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7.8第7章第8节大气能量分布问题—气象统计学私探(43)

已有 561 次阅读 2020-11-19 10:53 |个人分类:统计气象学19|系统分类:科研笔记

7.87章第8节大气能量分布问题气象统计学私探(43

张学文,2020,11,19 内容基本取自熵气象学一书的对应部分

在地球大气中,每一块空气都有自己的位能、内能、动能和潜热能。这是因为空气块距地面有一定的高度、具有一定的温度、还有相对运动和水汽。这四种能量是大气当中的主要能量,它们之和便构成了气块的总能量。由于每块空气所具有的总能量ε并不都相同,这就存在一个能量的分布问题。即大气中能量为(εε+Δε)的空气块有多少?或者说在大气总质量中不同能量的大气它占大气总体的百分之几?

可以说,上述问题在提法上与著名的普朗克黑体辐射光谱分布非常相似。普朗克黑体辐射光谱分布论及的是在确定的温度下,完全黑体发射的光能中不同光能(对应不同频率)的光子数(对应于该频率光的强度)的多少。而大气能量分布所论及的是在大气中,不同能量的空气质量的多少(或说不同能量的空气块的个数的多少)。这两个问题的不同点仅在于面对的统计体系不同。前者把众多的光子视为一个体系;后者则是把大气总体(众多的空气微团)视为一个体系。但提出的问题却是一样的,都是对应的能量在体系中的个数分布问题。

在这里我们将给出从实测资料求算出的大气能量分布[14]

 

大气能量计算式

我们这里所讨论的能量都是单位质量能量,有人把这种能量称为比能。

单位质量大气所具有的动能εk由下式给出:

    (7.12 )

式中v是空气微团的风速的绝对值。

单位质量的大气具有的内能εi,由下式给出:

   (7.13)

式中Cv是空气的定容比热,T是其绝对温度。

       单位质量的大气具有的位能εp,由下式给出:

           (7.14 )

式中z是空气微团所在的位势高度(位势米)

单位质量的大气具有的潜热能εq,由下式给出:

              (7.15 )

式中L为凝结潜热,q是大气比湿。

单位质量大气的总能量ε,一般视为内能、位能、  动能之和,即   


或 ε=εi+εp+εk      (7.16)

有时,有人把潜热能也加进去作为总能量。

 




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3 檀成龙 周少祥 宁利中

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