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1、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)地地球球大大氣氣中中的的最最下下層層里里頻頻繁繁地地進(jìn)進(jìn)行行著著垂垂直直方方向向上上的的對(duì)對(duì)流流。例例如如由由于于太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射，白白晝晝地地面面溫溫度度升升高高，較較暖暖的的氣氣體體緩緩慢慢上上升升，氣氣體體壓壓強(qiáng)強(qiáng)隨隨之之逐逐漸漸減減少少。因因氣氣流流上上升升緩緩慢慢，過(guò)過(guò)程程可可視視為為準(zhǔn)準(zhǔn)靜靜態(tài)態(tài)的的。又又因因?yàn)闉楦筛稍镌锟湛諝鈿鈱?dǎo)導(dǎo)熱熱性性能能不不好好，過(guò)過(guò)程程又又可可視視為為絕絕熱熱的的。所所以以，大大氣氣溫溫度度的垂直分布可用準(zhǔn)靜態(tài)絕熱模型來(lái)處理。的垂直分布可用準(zhǔn)靜態(tài)絕熱模型來(lái)處理。n是空氣分子數(shù)密
2、度。是空氣分子數(shù)密度。是空氣平均摩爾質(zhì)量。是空氣平均摩爾質(zhì)量。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)第第二二種種情情況況是是大大氣氣中中溫溫度度的的垂垂直直梯梯度度小小于于干干氣氣團(tuán)團(tuán)的的絕絕熱熱遞遞減減率率10Kkm（圖圖b），這這時(shí)時(shí)上上升升氣氣團(tuán)團(tuán)將將減減速速，最終要沉降下來(lái)，因而大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。最終要沉降下來(lái)，因而大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。大氣結(jié)構(gòu)的垂直穩(wěn)定度大氣結(jié)構(gòu)的垂直穩(wěn)定度干燥氣團(tuán)上升時(shí)會(huì)遇干燥氣團(tuán)上升時(shí)會(huì)遇到三種情況：到三種情況：第一種情況是大氣中第一種情況是大氣中溫度的垂直梯度超過(guò)干氣溫度的垂直梯度超
3、過(guò)干氣團(tuán)的絕熱遞減率團(tuán)的絕熱遞減率10Kkm（圖圖a），這時(shí)上升的），這時(shí)上升的氣團(tuán)會(huì)不斷加速，大氣處氣團(tuán)會(huì)不斷加速，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。于不穩(wěn)定狀態(tài)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)大氣結(jié)構(gòu)的垂直穩(wěn)定度大氣結(jié)構(gòu)的垂直穩(wěn)定度第三種情況處于以上第三種情況處于以上兩種情況之間，大氣中溫兩種情況之間，大氣中溫度的垂直梯度等于干氣團(tuán)度的垂直梯度等于干氣團(tuán)的絕熱遞減率的絕熱遞減率10Kkm（圖圖c），這時(shí)氣團(tuán)勻速上），這時(shí)氣團(tuán)勻速上升，大氣的穩(wěn)定度處于中升，大氣的穩(wěn)定度處于中性狀態(tài)。性狀態(tài)。考慮空氣中有水，考慮空氣中有水，要修改。要修改。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)：水的摩爾汽化熱：
4、水的摩爾汽化熱：氣團(tuán)中水蒸氣的摩爾數(shù)：氣團(tuán)中水蒸氣的摩爾數(shù)：氣團(tuán)上升的過(guò)程中汽化而增加的內(nèi)能：氣團(tuán)上升的過(guò)程中汽化而增加的內(nèi)能 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)這便是飽和絕熱遞減率的公式。這便是飽和絕熱遞減率的公式。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)【例題例題84】如圖如圖813，潮濕空氣絕熱地持續(xù)流過(guò)，潮濕空氣絕熱地持續(xù)流過(guò)山脈，氣象站山脈，氣象站M0和和M3測(cè)出的大氣壓強(qiáng)都是測(cè)出的大氣壓強(qiáng)都是100kPa，氣，氣象站象站M2測(cè)出的大氣壓強(qiáng)為測(cè)出的大氣壓強(qiáng)為70kPa。在。在M0處空氣的溫度處空氣的溫度是是20，隨著空氣的上升，在壓強(qiáng)為，隨著空氣的上升，在壓強(qiáng)為84.5kPa的
5、高度處的高度處（圖中的（圖中的M1）開(kāi)始有云形成。空氣由此繼續(xù)上升，經(jīng)）開(kāi)始有云形成。空氣由此繼續(xù)上升，經(jīng)1500s后到達(dá)山脊的后到達(dá)山脊的M2站，在上升過(guò)程中空氣里水蒸氣站，在上升過(guò)程中空氣里水蒸氣凝結(jié)成雨落下。設(shè)每平方米上空潮濕空氣的質(zhì)量為凝結(jié)成雨落下。設(shè)每平方米上空潮濕空氣的質(zhì)量為2000kg，每千克潮濕空氣中凝結(jié)出，每千克潮濕空氣中凝結(jié)出2.45g的雨水，水的的雨水，水的汽化熱為汽化熱為45kJ/mol。（1）求出在云底高度處（）求出在云底高度處（M1）的溫度）的溫度T1。（2）假設(shè)空氣密度隨高度線性地減少，云底到）假設(shè)空氣密度隨高度線性地減少，云底到M0的高度的高度h1是多少？是多少
6、？上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)（3）試問(wèn)在山脊）試問(wèn)在山脊M2處測(cè)出的溫度處測(cè)出的溫度T2是多少？是多少？（4）求出由于空氣中水蒸氣的凝結(jié)在）求出由于空氣中水蒸氣的凝結(jié)在3小時(shí)小時(shí)內(nèi)形內(nèi)形成的降雨量。設(shè)在成的降雨量。設(shè)在M1和和M2之間的降雨是均勻的。之間的降雨是均勻的。（5）試問(wèn)在山脈背面的氣象站）試問(wèn)在山脈背面的氣象站M3測(cè)出的溫度測(cè)出的溫度T3是是多少？討論多少？討論M3處空氣的狀態(tài)，并與處空氣的狀態(tài)，并與M0處比較。處比較。圖圖813上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)解解：（：（1）空氣由）空氣由M0上上升到升到M1的過(guò)程是絕熱過(guò)程，的過(guò)程是絕熱過(guò)程，故故 圖圖813（2）解出解出h1=1408m 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)（3）飽飽和和空空氣氣的的溫溫升升可可近近似似地地分分兩兩步步計(jì)計(jì)算算，第第一步按干絕熱過(guò)程算。一步按干絕熱過(guò)程算。圖圖813水水蒸蒸氣氣凝凝結(jié)結(jié)引引起起的的附附加溫度為加溫度為T(mén)=6.1K 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)末頁(yè)末頁(yè)退出退出首頁(yè)首頁(yè)氣象站氣象站M2處處的溫度為的溫度為（4）3小時(shí)內(nèi)降雨小時(shí)內(nèi)降雨2.45gm220001500s)10800s=35.3kg/m2每每kg/m2產(chǎn)生產(chǎn)生1mm的降雨量，因此降雨量為的降雨量，因此降雨量為35.3mm。（5）比比M0處干熱。處干熱。
8–3 大氣的垂直溫度梯度
