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空中水汽自己的绝热上升运动…
张学文,2020 11 04
气象学里给出干空气绝热上升时每升高100米的高度,其温度减低0.98度。而我们经常遇到的空气(对流层大气)温度随高度的减少比这个梯度要小(是0.6度/100米)。---这意味着即便有个别空气团上升,也因为它绝热上升降温快而使得它比周围空气重,从而不再上升。即这样的空气层是稳定的,空气自己是没有上升动力的。空气即便局部被干扰而上升,也会因为上升的空气比周围的空气温度低而更重,从而终止上升运动。
干空气绝热每上升100米温度减少0.98℃是用如下公式计算出来的(g是重力加速度,是干空气的比热,CP是干空气的定压比热,T,H分别是气温与空气的高度,气象教科书中有)
(dT/dH)=-g/CP=-0.98℃/100m
可是,对于水汽,其定压比热比空气大,于是以上公式中的CP值就从1焦耳/克度,变成为水汽的比热值1.846焦耳/克度。于是按照上面的公式,水汽绝热上升100米其温度就下降的少。它仅有-0.54℃/100m。
而我们知道一般对流层的空气中的其气温随高度减少0.6℃/100m 。--于是一般的小空气微团即便是绝热上升了,由于它的温度要比周围空气冷(重)而停止上升(稳定)。而水汽则上升时自己的温度减少的慢,而且比周围空气的气温减少也慢,于是水汽的就进一步比周围空气轻。其结论自然是水汽的偶然上升运动引起的温度减少比周围空气小,这自然引起水汽比周围空气更轻,或者说水汽会因此而获得新的上升运动的动力。
小结:在一般的空气铅直气温分布特征下,水汽应当存在相对于空气的上升运动。
就我所知,气象学没有单独分析水汽自己相对于空气的上升运动。而这里提供的理由直接说明水汽在空中类似于空中的氢气球:它存在相对于空气的上升运动。
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GMT+8, 2024-5-21 21:20
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