钟定胜的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/holyskyz 哲思天地_科学研究是快乐的,也应该是快乐的。

博文

0.98℃/100m在使用为何没出大问题?体能概念在干绝热递减率推导中的使用合适么?——答张学文老师

已有 2074 次阅读 2023-6-20 21:29 |个人分类:大气物理相关:干绝热递减率与大气稳定度|系统分类:论文交流

0.98℃/100m在使用为何没出大问题?体能概念在干绝热递减率推导中的使用合适么?——答张学文老师


首先感谢张老师参与这个问题的讨论“我理解绝热大气温度随高度变化的新思路https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1392393,以下是我对这个问题以及您的这篇文章的观点和回复。


1.为何在实践工作中所观察到的0.98℃/100m是一个比较好的一个上限,这个问题应该换个角度来理解:这就说明真正的大气层在大多数时候其实是比较稳定的。国际民航组织ICAO使用的标准值是0.65℃/100m(这个值指的是常见的稳定大气的垂向分布),这个垂向温变幅度比0.98要小不少,而比我推导得到的1.353就更要小很多。因此,无论是以0.98,还是以1.353为界,都说明其实常见的大气垂向特征都是比较稳定的,而以1.353为界的话,那就说明0.65所对应的大气的稳定性是比较强的,因为0.65偏离1.353的这个稳定不稳定的界限尺度更远(数值越大越趋于不稳定)。

2.您的这个推导机理跟教材上是有所不同的,那为什么结果却又是相同的呢?到底是教材错了还是您的推导错了呢?您的这个推导的过程中解释了为何这个过程一定是绝热过程这个问题么?特别的声明要有特别的证据(类似‘谁主张谁举证’),现有教材声称‘与功交换相比,升降气团与周围大气的热交换要慢得多因此热交换可以忽略’这个前提条件需要有充分的分析和证明,而不能简单地上来就直接用这样一个前提条件。

3.在Jacob的书中(Jacob D.J., 1999: Atmospheric transport. Introduction to Atmospheric Chemistry, Princeton University Press, 53-55),他用构建一个热力学循环的方法来推导干绝热递减率,得到了和其他教材相同的结论。但是在他的推导过程中,完全没有涉及到对于重力做功和重力势能的考虑,这该怎么理解?

4.由于若以1.353℃/100m为界的话,0.98℃/100m其实属于稳定的区间,因此这件事情可以通过实测观测去检验是否0.98℃/100m的温度分布的大气其实是挺稳定的。同时观察是否只有当大气的实际垂直温度变化率超过1.353℃/100m时,大气才会逐渐变得不稳定起来。但是,这个问题在实际的大气观测中又存在一个困境:那就是真正的大气,里面会有很多的杂质和其他影响,包括水汽的变化、风的影响,还包括其他杂质或粉尘的影响,因此不会简单以1.353℃/100m为界,这个临界数值要结合观测时的具体大气成分的不同进行适当的修正。

5.最好的观测时间点应该是在黎明或者是傍晚的时候,去观察近地表大气从稳定到不稳定(前者)或从不稳定到稳定(后者)的温度的变化范围究竟是以哪一个数值为界的。同时,这个时候还要结合对示踪剂(或烟囱的烟羽形态等)的观察,去判断大气的稳定或不稳定特征。

6.您的这个推导并没有把这个问题简化,而是进一步复杂化了,因为您在这个推导过程中提出了一个‘体能’项,我认为这一项的添加不仅是多余的、没有充分依据的,而且在物理图像上是混乱的不合逻辑的。因为仅从大气气团的能量计算的角度来说,热能的根源和您所提出的这个“体能”概念在实质内涵上其实是重复了的(至少是在机理上是有所重复的,而且在机理上是模糊不清的)。因此,真正最关键的问题要回到“我们为什么要去推导这样一个干绝热递减率”这件事情上来。我认为我们推导这件事情的根源是要去获得一个中性稳定度,即在垂向的运动特征是中性的大气它的垂向的温度分布应该是多少。而不是因为有了‘干绝热递减率’这个名词而去推导干绝热递减率。更进一步地:在推导的过程中,建立的这个平衡等式应该是从一个气团它的垂向运动过程的模拟来进行入手。也就说,这个平衡方程式应该是一个有垂向运动的气团它的能量的变化有哪些项目,这些项目包括它与周围气体的热交换,它与周围气体的功交换,它与重力场之间的势能转换,也包括相变,还包括运动动能,还包括运动中与周围气团的碰撞所产生的能量转换,等等。要把所有这些项目都考虑进来才是一个对于一个气团垂向运动特征的真正完整的模拟。关于这个问题的分析讨论我在以前的文章中已经反复提到过了,就不重复了,参见:https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3234816&do=blog&classid=177838&view=me&from=space




https://blog.sciencenet.cn/blog-3234816-1392440.html

上一篇:气压定律还是气压经验公式?
下一篇:思想、苦难与慈悲
收藏 IP: 223.68.85.*| 热度|

6 宁利中 张学文 崔锦华 郑永军 周少祥 谢钢

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (5 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-13 08:37

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部