高山（空）气压年变化的”闭口瓶子”模型

张学文，2021 10 20

前面的博客“盆地气压变化的”开口瓶子”模型” http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1308160.html  把盆地低层的大气压的年变化特点（夏天小冬季大）用一种物理模型做了概括说明。

这里则讨论高山山顶附近部位（或者更高）的气压年变化问题。而分析的结论则是其气压年变化特征却是与大气底层（我们以盆地情况分析之）相反。气温高的季节其大气压力也高！

上面的两个图是新疆中天山大西沟气象站（海拔3539米）的气温气压的年变化特征图。这个气象站已经接近天山顶部了，我们看到其气温的年变化与气压的年变化都呈现出气温高气压也高的特征。这显然是与盆地底层的特征是相反的。

更高的高度上的气温气压关系如何？对此只能用探空气象资料分析了。但是探空气象资料中没有此类的直接资料，哪里只有不同等压面上的气温与等压面高度的资料（等压面上大气压力是不变化的，但是其高度在变化）。我们可以轻易的看到夏季等压面上的气温比冬季高，也可以看到夏季的等压面的高度也比冬季高。而这个话的物理含义与夏季相同高度上气温、气压都高是等价的（大气压力是当地海拔高度的单值，下降函数）。

于是我们可以得出初步结论：在海拔3.5公里以上（天山大西沟气象站的高度以上）的大气中，其气压气温的年变化特征类似与一个闭合瓶子里的空气的变化特征：气温上升气压也上升（反之亦然）。因为闭合瓶子里的气体按照质量不变的理想气体状态方程处理，其密度不变时气温上升气压也上升。

而这与盆地底层（其实即便不是盆地也是如此，不过特征没有盆地那么突出）的气温气压年变化特征恰好相反。

大气为什么是这样？我们后面再另外分析吧。