大气静力稳定度.ppt

绝对稳定 第三十页，课件共43页。 条件性不稳定 第三十一页，课件共43页。 第一页，课件共43页。 （不）稳定性 任何一个物体的（不）稳定性可分为3种不同的状态 第二页，课件共43页。 大气的不稳定性 大气的不稳定性或者稳定性，是指处于某种平衡状态下的气流受到一个扰动后，扰动增强或者减弱的趋向。 扰动性质：动力、热力 扰动方向：水平、垂直、倾斜 第三页，课件共43页。 许多对流现象和中尺度对流系统的发生发展都与大气的不稳定性相联系 尺度为几千米至十几千米的小扰动或积云对流 静力不稳定 切变型（开尔文－赫姆霍茨）不稳定 尺度为十几至几百千米的中尺度云团或雨带 第二类条件不稳定（CISK） 惯性－浮力（对称）不稳定 第四页，课件共43页。 1、气块法 稳定度分析最基本的方法是气块法 气块是大气的一部分，初始状态与同高度上的其它大气并无不同，但当它在假设停滞不动的环境大气中做垂直位移时，就成为了独立的个别部分。 气块在任一时刻都处在平衡态，气体的状态方程和热力学第一定律适用。 第五页，课件共43页。 气块法假定 （1）绝热条件：气块在升降中做绝热变化，与外界始终无热量和质量交换。 （2）准静态条件：升降运动中的任一时刻，气块的压强与同高度的环境空气的压强相等 （3）静力平衡条件：环境空气（气层）静止 第六页，课件共43页。 2、静力稳定度 适用：雷暴等对流性天气 基于气块法 雷暴和强风暴系统都是对流现象，而对流运动的主要作用是浮力。浮力越强，产生的上升运动越强，雷暴的垂直发展越高。 静力稳定度：反映气块在特定大气层结中所受浮力状况，又称层结稳定度。 对流：气象上指由于浮力作用导致的垂直方向的热传输 第七页，课件共43页。 静力稳定度分类 不稳定 静力 中性 稳定 如果气层中任选一气块，气块受到垂直方向的冲击力 气块加速浮升——层结不稳定：促进气块垂直运动 气块等速运动——层结中性：不促进/不抑制气块垂 直运动 气块回归原位——层结稳定：抑制气块垂直运动 如何判断层结的稳定性？ 第八页，课件共43页。 2.1 环境大气和气块垂直方向的受力分析 2.1.1 环境大气 一般情况下，环境大气满足静力平衡 第九页，课件共43页。 水平方向—受力平衡 第十页，课件共43页。 垂直向上－气压梯度力 第十一页，课件共43页。 垂直向下－重力 第十二页，课件共43页。 垂直方向－受力平衡 第十三页，课件共43页。 2.1.2 气块 单位体积的气块 第十四页，课件共43页。 第十五页，课件共43页。 第十六页，课件共43页。 2.2 垂直温度递减率 环境的垂直温度递减率：环境大气（气层）温度随高度的变化率 探空测得，局地变化量，不是常数 环境温度随高度变化 第十七页，课件共43页。 气块的垂直温度递减率 湿空气上升单位距离、温度降低的数值 第十八页，课件共43页。 2.3 静力稳定度判据 第十九页，课件共43页。 静力不稳定 第二十页，课件共43页。 静力稳定 第二十一页，课件共43页。 中性 第二十二页，课件共43页。 位温表示的静力稳定度判据 第二十三页，课件共43页。 静力稳定 第二十四页，课件共43页。 静力不稳定 第二十五页，课件共43页。 3、条件不稳定 实际大气往往是静力稳定的。对流活动一般并不是直接由静力不稳定造成，而通常是由“条件性不稳定”造成。 条件性不稳定：对于未饱和湿空气而言，气层是静力稳定的，但当空气饱和后，对于饱和湿空气而言，气层是静力不稳定的。 第二十六页，课件共43页。 条件不稳定判据 第二十七页，课件共43页。 绝对不稳定(干绝热不稳定) 第二十八页，课件共43页。 绝对稳定 第二十九页，课件共43页。