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1、,4.4,大气中的温湿特征参量（1）,前面讨论的湿度特征参量基本上与温度状况无关；温度特征参量又基本上与湿度无关。这里所说的温湿特征参量是既与温度有关又与湿度有关的一类特征参量，例如绝对虚温和虚温、凝结高度和凝结结温度、相当温度和相当位温等等。,一、绝对虚温 Tv 和虚湿 tv绝对虚温 Tv 的定义是：干空气具有湿空气的气压 p，同时使这些干空气的密度等于湿空气的密度时所对应的绝对温度。其计算公式为：,Tv 1 0.61q T,（）,式中 T 是空气温度，单位 Kq 是湿空气的比温，单位克/克。,虚温是摄氏温标下与绝对虚温对应的值，以为单位。,tv 1 0.61q T 273.16,（）,在一
2、般情况下，虚温与实际温度很接近，在高温高湿的情况下，两者可差数度。,Tv,R/C p,二、虚位温 v虚位温表示干空气具有湿空气的气压同时使干空气具有湿空气的密度时所对应的位温，如果在位温表达式中的温度 T 用虚温 Tv代替时，就可求得相应的虚位温。,1000 p,（）,式中 Tv 为绝对虚温，其他各量与位温中相,R同，C p,可以用 0.268 代替。,根据虚温的表达式，虚位温又可表示为：,v 1 0.61q,（）,式中 q 是比温，单位为克/克。,4.5 大气中的温湿特征参量（）,凝结温度和凝结高度是一个既与温度有关又与湿度有关的特征参量。,地面湿空气块受到抬升作用时会产生两方面的变化：一是
3、降压膨胀；二是降温。,如果开始时空气块的水汽压小于由空气块温度决定的饱和水汽压，当空气块因上升而不断降温时，相应的饱和水汽压也会逐渐降低，当两者相等时，湿空气块就有可能发生凝结。,凝结高度 LCL 也称抬升凝结高度，是空气块受抬升而,绝热降温时出现凝结现象的最低高度。,凝结温度是空气块在凝结高度上所具有的温度。,设某一气块原高度为 Z，气温为 TZ，气压为 PZ，露点为 Tdz。,上升到某一高度时便有可能发生凝结，该高度为 Z L，其上气温为 TL，气压为 PL，露点为 TdL，,根据凝结温度的定义应有 TL TdL气块绝热上升，在达到饱和之前有三个参量是守的：（1）位温，（2）干静力能 gZ
4、 C pT，参见大气科学辞典，气象出版社，,（3）比湿 q，于是有方程组：,1994，P218：干静力能在干绝热过程中是守恒的。,TL,ex 6.1078e x p,eL 6.1078e x p,1000 TZ Px,R/C p,1000 PL,R/C p,（）,gZ CPTZ gZ L CPTL0.622ex 0.622eLpx 0.378ex pL 0.378eL a Tdz 273.16 Tdz b a TL 273.16 TL b,（）（）（）（）,上述方程组中有五个方程，包含五个未知量 Z L,TL,PL,eL,ez。原则上可以求解。,R,ez 6.1078exp,1000,先用 T
5、dz 代入（）式，则 ez 可以求出，方程组中前三个方程的左边均可变成已知量，,运算中取 C p,0.286,a Tdz 273.16 Tdz b,z Tz pz,R/C p,qz,0.622ezPz 0.378ez,gz C pTz,1000,0.286,eL 6.1078exp,这样可以得到新的方程组：,z TL pL,（）,qz,0.622eLPL 0.378eL,（）,gz C pTz gzL C pTL a TL 273.16 TL b,（）（）,L,z,6.1078exp,一、用迭代法求凝结温度 TL 和凝结高度 Z L（或 PL）（1）先给出 PL 的一个初值 P L，（如 30
6、0hPa）（2）由（）可求出一个温度初值 T,T,L,p L 1000,0.286,（3）又可求出水汽压初值,e,L,a T L 273.16 T L b,（4）最后可求出比湿初值,q,L,0.622e LP L 0.378e,L,（5）比较 qz 和 q L 的大小，如果 q L qz 0，说明 T L 值偏低，相应的 p L 值也太小，（意味高度太高），这时给出一个新的猜值 p L p L 1 hPa。（6）重复（2）-（5）各步，直到迭代 n 次以后，如果第一次出现 q L qz 0，则抬升凝结温度 TL TL 就被确定，与其相应的气压 PL PL 也就确定。（7）由方程（），可求得抬升凝结高度 Z L：,ZL,gz C pTzg,C pTL,（）,用上述迭代法求出的 TL,Z L,PL 具有相当高的精度，例如 PL 的误差就在1hPa 之内，因为迭代时取的气压增量为1hPa。,
