大气垂直递减率和干绝热垂直递减率

大气垂直递减率和干绝热垂直递减率
一、引言
大气垂直递减率和干绝热垂直递减率是大气科学中的两个重要概念。

它们分别描述了在不同条件下随着高度增加，大气中温度、密度等物理量的变化率。

本文将分别介绍这两个概念的定义、影响因素、计算方法以及应用。

二、大气垂直递减率
1. 定义
大气垂直递减率（Atmospheric Vertical Decay Rate）指的是在一个固定高度范围内，某个物理量随着高度增加而发生变化的速率。

其中最常用的是温度垂直递减率（Temperature Vertical Decay Rate），通常简称为温降率（Lapse Rate）。

温降率定义为单位距离上升所引起的温度下降量，通常用K/km表示。

2. 影响因素
（1）地球表面海拔高度：随着海拔增加，大气压强下降，空气密度变小，导致温降率增大。

（2）季节和纬度：赤道地区由于日照时间长且太阳辐射强烈，导致对流层温度分布均匀，温降率较小；而极地地区由于日照时间短且太阳辐射弱小，导致对流层温度分布不均匀，温降率较大。

（3）天气和气候：晴天温降率较大，阴雨天温降率较小；夏季温降率
较小，冬季温降率较大。

3. 计算方法
通常使用两个高度点之间的平均值来计算温降率。

例如，假设在
1000m和2000m高度之间测得的两个温度分别为20℃和10℃，则
这两个高度点之间的平均温降率为（20℃-10℃）/1000m=0.01K/m。

三、干绝热垂直递减率
1. 定义
干绝热垂直递减率（Dry Adiabatic Vertical Decay Rate）指的是在
干绝热过程中，单位质量空气随着高度增加而发生的密度变化速率。

其中干绝热过程是指空气在没有水汽交换的情况下上升或下沉时发生
的过程。

干绝热垂直递减率通常用K/km表示。

2. 影响因素
干绝热垂直递减率主要受到重力加速度和空气的成分（主要是氧气和
氮气）的影响。

由于氧气和氮气的分子量相似，因此它们在干绝热过
程中的密度变化率也相似。

3. 计算方法
干绝热垂直递减率的计算方法比较简单，通常使用以下公式进行计算：γd= g/cp ≈ 9.8K/km
其中γd为干绝热垂直递减率，g为重力加速度，cp为单位质量空气
在恒定压强下的比热容。

四、应用
1. 大气垂直递减率在大气科学中有着广泛的应用。

例如，在天气预报中，通过测量不同高度处的温度来计算温降率，从而预测天气变化趋势；在航空飞行中，了解温降率可以帮助飞行员选择最合适的飞行高度。

2. 干绝热垂直递减率则主要应用于大规模大气环流的研究中。

例如，在大气模式中，通过计算干绝热垂直递减率来模拟大气上升和下沉的过程，从而推导出大气环流模式和天气系统的演变趋势。

五、结论
大气垂直递减率和干绝热垂直递减率是描述大气物理量随着高度变化的重要概念。

它们分别受到海拔高度、季节纬度、天气和气候等因素的影响。

在应用方面，它们分别用于天气预报、航空飞行以及大规模大气环流的研究中。

深入了解这两个概念对于我们更好地理解和预测天气现象以及探究大气科学问题具有重要意义。