第二讲 part2 T-lnP的结构和绘制

假定气块起始的T=20 ℃ ， p=1000hPa，q=6g/kg， θ=20℃=293K，
水汽全部凝结后， θse= 20℃+ 15 ℃=35 ℃
即使起始的高度、温度、露点不 一样，同一湿绝热线上求得的Θ se相等
se


Lv q cp
T-lnP图的点绘
必要线条：3线 温度层结曲线 露点层结曲线 状态曲线
In Europe and Canada, the Tephigram is often the preferred diagram
Pressure
Tephigram (skewed Cpln()-skewed T)
Dry adiabat
Temperature
最早的T-lnP图
1884年，赫兹绘制了最早的TlnP图，当时主要在欧洲使用。
992 16
0
925 11 -6
924 11 -5
920 11 -14
850 7 -7
790 2 -7
775 2 -18
755 0 -15
731 1 -43
700 -1 -32
577 -10 -51
518 -17 -38
504 -18 -24
500 -19 -24
对流温度Tc (Convective Temperature)
地面露点（比湿）不变，气温逐渐升高，使大气低层负能量 面积全部消失的温度。可作为午后热对流发生的判别指标。
T>TC时，热泡可 以上升足够高并凝
结形成积云，积云 底即为CCL
积云
对流凝结高度：露点
对流温度Tc 从CCL沿干绝热下降到地面 （不是1000hPa！）时的温度
205 220 300 9999 9999 9999 9999 9999 10 9999 295 9999 9999 285 9999 265 9999 250 9999 260 9999 260 9999 300
风速
3 6 1 9999 9999 9999 9999 9999 5 9999 7 9999 9999 12 9999 26 9999 38 9999 40 9999 34 9999 26
坐标最好是实测的气象要素，如温度、压强、湿度或 其简单函数，纵坐标最好大致和高度成正比，易于形 象的了解大气的垂直结构。
图解上的各组线条，如等温线、等压线、干绝热线、 湿绝热线及等饱和比湿线，是直线或近似直线。
各组线条之间的夹角尽可能大，便于区分各种热力学 过程。
为了便于计算大气运动的能量，图解上的面积最好与 能量成正比，即是能量图解。
Convective Condensation Level－CCL
Tc时，LFC=CCL=LCL
Tc=39
17
30
T=30, CIN=323
T=32, CIN=192
T=34, CIN=90
T=Tc=39, CIN=0
105
120
195 180
135
150 165
700 hpa 10 5
345 0
15
330
30
315
45
300
60
285
75
270
90
255
240 225 210
925hpa 220 6
105
120
195 180
135
150 165
3、绘制状态曲线
初始气块先沿着干绝热线上升，达到抬 升凝结高度后，再沿着湿绝热线上升
对流凝结高度CCL
Convective Condensation Level
由于受到太阳辐射的加热作用，地面 的气块可不借助外力抬升便上升（对 流抑制为0），气块达到饱和、凝结 的高度叫做对流凝结高度
对流凝结高度CCL被看成是热对流产 生的积云的云底高度
预报中的应用：当预报的白天最高气 温高于对流温度，则当天就可能出现 热力对流云。
探空气球所走之路 实际气块所走之路
1、绘制层结曲线
温度、露点层结曲线 【意义】表示测站上空环境大气温度、露点随高
度的垂直分布情况
【求法】根据各个高度气压和温度（露点）记录， 点绘在T－lnP图中相应的位置上，然后将各点连 成折线
气压 温度 露点
1016 16 6
1000 16 0
2009.6.3 20时
－65 －44
2、风向杆的画法
58203（阜阳） 115.83 32.93
气压
996 925 850 828 812 796 770 726 700 541 500 495 424 400 302 300 271 250 234 200 198 150 105 100
风向
T-lnP图分析
T-lnP图的结构和绘制
章丽娜 中国气象局气象干部培训学院
第23期新预报员岗位培训班（2014上/武汉）
T-lnP图
热力学图解
为了分析大气的热状态以及计算大气中 某些热力过程的方便，在气象工作中常 常用到一些热力学图解，以便迅速直观 的描述大气的绝热过程
热力学图解具备的条件
(P,Td)
T (P,T)
4、特征高度和对流温度
－lnP
湿绝热线
层结曲线
_
平衡高度EL
等面积高度EAL Equal Area Level 等饱和比湿线
+
自由对流高度LFC
抬升凝结高度LCL
对流凝结高度CCL
_
(P,Td)
(P,T)
T
对流温度Tc
Equal Area Level － EAL Equilibrium Level－EL
温度
30 26 21 20 18 16 15 12 9 -9 -13 -14 -21 -25 -41 -41 -43 -40 -40 -44 -44 -56 -69 -70
露点
17 8 -2 -7
10 9
-18 -31 -30 -22 -38 -42 -49 -49 -59 -59 -63 -60 -61 -65 -65 -76 9999 9999
湿绝热线（绿色虚线）
饱和气块绝热升降所走之线， 又叫等θse线
温度直减率不是常数，平 均而言
m 6℃/ 1km
seFra bibliotekexp
Lv cp
qs Tc

θse增加
se


Lv q cp
气块中的水汽凝结或蒸发1g/kg，可使气块本身 温度变化2.5 ℃；则6g/kg水汽全部凝结，气块升 高15 ℃
干绝热过程中，比湿守恒
起始位置（1000hPa）的气块远没有达到饱和，气块沿着 干绝热线上升过程中，饱和比湿不断减小，当饱和比湿 达到8g/kg时（等于气块实际比湿），气块刚好饱和，此 时气块所在的高度为抬升凝结高度
（2）状态曲线（过程曲线）
－lnP
湿绝热线
抬升凝结高度（LCL）
等饱和比湿线
干绝热线
8gkglnp抬升凝结高度lcl干绝热线湿绝热线ptd等饱和比湿线2状态曲线过程曲线4特征高度和对流温度lnp湿绝热线ptd等饱和比湿线抬升凝结高度lcl层结曲线对流凝结高度ccl对流温度tc自由对流高度lfc平衡高度el等面积高度ealequalarealevelequilibriumlevelelliftingcondensationlevellcllevelfreeconvectionlfcequalarealeveleal对流凝结高度cclconvectivecondensationlevel热力作用所导致的凝结面地面受太阳辐射加热后易发生白天地面受太阳短波辐射加热后温度迅速增加靠近地面的空气由于热传导湍流而增温对流凝结高度cclconvectivecondensationlevel由于受到太阳辐射的加热作用地面的气块可不借助外力抬升便上升对流抑制为0气块达到饱和凝结的高度叫做对流凝结高度对流凝结高度ccl被看成是热对流产生的积云的云底高度预报中的应用
赫兹对人类最伟大的贡献在于用实 验证实了电磁波的存在。
Heinrich Hertz，1857－1894 德国物理学家
T-lnP图基本构造
基本线条：5线 坐标线：
1、等温线 2、等压线 特征线： 3、干绝热线 4、等比湿线 5、湿绝热线
-P T-lnP图的基本构造
湿绝热线 等相当位温线
压强
干绝热线 等位温线
488 -20 -25
433 -23 -27
400 -28 -32
322 -40 -45
315 -39 -55
300 -42 -73
54511（北京） 116.47 39.80 2010.10.12 20时
－32
－1
58203（阜阳） 115.83 32.93
气压
996 925 850 828 812 796 770 726 700 541 500 495 424 400 302 300 271 250 234 200 198 150 105 100
温度
等饱和比湿线 T
ln
1000 p
P
（T，P）
T
T-lnP垂直间距为何不同
x T


y
ln
p0 p
ln
p0 ln
p
p0 1000hPa
△y小
△y大
干绝热线 等位温线
θ增加
干绝热线（黄色实线）
未饱和气块绝热升降所走之线，又 叫等θ线/等熵线，根据泊松方程绘制
T T0

2009.6.3 20时
345 0
15
330
30
315
45
300
60
285
75
270
90
255
240 225 210
105
120
195 180
135
150 165
345
0
15
330
30
700hpa 10 5 925hpa 220 6
315
45
300
60
285
75
270
90
255
240 225 210
常见热力图解
T-lnP（Emagram）（中国） Skew T-lnP diagram（美国、澳大利亚） Stuve diagram（美国） Tephigram（英国、加拿大）
Emagram： Energy-per-unit-diagram的缩写，原意是单 位质量的能量图
Skew T-lnP
(
p )0.286 p0
d 9.8 ℃/ 1km
T (10p00)0.286
θ增加
等饱和比湿线 等饱和混合比线
qs增加
等饱和比湿（绿色实线）
饱和湿空气的等比湿线，反映了饱和 湿空气随着温度和气压变化的规律
qs


es(T ) p

qs( p,T )
qs增加
θse增加
湿绝热线 等相当位温线
（1）抬升凝结高度 （Lifting Condensation Level，简称LCL）
－lnP
抬升凝结高度（LCL）
等饱和比湿线
干绝热线
(P,Td)
T (P,T)
已知气块起始抬升位置的气压，温度，露点
起始位置：
P：1000hPa T：30℃， 对应饱和比湿：26g/kg Td：10℃， 对应气块实际比湿： 8g/kg
Level of Free Convection－LFC Lifting Condensation Level－LCL
对流凝结高度CCL
Convective Condensation Level
热力作用所导致的凝结面——地面受太阳辐射加热后易发生
白天，地面受太阳短波辐 射加热后，温度迅速增加， 靠近地面的空气由于热传 导/湍流而增温