1、Page 1中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院大气稳定度和不稳定能量大气稳定度和不稳定能量中国民航大学空管学院2022/8/11Page 2中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院一、大气稳定度指指气层内某一气块受垂直方向的扰动后，返回或远离原平衡位置气层内某一气块受垂直方向的扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。的趋势和程度。a=ga=g (Ti-T)/T(Ti-T)/TQ气块温度低于环境温度，气块重，气层稳定气块温度低于环境温度，气块重，气层稳定Q气块温度高于环境温度，气块轻，气层不稳定气块温度高于环境温度，气块轻，气层不稳定Q气块温度与环境温度相同，气层是中性的气块温度与环
2、境温度相同，气层是中性的Page 3中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院一、大气稳定度Page 4中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院大气是否稳定，通常用环境空气的文的直减率大气是否稳定，通常用环境空气的文的直减率r r与气块的的温与气块的的温度直减率（度直减率（r rd d或或r rm m）的的对比来判断。对比来判断。对于未饱和空气块，对于未饱和空气块，a=ga=gZ(r-rZ(r-rd d)/T)/TQrrrrd d，气层不稳定气层不稳定Qrrrrr rm m，气层不稳定气层不稳定Qr r r rm m ，气层稳定气层稳定Qr=r=r rm m ，气层中性气层中性一、大气稳定度
3、Page 5中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院结论：结论：Qr r越大越大,大气越不稳定，大气越不稳定，r r越小，大气越稳定越小，大气越稳定Qr r r rm mr r r rm mrrd d，绝对不稳定绝对不稳定Q,r,rd d r r r rm m ，对于绝热升降的未饱和空气来说，大气是对于绝热升降的未饱和空气来说，大气是稳定的，对于绝热升降的饱和湿空气来说，是不稳定的，即稳定的，对于绝热升降的饱和湿空气来说，是不稳定的，即所谓条件不稳定。所谓条件不稳定。一、大气稳定度Page 6中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院二、不稳定能量Q正正不稳定能量，利于对流发展不稳定能量，利
4、于对流发展Q负不稳定能量，抑制于对流发展负不稳定能量，抑制于对流发展Q不稳定能量为零，中性大气不稳定能量为零，中性大气Page 7中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院温度对数压力图（TlnP图）Q1 1、T-T-lnPlnP图的构造图的构造Q2 2、T-T-lnPlnP图的分析图的分析Q3 3、T-T-lnPlnP图的应用图的应用Page 8中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院TlnP图的构造Q1 1、等温线（平行于纵、等温线（平行于纵轴的黄色直线轴的黄色直线 ）Q2 2、等压线（平行于横、等压线（平行于横轴的黄色直线轴的黄色直线 ）Q3 3、等饱和比湿线（向、等饱和比湿线（向左上
5、方向倾斜的绿色左上方向倾斜的绿色实线实线 ）Q4 4、干绝热线（向左上、干绝热线（向左上方倾斜的黄色实线方倾斜的黄色实线 ）Q5 5、湿绝热线（绿色虚、湿绝热线（绿色虚线）线）Page 9中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院等温线平行于纵轴的黄色直线，每隔平行于纵轴的黄色直线，每隔11画一条。画一条。Page 10中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院等压线平行于横轴的黄色直线平行于横轴的黄色直线Page 11中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院等饱和比湿线 自右下方向左上方倾斜的绿色实线。它反映自右下方向左上方倾斜的绿色实线。它反映了空气块在上升过程中露点随高度的变化。了空气
6、块在上升过程中露点随高度的变化。Page 12中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院干绝热线自右下方向左上方倾斜的黄色实线自右下方向左上方倾斜的黄色实线反映了未饱和空气块在上升过程中温度随高度反映了未饱和空气块在上升过程中温度随高度的变化。的变化。Page 13中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院湿绝热线自右下方向左上方倾斜绿色虚线。自右下方向左上方倾斜绿色虚线。它反映了饱和空气块在上升过程中温度随高它反映了饱和空气块在上升过程中温度随高度的变化。度的变化。Page 14中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院温度-对数压力图的分析1.1.温度层结曲线温度层结曲线 2.2.露点层结
7、曲线露点层结曲线 3.3.状态曲线状态曲线 4.4.不稳定能量不稳定能量Page 15中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院1.温度层结曲线Q把各高度上的温度、气压数据，用钢笔一一点绘在把各高度上的温度、气压数据，用钢笔一一点绘在图上，然后用黑色实线连结起来，即成为气温随高图上，然后用黑色实线连结起来，即成为气温随高度分布的曲线，即温度层结曲线。度分布的曲线，即温度层结曲线。Q层结曲线表示了测站上空气温垂直分布状况。层结曲线表示了测站上空气温垂直分布状况。Page 16中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院2.露点层结曲线Q 将各层上的气压、露点数据用钢笔一一点绘在图将各层上的气压、露
8、点数据用钢笔一一点绘在图上，然后用黑色实线依次连结起来，即成为露点随上，然后用黑色实线依次连结起来，即成为露点随高度的分布曲线（称为露点曲线或露点层结曲线）高度的分布曲线（称为露点曲线或露点层结曲线）。Q露点曲线表示了测站上空水汽垂直分布的状况。露点曲线表示了测站上空水汽垂直分布的状况。Page 17中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院Page 18中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院3.状态曲线Page 19中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院4.不稳定能量的分析 Q状态曲线位于层结曲线右边，不稳状态曲线位于层结曲线右边，不稳 定能量为正定能量为正Q状态曲线位于层结曲线左边
9、，不稳状态曲线位于层结曲线左边，不稳 定能量为负定能量为负Q正面积越大越不稳定，负面积越大正面积越大越不稳定，负面积越大 越稳定越稳定Page 20中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院不稳定能量的正负Page 21中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院温度-对数压力图的应用1.1.分析云层分析云层 2.2.分析稳定气层分析稳定气层 3.3.凝结高度的判定凝结高度的判定 4.4.自由对流高度的判定自由对流高度的判定Page 22中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 分析云层Page 23中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 稳定气层的分析Page 24中国民航大学中国民航大
10、学 空管学院空管学院 判断抬升凝结高度Page 25中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 自由对流高度的确定Page 26中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院用TlnP图分析不稳定能量例例1 1、P P（hPahPa）T T（o oC C）TdTd（o oC C ）200200-56-56 300 300-43-43 350 350-36-36 -53 -53 400 400-25-25 -38 -38 500 500-16-16 -17 -17 600 600-7-7 -7 -7 650 6504 4 3 3 700 7002 2 2 2 800 8001212 8 8 900
11、9002020 13 13 1000 1000 2525 18 18Page 27中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院层状云顶高层状云顶高层状云底高层状云底高积雨云顶高积雨云顶高积雨云底高积雨云底高颠簸层顶高颠簸层顶高颠簸层底高颠簸层底高颠簸层底高颠簸层底高颠簸层顶高颠簸层顶高颠簸层顶高颠簸层顶高颠簸层底高颠簸层底高 露点曲线露点曲线 层结曲线层结曲线 状态曲线状态曲线 8/11/2022中国民航大学空管学院三、逆温层（一）辐射逆温（一）辐射逆温（二）平流逆温（二）平流逆温（三）湍流逆温（三）湍流逆温（四）下沉逆温（四）下沉逆温（五）锋面逆温（五）锋面逆温Page 29中国民航大学中国民
12、航大学 空管学院空管学院（一）辐射逆温夜间地面、雪面、冰面或云层顶部等因夜间地面、雪面、冰面或云层顶部等因辐射冷却辐射冷却造成的逆温。造成的逆温。利于辐射逆温发展的天气条件利于辐射逆温发展的天气条件：晴朗晴朗无风或微风无风或微风低温低温冬季最常见冬季最常见Page 30中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（二）平流逆温暖空气水平流经寒冷地表面形成的逆温。暖空气水平流经寒冷地表面形成的逆温。冬春季，中纬度沿海地区较常见冬春季，中纬度沿海地区较常见。平流逆温出现。平流逆温出现时常伴有时常伴有雾或轻雾，能见度变坏，风速也可能较大雾或轻雾，能见度变坏，风速也可能较大。Page 31中国民航大学中
13、国民航大学 空管学院空管学院融雪逆温（雪面逆温）Q在积雪地区，暖空气流经冰、雪表面产生融雪、融冰现在积雪地区，暖空气流经冰、雪表面产生融雪、融冰现象。而冰雪的融化需要从近地面气层中吸收大量热量，象。而冰雪的融化需要从近地面气层中吸收大量热量，从而使贴近地表的空气温度较低，但较高处气温仍比较从而使贴近地表的空气温度较低，但较高处气温仍比较高，因而形成逆温现象。高，因而形成逆温现象。Q融雪逆温厚度不大，约几米到几十米。融雪逆温厚度不大，约几米到几十米。Page 32中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院地形逆温Q夜间，由于山上冷空气沿山坡流到低洼地区使原来洼地底夜间，由于山上冷空气沿山坡流到低
14、洼地区使原来洼地底部的较暖空气被迫抬升形成的逆温。部的较暖空气被迫抬升形成的逆温。Q地形逆温使洼地常出现霜冻。地形逆温使洼地常出现霜冻。Page 33中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院Q辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温属于温属于近地面层逆温近地面层逆温，其中以辐射逆温为，其中以辐射逆温为主。主。近地面层逆温多由热力原因引起。近地面层逆温多由热力原因引起。Page 34中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（三）湍流逆温由于低层空气的湍流混合作用而形成的逆温。由于低层空气的湍流混合作用而形成的逆温。湍流强，湍流层厚，逆温层发生的高度高湍流强，
15、湍流层厚，逆温层发生的高度高湍流弱，湍流层薄，逆温层发生的高度低湍流弱，湍流层薄，逆温层发生的高度低逆温层之下，水汽大量聚集逆温层之下，水汽大量聚集；逆温层之上水汽含量骤减。；逆温层之上水汽含量骤减。Page 35中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（四）下沉逆温（压缩逆温）Q大气中整层空气下沉压缩增温所造成的逆温。大气中整层空气下沉压缩增温所造成的逆温。Q下沉逆温多出现在下沉逆温多出现在高压区高压区内内1 12 2千米的高度千米的高度Q下沉逆温常伴随晴好天气下沉逆温常伴随晴好天气Page 36中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（五）锋面逆温Q由于暖气团位于冷气团之上，出现锋面上
16、下的温差而形成由于暖气团位于冷气团之上，出现锋面上下的温差而形成的逆温。的逆温。Q由于锋是从地面向冷空气一方倾斜的，所以由于锋是从地面向冷空气一方倾斜的，所以锋面逆温只在锋面逆温只在冷气团冷气团所控制的地区内出现。所控制的地区内出现。Page 37中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院Q湍流逆温、下沉逆温和锋面逆温属于湍流逆温、下沉逆温和锋面逆温属于自由大自由大气中的逆温气中的逆温，其中以下沉逆温为主，多由，其中以下沉逆温为主，多由动动力原因力原因引起。引起。Page 38中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 逆温层的存在使大气具有显著的逆温层的存在使大气具有显著的稳定性稳定性。强大
17、的。强大的逆温能阻碍对流和湍流混合作用越过该层。逆温能阻碍对流和湍流混合作用越过该层。逆温在对流层的各个高度上均可能出现，但以逆温在对流层的各个高度上均可能出现，但以接接地逆温和摩擦层内的逆温对飞行活动影响最大。地逆温和摩擦层内的逆温对飞行活动影响最大。温度变化温度变化密度变化密度变化风的变化风的变化能见度变化能见度变化天气现象的变化天气现象的变化.Page 39中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院练习1 1、有充沛水汽的近地面层，出现逆温时的特征是（、有充沛水汽的近地面层，出现逆温时的特征是（）。）。A.A.将有强对流发生将有强对流发生B.B.能见度变坏能见度变坏C.C.大气不稳定度增
18、加大气不稳定度增加D.D.有积雨云出现有积雨云出现2 2、以下用气块温度直减率以下用气块温度直减率判断大气稳定度的描述中正确的判断大气稳定度的描述中正确的有有。A A值越大，气层越不稳定；值越大，气层越不稳定；值越小，气层越稳定值越小，气层越稳定B B值越小，气层越不稳定；值越小，气层越不稳定；值越大，气层越稳定值越大，气层越稳定C Cdd时绝对不稳定时绝对不稳定D Ddd时绝对稳定时绝对稳定E Emmdd条件性不稳定条件性不稳定Page 40中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院练习3 3、在相同的层结条件下，不稳定能量的大小与、在相同的层结条件下，不稳定能量的大小与()()有关。有关。A A空气湿度空气湿度 B B空气密度空气密度 C C空气温度空气温度 D D自由对流高度自由对流高度4 4、大部分逆温层下常聚集烟尘污染空气影响能见度，但、大部分逆温层下常聚集烟尘污染空气影响能见度，但逆温常伴随晴好天气。逆温常伴随晴好天气。5 5、大气对流能否发展的充要条件有哪些？大气对流能否发展的充要条件有哪些？
