绝热纹 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化—千绝热递减率和湿绝热递减率 湿绝热递减率的推导与数值 今问题1:rm为什么总小于r?r和rm什么时候相差最大?为什么愈到高空rm愈接近r? 今问题2:有一山高1000m,如果一块含有水汽尚未饱和的空气在山脚时温度为109c,升到 300m时开始饱和,到山顶水汽已全部凝结,并离开气块,剩下的干空气从山顶下沉,问 到山脚时温度多少?(rm=0.50100m) 今问题3:试从r和rm的不同,来解释在山的迎风坡森林茂盛,而背风坡草木甚少? 今问题4:r和r的含义有何根本不同? 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化—位温与假相当位温 位温 定义:把各层中的气块循着于绝热的程序订正到一个标准高度 1000hPa处,这时所具有的温度称为位温,以表示。 表达式(242):=7(100m(1009 令重要性质:气块在循干绝热升降时.其位温是恒定不变的。 水文与水资源工程专业朱君君  第二章大气的热能和温度 第三节大气的增温和冷却——空气的增温和冷却 气温的绝热变化 位温与假相当位温 假相当位温 令定义:当气块中含有的水汽全部凝 结降落时,所释放的潜热,就使原 气块的位温提高到了极值。 表达式(243):6=0+ 图2·21俄相些位温度的确定 令数值的确定 水文与水资源工程专业朱君君