11 温度对数压力图分析

例如求700~500hPa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700、500hPa 等压线相交成两个面积相等的三角形(或多边形)， 垂线通过590hPa等压线附近的—排小圆点(小圆点 上所标数值的单位为dagpm)，读取与垂线相交的小 圆点的数值(仍用同例、同图，相交小圆点为G，其 值为H=274dagpm)，这就是700~500hPa等压面间的 厚度。
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11 温度—对数压力图分析
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温度—对数压力图分析 温度—对数压力(T-lnP)图是我国气象台站 普遍使用的—种热力学图解。 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。 因此在天气分析和预报中有着非常广泛的 应用。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘
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(—) 常用温湿特征量的求法（续） (7) 虚温(Tv) 定义：在同—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 度。 (3.6)
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(—) 常用温湿特征量的求法（续）
求法：通过温压点B(T=30 ℃ ，P=920hPa)的露 点A(Td=21℃)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(900hPa)相交 于F，量出F点两旁两短划间的距离，用横坐标 上的度数来表示，精确到小数—位(2.9℃)，然 后将此数值与B点的温度相加，便得B点的虚温 值，即 Tv = 30 ℃ +2.9 ℃ =32.9℃
温度—对数压力图的纵、横坐标，分别表示气 压的对数(LnP)及温度(T)。
温度以摄氏度为单位，每隔10度标出度数(粗字， 另列小字表示绝对温度)。 气压以hPa为单位，在图的右部从1050hPa起，自 下向上递减到200hPa，每隔100hPa标上百帕数。 在图的左部，从250hPa起自下向上递减至50hPa， 每隔50hPa标百帕数，每小格表示2.5hPa，纵坐标 上气压最低值为50hPa。
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(四) —些特征高度及对流温度的求法 求法：仍用前例。通过地面露点A作等饱 和比湿线，它与层结曲线相交，交点F所 在的高度，就是对流凝结高度。(见图 3.10)。
当有逆温层存在时(近地面的辐射逆温层除 外)，对流凝结高度的求法是：通过地面露点 作等饱和比湿线，与通过逆温层顶的湿绝热 线相交之点所在高度即对流凝结高度。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续） (5) 假相当位温(θse) 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 1000hPa时的温度。 (3.5)
其中， θd为位温，Tk为抬升凝结高度上的 温度，L为凝结潜热，q为比湿。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续）
因为当气压愈低时，1hPa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 压最低值不可能设计得太低。 而且因为气压P趋于零时，lnP便趋于无穷大， 所以图上不可能有P=0的坐标。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续）
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(四) —些特征高度及对流温度的求法
② 自由对流高度(LFC) 定义：在条件性不稳定气层中，气块受外力抬 升，由稳定状态转入不稳定状态的高度。 求法：根据地面温、压、露点值作状态曲线， 它与层结曲线相交之点所在的高度就是自由对 流高度(如图3.10的D点)。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续） 求法：通过温压点B(T=30 ℃ ， P=920hPa)，沿干绝热线上升到凝结高度 E，通过E点的湿绝热线的数值就是B点的 假相当位温(在湿绝热线上所标数值的单 位为℃， θse =94 ℃)。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续）
(6) 假湿球位温(θxw)及假湿球温度(Txw) 定义及求法：
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过程曲线 (状态曲线) 层结曲线
露压曲线
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二、温度——对数压力图的应用
(—) (二) (三) (四) (五) (六) (八) 常用温湿特征量的求法 标准等压面位势高度(Hp) 不稳定能量(E)的求法 —些特征高度及对流温度的求法 压高曲线的制法及H0和H-20的求法 —些常用稳定度指标的求法 稳定层性质的判断
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图3.10
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G
对流上限 （云顶高度）
自由对流高度LFC
D
F
对流凝结高度CCL （云底高度）
抬升凝结高度LCL 大气科学学院
C B A E
对流温度Ts （最高温度）
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(四) —些特征高度及对流温度的求法 ① 抬升凝结高度(LCL) 定义：气块绝热上升达到饱和时的高度。 (3．9)
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续） 1) 温度—压力曲线(简称温压曲线或层结曲 线)，表示测站上空气温垂直分布状况。
其作法是，将各高度上的气压、温度数据， 用钢笔——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。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续） 2) 露点—压力曲线(简称露压曲线)，表示 测站上空水汽垂直分布的状况。
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(—) 常用温湿特征量的求法
(1) 比湿(q) 定义：单位质量湿空气含有的水气质量。 求法：通过温压点B(T=30℃，P=920hPa)的露 点A(Td=21 ℃)的等饱和比湿线的值就是B点的 比湿值(在等饱和比湿线上所标数值的单位为g ／kg，q=17g／kg)。
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图上有五种基本线条，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。 它们是： 1) 干绝热线(即等位温线)，即图上的黄色实线， 表示未饱和空气在绝热升降运动中状态的变 化。
这种线上，每隔10度标出位温(θ)的数值(当气压低 于200hPa时，位温值标注在括号中)。
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(二) 标准等压面位势高度(％)（续） 然后将所求得的700~-500hPa等压面间的 厚度值和700hPa等压面的高度相加，就可 得到500hPa等压面的高度。 其它标准等压面高度也可用类似的方法求 得。
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(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 在能量。 (3.8) 求法：图3.10。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 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 围的面积，便可得到：
气块按干绝热线上升到凝结高度后，再沿湿绝热线 下降到1000hPa，这时它所具有的温度(即图3.9中 A’2点的温度)称为假湿球位温，以θxw表示。 如果气块不是下降至1000hPa，而是下降至原来的 气压值处，这时它所具有的温度(即图3.9中A’1点的 温度)称为假湿球温度，以Txw表示。
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(四) —些特征高度及对流温度的求法 ③ 对流上限 定义：对流所能达到的最大高度。 求法：通过自由对流高度的状态曲线继续 向上延伸，并再次和层结曲线相交之点所 在的高度，就是对流上限，即经验云顶 (如图3.10的E点)。
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(四) —些特征高度及对流温度的求法 ④ 对流凝结高度(CCL) 定义：假如保持地面水汽不变，而由于地 面加热作用，使层结达到干绝热递减率， 在这种情况下气块干绝热上升达到饱和时 的高度。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续） (2) 饱和比湿(qs) 定义：在同—温度下，空气达到饱和状态 时的比湿。 求法：通过温压点B (T=30℃，P=920hPa) 的等饱和比湿线的数值就是B点的饱和比 湿值(qs=29g／kg)。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续） (3) 相对湿度(f) 定义：实际空气的湿度与在同—温度下达 到饱和状态时的湿度之比值。
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(三) 不稳定能量(E)的求法
①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(单位：cm2，1cm2面积等 于74.5J／kg)。 ②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。 ③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。
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(五) 压高曲线的制法及H0和H-20的求法 ①把横坐标的温度值改为从右向左增大的 高度值，温度间隔10℃改为高度间隔 1000m。纵坐标不变。 ②将探空报告中的气压值和高度值依次点 在图上，然后连接各点，即得压高曲线。 如图3.11所示。
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(四) —些特征高度及对流温度的求法 ⑤ 对流温度(Tg) 定义：气块自对流凝结高度干绝热下降到 地面时所具有的温度。 求法：仍用前例。沿经过对流凝结高度F 点的干绝热线下降到地面，它所对应的温 度，就是对流温度(图3.10)。
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(五) 压高曲线的制法及H0和H-20的求法 为了在垂直方向上得到不同气压所对应的 高度和比较准确地计算云高、云厚、零度 层高度(H0)以及-20℃层高度(H-20)等，可 在温度—对数压力图上绘制压高曲线，其 方法是：
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图3.8
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图3.9
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(二) 标准等压面位势高度(Hp) 定义：用重力位势Φ的1／9.8所表示的高 度。 (3.7)
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(二) 标准等压面位势高度(％)（续）
求法： 先从已知的层结曲线上，求出两等压面间的厚 度。
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(四) —些特征高度及对流温度的求法
求法：仍用图3.10所示的例子。通过地面温压 点B作干绝热线，通过地面露点A作等饱和比湿 线，两线相交于C点，C点所在的高度就是抬升 凝结高度。
有时，由于考虑到地面温度的代表性较差，也可用 850hPa到地面气层内的平均温度及露点代表地面温 度及露点来求LCL。 有时，近地面有辐射逆温层，此时可用辐射逆温层 顶作为起始高度来求LCL 。
求法有两种。
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(—) 常用温湿特征量的求法（续）
(4) 位温(θ) 定义：气块经干绝热过程到达1000hPa时的温 度。 求法：通过温压点B(T=30 ℃ ，P=920hPa)的干 绝热线的数值就是B点的位温值(在干绝热线上 所标数值的单位为℃ ， θ=37 ℃)。
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其作法是，将各层上的气压、露点数据用钢 笔——点绘在图上，然后用虚线依次连接起 来，便成露压曲线。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续）
3) 状态曲线(或称过程曲线)，表示气块在绝热上 升过程中温度随高度而变化的曲线。
某—高度上气块若先经历了干绝热上升，达到饱 和后，再经历湿绝热上升的过程，则在温度—对 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 于等比湿线而画线，两线相交于—点，从交点平 行于湿绝热线再画—线，这样便作成状态曲线。
每条线上都标有饱和比湿值。 当气压值低于200hPa时，等饱和比湿值标 在括号中。
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温度——对数压力图
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等饱和比湿线(qs)
高 度
Rd C pd
1000 T( ) P
干绝热线 等位温线()
温度
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湿绝热线 假相当位温线(se)
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续） 日常分析时，在温度—对数压力图的纵坐 标上常常填写位势高度、风向、风速等记 录，并在图上绘制以下三种曲线：
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续） 2) 湿绝热线(即等θse线)，即图上的绿色虚 线，表示饱和空气在绝热升降运动中状 态的变化。
在这种曲线上，每隔10度标有假相当位温 (θse)的数值。
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—、温度—对数压力图的构造和点绘（续） 3) 等饱和比湿线，即图上的绿色实线，是 饱和空气比湿的等值线。