温度对数压力图分析课件.ppt
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- 温度 对数 压力 分析 课件
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1、11 温度对数压力图分析温度对数压力图分析温度温度对数压力对数压力(T-lnP)图是我国气象台站图是我国气象台站普遍使用的普遍使用的种热力学图解。种热力学图解。它能反映探空站及其附近上空各种气象要它能反映探空站及其附近上空各种气象要素的垂直分布情况。素的垂直分布情况。因此在天气分析和预报中有着非常广泛的因此在天气分析和预报中有着非常广泛的应用。应用。、温度对数压力图的构造和点绘温度温度对数压力图的纵、横坐标,分别表示对数压力图的纵、横坐标,分别表示气气压的对数压的对数(LnP)及及温度温度(T)。v温度以摄氏度为单位,每隔温度以摄氏度为单位,每隔10度标出度数度标出度数(粗字,粗字,另列小字表
2、示绝对温度另列小字表示绝对温度)。v气压以气压以hPa为单位,在图的右部从为单位,在图的右部从1050hPa起,自起,自下向上递减到下向上递减到200hPa,每隔每隔100hPa标上百帕数。标上百帕数。v在图的左部,从在图的左部,从250hPa起自下向上递减至起自下向上递减至50hPa,每隔每隔50hPa标百帕数,每小格表示标百帕数,每小格表示2.5hPa,纵坐标纵坐标上气压最低值为上气压最低值为50hPa。、温度对数压力图的构造和点绘(续)v因为当气压愈低时,因为当气压愈低时,1hPa气压差的垂直距离气压差的垂直距离便愈大,由于图面大小的限制,纵坐标的气便愈大,由于图面大小的限制,纵坐标的气
3、压最低值不可能设计得太低。压最低值不可能设计得太低。v而且因为气压而且因为气压P趋于零时,趋于零时,lnP便趋于无穷大,便趋于无穷大,所以图上不可能有所以图上不可能有P=0的坐标。的坐标。、温度对数压力图的构造和点绘(续)图上有图上有五种基本线条五种基本线条,除与纵、横坐标平行,除与纵、横坐标平行的等温线和等压线外,还有三种倾斜的曲线。的等温线和等压线外,还有三种倾斜的曲线。它们是:它们是:1)干绝热线干绝热线(即等位温线即等位温线),即,即图上的黄色实线图上的黄色实线,表示未饱和空气在绝热升降运动中状态的变表示未饱和空气在绝热升降运动中状态的变化化。v 这种线上,每隔这种线上,每隔10度标出
4、位温度标出位温()的数值的数值(当气压低当气压低于于200hPa时,位温值标注在括号中时,位温值标注在括号中)。、温度对数压力图的构造和点绘(续)2)湿绝热线湿绝热线(即等即等se线线),即图,即图上的绿色虚上的绿色虚线线,表示饱和空气在绝热升降运动中状表示饱和空气在绝热升降运动中状态的变化态的变化。v 在这种曲线上,每隔在这种曲线上,每隔10度标有假相当位温度标有假相当位温(se)的数值。的数值。、温度对数压力图的构造和点绘(续)3)等饱和比湿线等饱和比湿线,即图上的绿色实线,是即图上的绿色实线,是饱和空气比湿的等值线饱和空气比湿的等值线。v 每条线上都标有饱和比湿值。每条线上都标有饱和比湿
5、值。v 当气压值低于当气压值低于200hPa时,等饱和比湿值标时,等饱和比湿值标在括号中。在括号中。温度温度对数压力图对数压力图温度温度高高度度湿绝热线湿绝热线假相当位温线假相当位温线(se)干绝热线干绝热线等位温线等位温线()等饱和比湿线等饱和比湿线(qs)pddCRPT)1000(、温度对数压力图的构造和点绘(续)日常分析时,在温度日常分析时,在温度对数压力图的纵坐对数压力图的纵坐标上常常标上常常填写位势高度、风向、风速等记填写位势高度、风向、风速等记录,并在图上绘制以下三种曲线录,并在图上绘制以下三种曲线:、温度对数压力图的构造和点绘(续)1)温度温度压力曲线压力曲线(简称简称温压曲线温
6、压曲线或或层结曲层结曲线线),表示测站上空气温垂直分布状况表示测站上空气温垂直分布状况。v 其作法是,将各高度上的气压、温度数据,其作法是,将各高度上的气压、温度数据,用钢笔用钢笔点绘在图上,然后将这些点子依点绘在图上,然后将这些点子依次用线段连接起来,便成温压曲线。次用线段连接起来,便成温压曲线。、温度对数压力图的构造和点绘(续)2)露点露点压力曲线压力曲线(简称简称露压曲线露压曲线),表示表示测站上空水汽垂直分布的状况测站上空水汽垂直分布的状况。v 其作法是,将各层上的气压、露点数据用钢其作法是,将各层上的气压、露点数据用钢笔笔点绘在图上,然后用虚线依次连接起点绘在图上,然后用虚线依次连接
7、起来,便成露压曲线。来,便成露压曲线。、温度对数压力图的构造和点绘(续)3)状态曲线状态曲线(或称或称过程曲线过程曲线),表示气块在绝热表示气块在绝热上升过程中温度随高度而变化的曲线上升过程中温度随高度而变化的曲线。v 某某高度上气块若先经历了高度上气块若先经历了干绝热上升干绝热上升,达到饱,达到饱和后,再经历和后,再经历湿绝热上升湿绝热上升的过程的过程,则在温度,则在温度对对数压力图上,要先通过该气块的温压点,平行于数压力图上,要先通过该气块的温压点,平行于干绝热线而画线;同时通过该气块的露压点平行干绝热线而画线;同时通过该气块的露压点平行于等比湿线而画线,两线相交于于等比湿线而画线,两线相
8、交于点,从交点平点,从交点平行于湿绝热线再画行于湿绝热线再画线,这样便作成状态曲线。线,这样便作成状态曲线。层结曲线层结曲线过程曲线过程曲线(状态曲线状态曲线)露压曲线露压曲线二、温度对数压力图的应用()常用温湿特征量的求法常用温湿特征量的求法(二二)标准等压面位势高度标准等压面位势高度(Hp)(三三)不稳定能量不稳定能量(E)的求法的求法(四四)些特征高度及对流温度的求法些特征高度及对流温度的求法(五五)压高曲线的制法及压高曲线的制法及H0和和H-20的求法的求法(六六)些常用稳定度指标的求法些常用稳定度指标的求法(八八)稳定层性质的判断稳定层性质的判断()常用温湿特征量的求法(1)比湿比湿
9、(q)定义:单位质量湿空气含有的水气质量。定义:单位质量湿空气含有的水气质量。求法:通过温压点求法:通过温压点B(T=30,P=920hPa)的露的露点点A(Td=21)的等饱和比湿线的值就是的等饱和比湿线的值就是B点的点的比湿值比湿值(在等饱和比湿线上所标数值的单位为在等饱和比湿线上所标数值的单位为gkg,q=17gkg)。()常用温湿特征量的求法(续)(2)饱和比湿饱和比湿(qs)定义:在同定义:在同温度下,空气达到饱和状态温度下,空气达到饱和状态时的比湿。时的比湿。求法:通过温压点求法:通过温压点B (T=30,P=920hPa)的等饱和比湿线的数值就是的等饱和比湿线的数值就是B点的饱和
10、比点的饱和比湿值湿值(qs=29gkg)。()常用温湿特征量的求法(续)(3)相对湿度相对湿度(f)定义:实际空气的湿度与在同定义:实际空气的湿度与在同温度下达温度下达到饱和状态时的湿度之比值。到饱和状态时的湿度之比值。求法有两种。求法有两种。()常用温湿特征量的求法(续)(4)位温位温()定义:气块经干绝热过程到达定义:气块经干绝热过程到达1000hPa时的温时的温度。度。求法:通过温压点求法:通过温压点B(T=30 ,P=920hPa)的干的干绝热线的数值就是绝热线的数值就是B点的位温值点的位温值(在干绝热线上在干绝热线上所标数值的单位为所标数值的单位为,=37)。()常用温湿特征量的求法
11、(续)(5)假相当位温假相当位温(se)定义:气块经湿绝热过程,将所含的水汽定义:气块经湿绝热过程,将所含的水汽全部凝结放出,再沿干绝热过程到达全部凝结放出,再沿干绝热过程到达1000hPa时的温度。时的温度。(3.5)v其中,其中,d为位温,为位温,Tk为抬升凝结高度上的为抬升凝结高度上的温度,温度,L为凝结潜热,为凝结潜热,q为比湿。为比湿。()常用温湿特征量的求法(续)求法:通过温压点求法:通过温压点B(T=30 ,P=920hPa),沿干绝热线上升到凝结高度沿干绝热线上升到凝结高度E,通过通过E点的湿绝热线的数值就是点的湿绝热线的数值就是B点的点的假相当位温假相当位温(在湿绝热线上所标
12、数值的单在湿绝热线上所标数值的单位为位为,se=94)。()常用温湿特征量的求法(续)(6)假湿球位温假湿球位温(xw)及假湿球温度及假湿球温度(Txw)定义及求法:定义及求法:v气块按干绝热线上升到凝结高度后,再沿湿绝热线气块按干绝热线上升到凝结高度后,再沿湿绝热线下降到下降到1000hPa,这时它所具有的温度这时它所具有的温度(即图即图3.9中中A2点的温度点的温度)称为假湿球位温,以称为假湿球位温,以xw表示。表示。v如果气块不是下降至如果气块不是下降至1000hPa,而是下降至原来的而是下降至原来的气压值处,这时它所具有的温度气压值处,这时它所具有的温度(即图即图3.9中中A1点的点的
13、温度温度)称为假湿球温度,以称为假湿球温度,以Txw表示。表示。()常用温湿特征量的求法(续)(7)虚温虚温(Tv)定义:在同定义:在同压力下,使干空气的密度等压力下,使干空气的密度等于湿空气的密度时,干空气所应具有的温于湿空气的密度时,干空气所应具有的温度。度。(3.6)()常用温湿特征量的求法(续)求法:通过温压点求法:通过温压点B(T=30 ,P=920hPa)的露的露点点A(Td=21)作平行于纵坐标的直线,使该直作平行于纵坐标的直线,使该直线与最邻近的画有短划的等压线线与最邻近的画有短划的等压线(900hPa)相交相交于于F,量出量出F点两旁两短划间的距离,用横坐标点两旁两短划间的距
14、离,用横坐标上的度数来表示,精确到小数上的度数来表示,精确到小数位位(2.9),然,然后将此数值与后将此数值与B点的温度相加,便得点的温度相加,便得B点的虚温点的虚温值,即值,即 Tv=30 +2.9 =32.9图图3.8图图3.9(二)标准等压面位势高度(Hp)定义:用重力位势定义:用重力位势的的19.8所表示的高所表示的高度。度。(3.7)(二)标准等压面位势高度()(续)求法:求法:先从已知的层结曲线上,求出两等压面间的厚先从已知的层结曲线上,求出两等压面间的厚度。度。v例如求例如求700500hPa等压面间的厚度,其方法是在两等压面间的厚度,其方法是在两等压面间作垂线,使该线与层结曲线
15、等压面间作垂线,使该线与层结曲线700、500hPa等压线相交成两个面积相等的三角形等压线相交成两个面积相等的三角形(或多边形或多边形),垂线通过垂线通过590hPa等压线附近的等压线附近的排小圆点排小圆点(小圆点小圆点上所标数值的单位为上所标数值的单位为dagpm),读取与垂线相交的小读取与垂线相交的小圆点的数值圆点的数值(仍用同例、同图,相交小圆点为仍用同例、同图,相交小圆点为G,其其值为值为H=274dagpm),这就是这就是700500hPa等压面间的等压面间的厚度。厚度。(二)标准等压面位势高度()(续)然后将所求得的然后将所求得的700-500hPa等压面间的等压面间的厚度值和厚度
16、值和700hPa等压面的高度相加,就可等压面的高度相加,就可得到得到500hPa等压面的高度。等压面的高度。其它标准等压面高度也可用类似的方法求其它标准等压面高度也可用类似的方法求得。得。(三)不稳定能量(E)的求法定义:不稳定大气中可供气块作垂直运动的潜定义:不稳定大气中可供气块作垂直运动的潜在能量在能量。(3.8)求法:图求法:图3.10。根据探空报告的各层气压、温。根据探空报告的各层气压、温度和露点值,绘出层结曲线和露压曲线,再根度和露点值,绘出层结曲线和露压曲线,再根据地面观测报告的气压、温度、露点值,绘出据地面观测报告的气压、温度、露点值,绘出状态曲线,分析层结曲线和状态曲线之间所包
17、状态曲线,分析层结曲线和状态曲线之间所包围的面积,便可得到:围的面积,便可得到:(三)不稳定能量(E)的求法正不稳定能面积,即位于状态曲线左方和层结正不稳定能面积,即位于状态曲线左方和层结曲线右方之间的面积曲线右方之间的面积(单位:单位:cm2,1cm2面积等面积等于于74.5Jkg)。负不稳定能面积,即位于状态曲线右方和层结负不稳定能面积,即位于状态曲线右方和层结曲线左方之间的面积。曲线左方之间的面积。求出正、负不稳定能面积的代数和,这就是整求出正、负不稳定能面积的代数和,这就是整个气层的不稳定能量。个气层的不稳定能量。图图3.10抬升凝结高度抬升凝结高度LCL自由对流高度自由对流高度LFC
18、对流凝结高度对流凝结高度CCL(云底高度)(云底高度)对流上限对流上限(云顶高度)(云顶高度)对流温度对流温度Ts(最高温度)(最高温度)A AB BC CD DF FE EG G(四)些特征高度及对流温度的求法 抬升凝结高度抬升凝结高度(LCL)定义定义:气块绝热上升达到饱和时的高度。:气块绝热上升达到饱和时的高度。(39)(四)些特征高度及对流温度的求法求法求法:仍用图:仍用图3.10所示的例子。通过地面温压所示的例子。通过地面温压点点B作干绝热线,通过地面露点作干绝热线,通过地面露点A作等饱和比湿作等饱和比湿线,两线相交于线,两线相交于C点,点,C点所在的高度就是抬升点所在的高度就是抬升
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