大气科学基础§5大气静力稳定度课件

StableversusUnstableStableequilibriumUnstableequilibrium§5大气静力稳定度一些基本的概念稳定、不稳定、干绝热过程、湿绝热过程大气静力稳定度，大气具有的影响对流运动的平衡性质称为。雾、层状云、连续性降水、对流云、阵性降水、龙卷、雷电、冰雹。稳定气层：不稳定气层：中性气层：位势不稳定层结雷暴和强风暴的一种热力对流现象，对流运动的主要作用力是浮力，空气浮力产生于不稳定的大气层结中，因此位势不稳定层结是强对流天气是否发展的重要条件；大气的层结状态，温度和湿度在垂直方向上的分布；层结稳定度也叫静力稳定度，它示重力和气压梯度力对空气垂直位移的影响；大气层结不稳定并不表明大气中已经存在了对流运动，只是描述了大气层结的状态，对流的产生还需要扰动的触发机制。若气块比周围空气暖时，可获得向上的加速度；若气块比周围空气冷时，可获得向下的加速度；若气块与周围空气无温差时，气块的垂直加速度为零。即：其中，气块绝热运动时的温度递减率环境温度垂直递减率当大于，垂直加速度的方向与气块位移方向相同，表明气层层结不稳定。当等于，气块作等速运动，气层层结属于中性平衡。当小于，垂直加速度的方向与气块位移方向相反，表明气层层结稳定。γγiγγγiγi如果气块是干空气，或者是未饱和的湿空气静力稳定度判据为：γγd>=<静力不稳定静力中性静力稳定综合未饱和及饱和湿空气的静力稳定度判椐，有以下3种情况：γ>γd，对未饱和以及饱和大气，层结均不稳定，称为“绝对不稳定”；γ<γs，对未饱和以及饱和大气，层结均稳定，称为“绝对稳定”γs<γ<γd，对未饱大气，层结是稳定的；但对于饱和湿空气而言，则是不稳定的，称为“条件不稳定”为了区别与后来提出的“第二类条件不稳定”(CISK-ConditionalInstabilityofSecondKind)，这里的条件不稳定又被称为“第一类条件不稳定”绝对稳定条件不稳定midnightunstableneutralstableHowisthediurnalevolutionoftheairinstablity?Openquestion1:Howistheseasonalevolutionoftheairinstablity?Openquestion2:unstableneutralstablesummerwinterSpringandautumn对流不稳定及位势不稳定上述层结稳定度的气块理论中，只考虑气块在气层中的浮升，而气层本身是静止的。当整层大气被抬升，其情形又会如何呢？——这便是对流不稳定所考虑的问题气层被抬升后，其层结会发生变化；即使原来是绝对稳定的层结，被抬升后仍然会满足层结不稳定的条件；这种气层被抬升后出现的不稳定便是对流不稳定。T气块被整层抬升而引起大气层结变化P开始时气块的上下端都按照干绝热上升由于气层底部湿度较大而先达到饱和状态，按湿绝热上升，温度递减率下降气层上部湿度较小仍未饱和，按照干绝热过程上升因为气块上下按不同的递减率上升，导致层结发生变化，最终导致不稳定的发生在实际天气预报中，以下几种情况常值得注意：在高层冷中心或冷槽与低层暖中心叠置的区域，可能会有雷暴的发生；冷锋过山时，若背风坡低层由暖湿空气控制，常有雷暴的发生（夏季太行山东侧常出现此情形）高层干平流与低层湿平流叠置的区域，常有雷暴发生；冷空气入侵后，如果低层有浅薄热低压接近或者有显著的暖平流时，容易诱发雷暴发生。逆温层的作用强对流爆发前夕，在中低层常有逆温层的存在；阻止水汽、热量上传，使其在低层不断积累；一旦逆温层被破坏（通过地面加热、整层抬升等），强对流天气便会发生。