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气温绝热直减率(adiabatic lapse rate)

(2010-04-29 20:51:11)
标签:

杂谈

分类: 自然生态
        干绝热递减率是指地面空气绝热上升时,会因周围气压的减少而体积膨胀,用内能反抗外力,因此,它的温度就下降;空气块下降时,外压力增大,对其作压缩功,转化为内能,使其温度上升。这种空气块的运动,会使大气形成不同的温度层结。干空气或未饱和的湿空气绝热上升时温度变化的数值叫干绝热递减率,其值为1℃/100m。湿绝热直减率指饱和状态的湿空气,在绝热上升或下沉过程中的温度随高度的变化率,其值为0.3-0.6℃/100m 。此外,对流层中,气温垂直变化的总趋势是,气温随高度的增加而逐渐降低,表示气温随高度的变化用气温垂直递减率r。气温垂直递减率:温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。对流层内每升高100米气温平均约降低0.65℃。实际上大气中气温直减率随时在变化,其大小是由季节和天气系统等因素决定的,用r表示。
        假定空气块在垂直运动中与外界不发生热量交换,既无热量输入,也无热量输出,叫绝热过程。由于空气的导热率很小,垂直运动中经历各气层的时间又很短,所以,运动气块与周围空气的热量交换作用极微弱,可看作空气作绝热运动,大气中的干空气和未饱和的湿空气块在作垂直的绝热运动时,气温会发生变化。如从地面绝热上升时,会因周围气压的减少而体积膨胀,用内能反抗外力,因此,它的温度就下降;空气块下降时,外压力增大,对其作压缩功,转化为内能,使其温度上升。这种空气块的运动,会使大气形成不同的温度层结。干空气或未饱和的湿空气在作绝热升降运动时,每升高或降低100米,温度变化的数值叫干绝热递减率,记作rd。而这个温度变化的数值是固定的,为1k(热力学温度)。
干绝热递减率rd与垂直递减率r概念完全不同,r有不同的数值,rd是一个常数,为1℃/100m。
气温沿垂直高度的分布可用曲线表示,称为温度层结曲线:
①r>0,气温随高度的增加而递减,出现在风速不大的晴朗的白天,有利于污染物的扩散(垂直升降)。
②r=rd,气温直减率等于或近似等于干绝热直减率。中性层结。
③r=0,气温不随高度变化。
为等温层结,出现在阴天,风速较大情况下,下层空气温合较好,气温分布均匀。
④r<0,气温随高度增加而增加,称为逆温,风速较小的晴朗的夜间,不利于大气污染物的扩散。
大气温度的垂直递减率越大于干绝热递减率,大气越不稳定,这种情况下越有利于大气中污染物的扩散和稀释;相反,r越小,大气越稳定,如果r很小,甚至等于零,或为负值(r<0)时,大气便非常稳定,这种情况对空气垂直对流运动的发展是巨大的障碍,如同一个盖子,起阻挡作用。所以习惯上常把逆温、等温以及气温垂直递减率r很小的气层叫阻档层,它严重地阻碍地面气流的上升运动,使大气污染物停滞积聚在近地面空气中,从而加速大气污染的程度。国外多次大气污染事件几乎都发生在上述气象条件下。

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