AtmosSci

發信人: Waitingchen.bbs@ptt.cc (Rejoyce ) 看板: AtmosSci
標 題: Re: [問題] 不穩定
發信站: 批踢踢實業 (11/16/05 05:06:03 Wed)

※ 引述《avocet (仲間由紀惠超正的啦!)》之銘言：
: 書上談到空氣塊舉升的不穩定,
: 有分'絕對不穩定'跟'條件性不穩定',
: 請問這兩者的機制以及影響有什麼不同呢?

不排斥看英文的話

這個網頁非常棒 幾乎所有的觀念都圖文並茂地介紹了

http://www.piercecollege.com/offices/weather/stability.html

(記得點連結看圖)


簡單地說 當一小塊空氣往高處移動

在絕熱狀況(也就是從外界沒有傳進任何能量到空氣塊中)下

空氣塊會因為周圍壓力減小而膨脹

膨脹會對外做功 而因為能量守衡所以氣塊的溫度會降低

這樣就會有一個氣塊上升 其溫度隨高度下降的關係

(專有名詞叫溫度直減率, lapse rate)


若氣塊是未飽和的(乾的或有些許水氣) 氣塊上升1km溫度約降10度C

-- 這叫"乾絕熱直減率" dry adiabatic lapse rate

若氣塊是飽和的(就是說如果溫度一降低就會有水氣凝結) 則上升1km降6度C

-- 這叫"濕絕熱直減率" wet (or moist) adiabatic lapse rate


如果我們把環境的溫度隨高度的變化拿來跟這兩種直減率相比

就會得到環境"穩定度"的資訊

環境的溫度如果隨高度增加或是上升1km下降不到6度C--

不管在哪個高度 環境都會比同高度的乾或濕氣塊來得暖

所以氣塊會往下沉(因為冷的空氣密度比較大)

這叫"絕對穩定" 因為純就熱力條件來看對流不會發生

常見例子就是冬季無風夜晚近地面的逆溫層 或是整個平流層

環境的溫度如果往上1km下降超過10度C --

不管在哪個高度 環境都會比同高度的乾或濕氣塊來得冷

所以氣塊一定會上升 這就是"絕對不穩定"

很容易發生強烈對流

例如夏天午後地面溫度很高產生對流性的雷雨

如果環境的溫度往上1km下降6~10度C之間 --

定義為"條件性不穩定"

如果氣塊還沒飽和 那環境相對氣塊就是穩定的

但如果氣塊是飽合的 環境相對氣塊就是不穩定的了

全球平均大氣在對流層的環境溫度是每1km降6.5度C

所以大部分的時候大氣是處在條件性不穩定的狀況

還是可能有對流產生 但會需要一個舉升機制

例如說含有些許水氣氣塊在近地面往往還沒飽和

但是被氣流帶過山的途中 氣塊順著山坡往上

它的溫度就會照著乾絕熱直減率下降

(這個時候環境對氣塊來說還是穩定的)

假如溫度低到讓氣塊內的水氣可以凝結

從這個高度以上 氣塊的溫度就會變成隨濕絕熱直減率下降

此時環境對氣塊就是不穩定的 對流也可接續發生

(題外話 這個水氣開始凝結的高度叫"舉升凝結高度", LCL

可以用來判斷雲底高度)


有些人看圖會比較容易理解

去找本天氣學或大氣概論的書應該都會有溫度直減率相比較的圖

不過有些人倒覺得圖更會讓人錯亂 (我自己舉手... :b)



再囉嗦一下 一般大氣是會分層的

每一層環境溫度隨高度變化會不同 也因此可能某些層是穩定 某些層不穩定

情況就很複雜啦 探空圖也就因此非常有用

從量測到的溫度露點風向可以推算相當多的東西....啊 先這樣吧...XD



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