12五月2024熱量收支空氣的絕熱變化空氣的絕熱變化和大氣穩定度

大氣穩定度一塊空氣有熱量的收入或支出時，可以引起溫度變化。但是，如是不與外界交換熱量，僅由空氣本身的體積變化，根據熱力學第一定律dQ=dU+dW,也會引起這塊空氣溫度的改變。空氣塊與環境不發生熱量交換，稱為絕熱條件。絕熱情況下的溫度變化過程，叫絕熱變化過程。空氣的絕熱變化

干絕熱變化濕絕熱變化干空氣或未飽和的濕空氣(沒有水汽凝結)與外界之間無熱量交換時的狀態變化過程，稱為空氣的干絕熱過程。當氣塊下降時，絕熱增溫；反之，絕熱冷卻。在大氣靜力條件下(即氣塊的氣壓時時都與周圍大氣的氣壓處于平衡)，干絕熱升降引起的溫度隨高度的變化率(d=-dT/dZ)，稱為干絕熱直減率。據計算，d=0.98℃/hm，實際工作中取d=1℃/hm。γγγ飽和空氣，即在上升和下降時空氣都維持飽和狀態，這時，溫度的絕熱變化稱為濕絕熱變化。其溫度變化率稱為濕絕熱直減率，用m表示。因飽和空氣上升時，溫度隨高度的變化是由兩種作用引起的：一種是由氣壓變化引起的，另一種是由水汽凝結時釋放潛熱引起的。故當空氣上升時，氣壓使溫度降低，水汽凝結造成溫度升高；當空氣下降時，氣壓使溫度升高，蒸發使溫度降低，這兩種過程相互作用，使得有水汽凝結時，空氣的升降所引起的溫度變化幅度要比沒有水汽凝結時小。因此，一般情況下，ｍ＜ｄ。γγγ大氣穩定度大氣的穩定性大氣穩定度的概念大氣穩定度的判斷假如有一塊空氣受外力作用，產生垂直運動，當外力除去后，可能出現三種情況：①若氣塊逐漸減速，趨向于回到原位，則大氣是穩定的；②若氣塊仍按原方向加速運動，則大氣是不穩定的；③若氣塊既沒回到原位，又無繼續加速向前的趨勢，而是保持原有運動狀態，則大氣是中性的。大氣穩定度是表示大氣層結(溫度和濕度垂直分布)對氣塊能否產生對流的一種潛在能力的度量。必需注意，它并不是表示氣層中已經存在的垂直運動，而是用來描述大氣層結對于氣塊在受外力擾動而產生垂直運動時，會起什么影響(加速、減速或等勻速)。結論1.愈大，大氣愈不穩定；愈小，大氣愈穩定。2.當<m時，必然<d，不論空氣是否達到飽和，大氣總是處于穩定狀態，因而稱為絕對穩定；當>d時，必然>m，無論空氣是否達到飽和，大氣總是處于不穩定狀態，因而稱為絕對不穩定。3.當d>>m時，對于飽和空氣來說，大氣是處于不穩定狀態的；對于未飽和空氣來說，大氣是處于穩定狀態的。這種情況稱為條件不穩定。第一節熱量收支物質的熱屬性熱量收支（交換）方式熱量收支（平衡）土壤、水和空氣一般物質平流(流體水平方向上的流動)對流(流體垂直方向上的流動)輻射流體在加速地作水平流動時，它的內部將發生無規則的湍動，稱湍流。當流體加速地流經不平的下墊面時，在起伏物體的兩方形成渦流。湍流和渦流統稱為亂流。流體的各向流動熱量收支的方式

分子傳導亂流潛熱交換物質的熱屬性熱容量導熱率導溫率

導熱率與容積熱容量之比可作為物質發生溫度變化的指標，稱導溫率(K)，即：K＝λ/C單位：厘米2·秒-1

一克物質溫度升高(或降低)一度所吸收(或放出)的熱量，稱為質量熱容量(焦·克-1·度-1)，又稱比熱或比熱容。1立方厘米的物質溫度升高(或降低)一度所吸收(或放出)的熱量，稱為容積熱容量(焦·厘米-3·度-1)。容積熱容量(Cv)與質量熱容量(S)的關系：Cv=Cm

·ρ單位厚度間、保持單位溫度差時，其相對的兩個面在單位時間中通過單位面積的熱量，稱為導熱率(焦·厘米-1·度-1·秒-1)。導熱率(λ)表示物質輸送熱量的能力。容積熱容量土壤溫度的變化潮濕or干燥

導熱率導溫率濕度（潮濕or干燥）孔隙度(緊密粘重or疏松)

12%（λ/C）

土壤溫度的時間變化土壤溫度的變化

影響土溫變化的因素及調控土壤溫度的垂直分布返回日變化土壤溫度的時間變化

年變化

一天中，土表最高溫度出現在13時左右，最低值出現在日出前。

一天中土壤最高溫度與最低溫度之差稱為土溫日較差。土表日較差最大，越向深層，較差越小，至一定深度后較差為零。

中高緯度，土表溫度年變化特點：最熱月出現在7、8月，最冷月出現在1、2月；低緯度受云量、降水的影響較大。土溫年較差隨深度的增加而減小，直至一定深度時年較差為零，這個深度以下的層次叫土溫不變層（如圖）。以19時為代表，此時上層是放熱型，下層是受熱型放熱型：土壤溫度的垂直分布

以01時為代表，土溫隨深度增加而升高，熱量由下向上輸送受熱型：清晨轉變型：傍晚轉變型：以09時為代表，此時5厘米以上是受熱型，以下是放熱型以13時為代表，土溫隨深度增加而降低，熱量由上向下輸送影響土溫變化的因素土壤濕度土壤顏色土壤機械組成和有機質地面覆蓋物地形和天氣條件返回三、熱量收支（平衡）（一）活動層和活動面（二）地面熱量收支（三）地表層的熱量收支±RPBLE＝±Q是指能夠調節自身內部及相鄰其他物質的輻射、熱量、水分分布完全吸收的物質層。凡是輻射能、熱能和水分交換最活躍，從而能調節鄰近氣層（或土層）的輻射收支、溫度高低或濕度大小的物質面，稱活動面。輻射差額(R)地面熱量收支

地面與下層的熱量交換(B)潛熱(LE)地面與近地氣層的熱量交換(P)±RPBLE＝0空氣的溫度變化大氣中的熱量交換方式（了解）空氣溫度的變化（時間變化、空間分布）空氣絕熱變化大氣靜力穩定度大氣中的逆溫17近地層氣溫的日變化空氣溫度的時間變化

近地層氣溫的年變化

一天中，最高氣溫出現在14時左右，最低值出現在日出前后。

氣溫日較差隨緯度（增高而減?。⒓竟潱ㄏ募荆径?，春季最大）、地形（凸地＜平地＜凹地）、下墊面性質（海洋陸地）和天氣狀況（晴>陰）。

大陸性氣候區和季風性氣候區，一年中最熱月出現在7月，最冷月出現在1月；海洋性氣候區分別出現在8月和2月。

影響年較差的因子有緯度(增高而增大）、距海遠近及地形和天氣狀況等。近地層氣溫的非周期性變化18三、氣溫的空間分布(一)近地層氣溫的水平分布(二)對流層氣溫的垂直變化(三)近地層氣溫的垂直分布氣溫隨高度變化的程度，是用單位高度內氣溫的變化值，即氣溫垂直梯度來表示，又稱氣溫直減率。常用表示，即在對流層中平均為0.65℃/hm近地層氣溫的垂直分布日射型氣溫隨高度增加而降低，以12時為代表。輻射型氣溫隨高度增加而增加，以0時為代表。上午轉變型下部為日射型，上部為輻射型，以6時為代表。傍晚轉變型下層為輻射型，上層為日射型，以18時