第三章 基本气象要素

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2、绝热变化总结 绝热变化过程有两种情况 （1）干绝热过程
（2）湿绝热过程
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（1）干绝热过程
在绝热过程中，如果气块内部没有 水相的变化，叫干绝热过程（ 即干 空气或未饱和空气的绝热过程） 干绝热直减率 γd≈1℃/100m
dp = - ρgdz
静止大气中气压随高度的变化特点：
△Z不变的情况下，随高度增加，空气密度减小，△P随之减小。即随
高度增加，气压随高度降低的越慢。
→同一高度处，气温高的地区气压降低得比气温低的地区慢。
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三、 气压随高度的变化－方程
1. 大气静力学基本方程 2. 压高公式（Barometric height formula） 压高公式－－压力和高度间的定量关系： z2 -z1= 18400(1+ αtm)lg(p1/p2)
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（一）气温的概念
表示空气冷热程度的物理量，实质是空气分子平 均动能大小的宏观表现。 一般生活中所说的气温－－气象观测所用
的百叶箱中离地面1.5米高处的温度。
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温标
气温通常用三种温标：
（1）摄氏温标（Celsius、centigrade）温标（º C）：
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（一）气压概念
气压即大气压强，是指与大气相接触的面上， 空气分子作用在每单位面积上的力 。 在气象上，通常用测量高度到大气上界的单位 横截面积上的垂直大气柱的重量来表示。
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（二）气压的单位
百帕：hPa 毫米汞柱：mmHg 英寸汞柱：inHg 1个大气压 = 1013.25 hPa = 760 mmHg = 29.92 inHg
（二）气温变化
2、绝热变化（ Adiabatic Change ）：
空气块与外界没有热量交换，仅由于外界环境 压强变化，使气块膨胀或压缩而引起气块温度 变化。
是成云致雨的主要途径
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2、绝热变化
1）干空气温度的绝热变化：干空气在绝热过程中， 温度变化的直接原因是气压的变化。 干绝热直减率（rd）：干空气在绝热上升（下降） 过程中，每上升（下降）单位距离的温度变化。实 际工作中，常取rd=1oc/100m
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③ 气压场的基本形式
低压（Low Pressure；Cyclone） 高压（High Pressure；Anticyclone ） 低压槽（Trough） 高压脊（Ridge） 鞍形气压区（Col）
辐射：空气块之间、地气之间、云之间
传导：只要气块间有温差，就有热量传导 湍流：乱流使空气微团产生混合，气块间热量也随之得到 交换。
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水相变化：水通过相变释放热量或吸收热量，引起 气温变化。 相变产生的热量通过空气运动使得热量被传送
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（2）华氏温标（Fahrenheit）温标（º F）： （3）开氏温标（Kelvin）温标（ K）：
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（二）气温变化
1、非绝热变化(Non-adiabatic Change) 指空气块通过与外界的热量交换而产生的温 度变化
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1、非绝热变化 非绝热变化的方式
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② 标准海平面气压高度（QNE）
飞机在航线上飞行时使用
在航线飞行，按QNE拨正高度表，此时高度表指示的是气
压海拔高度而并非实际的海拔高度（除非是在标准大气
中）。它使得所有在航线上飞行的飞机都有相同的“零点” 高度,并按此保持航线规定的仪表高度飞行，避免飞机空 中相撞。
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局地气温的变化
气温的周期变化 日较差 年较差
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北京十月份气温平均日变化
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北京、广州气温的年变化
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局地气温的变化
气温的非周期变化 由于大规模冷暖空气运动和阴雨天气的 影响 而产生的温度变化，没有周期性。
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三、气温的表示
天气图上表示某台站各物理量的符号。 某时刻测到的该台站的地面气温数值（单位：摄氏温 标）。
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二、大气压强
（一）气压概念 （二）气压的单位
（三） 气压随高度的变化
（四）航空上常用的几种气压 （五）气压与高度 （六）气压随时间的变化 （七）水平气压场
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③ 修正海平面气压高度（QNH）
若采用QNH拨正高度表，则表示同一点海平面高度 的高度值；
高度表指示高度减去机场标高就等于飞机距机场跑道 面的高度。
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④ 假定零点高度
当QFE拨正值不在高度表的设计可调范围之内时，无法采用QFE拨 正，就以QNE作为拨正基准，当飞机停在道面上时，高度表指针 读数相当于场压高“0”。由于它与障碍物标高的基准面不同， 给飞行员确定超障余度造成困难。
其中 α=1/273，tm为气温
可用于标准大气条件下气压与高度间的换算，并根据这些 数据制作飞机上的气压高度表。
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单位气压高度差（h）
在铅直气柱中，气压变化1hpa时所对应的高度差，称为单位 气压高度差。
dp = - ρgdz
-dZ/dP：单位气压高度差h
h= -dZ/dP=1/ ρg
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2、飞行中常用的气压高度
① 场面气压高度（QFE） ② 标准海平面气压高度（QNE） ③ 修正海平面气压高度（QNH）
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① 场面气压高度（QFE） 为使气压高度表指示场面气压高度，需将气 压高度表的气压刻度拨正到场压值上。民航 目前不报场压。
（三）气压随高度的变化
气压随高度增加而降低：
在大气处于静止状态时，某一高度上的气压值等于其单位水平 面积上所承受的上部大气柱的重量。
随着高度增加，其上部大气柱越来越短，且气柱中空气密度越 来越小。
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（三） 气压随高度的变化－方程
1. 大气静力学基本方程（Equation of Static Equilibrium） 大气静力学基本方程（简称静力方程）表示：大气在垂直 方向上所受的作用力达到平衡时，气压随高度变化的定量关系， 即
h的大小表示气压随高度变化的快慢。
高空的h比低空的h大。 低层、高层大气密度不同 在暖的地方，单位气压高度差h比冷地方要大。 温度越高，空气密度越小
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（四）航空上常用的几种气压
1、本站气压
2、修正海平面气压
3、场面气压
4、标准海平面气压
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2、绝热变化
当饱和时空起从上升运动转为下降运动时，有两种情况 上升时产生的凝结物全部留在气块中，气块绝热上升的减温 率＝气块下降时的增温率，过程可逆，称为可逆湿绝热过程 。 气块上升时产生的凝结物全部陆续脱离气块，气块不携带凝 结物下降，当气块下降到原先的起始高度时，温度将比原来 的高。过程不可逆，称为假绝热过程。
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② 气压梯度
方向：垂直于等压面从高压指向低压 大小：沿这个方向单位距离内的气压差 用- ΔP/ ΔN表示
水平气压梯度
大小：Gn= - ΔP/ Δn 方向：垂直于等压线，从高压指向低压。
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水平气压梯度
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在天气图上，等压线的疏密程度，反 映了水平气压梯度的大小。 等压线越密，水平气压梯度越大，等 压线越稀疏，水平气压梯度越小。
（六）气压随时间的变化
气压的非周期性变化：气压变化不存在固定的周期。 实际的气压变化是这两种变化因素综合作用的结果 （主要作用，次要作用，不固定，有时双方还会互相转 化）。 热带地区，气压的周期性变化较明显； 中纬度地区，气压的非周期性变化较大。
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（七）水平气压场 水平气压场指某一水平面上的气压分布
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（六）气压随时间的变化
任何地方的气压都在随着时间的不同而改变。 气压的周期性变化： 日周期变化：
最高值：上午9－10点 最低值：下午15－16点 次高值：21－22点 次低值：次日凌晨3－4点
年周期变化：随海陆、地理纬度不同。
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将海拔高度在1500m以下的各气象观测站推算出的 海平面气压填在一张图上，绘出等压线，则可显示 海平面上的气压分布
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① 表示气压场的方法
等压线：气压相同各点的连线 等压面：曲面，气压比四周高的地方，等压面 上凸，气压比四周低的地方，则等压面下凹。
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推算到同一地点海平面高度上的气压值 。 海拨高度大于1500米的测站不推算（修正）海平 面气压 。 海平面气压用于绘制地面天气图。
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3.场面气压－QFE
aerodrome/surface pressure
场面气压一般是指离跑道面三米高(相当于飞机 重心高度)处的气压。
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1.本站气压（ station pressure ）
本站气压是指气象台气压表直接测得的气压； 由于各测站所处地理位置及海拨高度不同，本站气压 常有较大差异。
每小时测定一次。
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2.（修正）海平面气压－QNH
sea-level pressure
（修正）海平面气压是由本站气压按标准大气条件
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(五)气压与高度
1、飞机上常用的测高方法及特点
2、飞行中常用的气压高度
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1、飞机上常用的测高方法及特点
无线电高度表测高 较精确地测得飞机距地表的距离。 飞机离地后无 线电高度表就开始连续工作一直到飞机接地。
气压式高度表测高 根据气压随高度 变化原理可以表 示飞机相对高度 的高低。
7/13/2013
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温、压、湿三个 基本气象要素
气象要素
表示大气状态的物理量和物理现象通称为 气象要素。 气温、气压、湿度等物理量是气象要素 风、云、降水等天气现象也包含诸多气象 要素
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一、大气温度
（一）气温的概念 （二）气温的变化 （三）气温的表示
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2、绝热变化
2）湿空气温度的绝热变化： 对于未饱和湿空气：在绝热变化过程中，没有 水相变化，可视为干绝热过程 当未饱和湿空气上升达到饱和状态开始凝结， 就变为饱和湿空气，始终保持饱和状态的气块 所作的绝热过程，称为湿绝热过程。 湿绝热直减率（rm）：饱和湿空气绝热上升单 位距离时的温度变化。
《国际民用航空公约》附件三中，建议用着陆跑 道入口端处的气压，通常可用机场标高处的气压 代替。多在飞机起飞和着陆时使用。
场面气压由本站气压推算出来的。
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4.标准海平面气压－QNE standard atmospheric pressure 大气处于标准状态下的海平面气压称为标准 海平面气压。 值为1013.25hPa或760mmHg 用于飞机在航线上的飞行。
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（2）湿绝热过程
在绝热过程中，如果气块内部存在水相变化， 叫湿绝热过程 湿绝热直减率，用γm表示 γm= 0.4～0.7℃/100m
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实际大气中的温度变化
当气块作水平运动或静止不动时，
非绝热变化是主要的， 当气块作垂直运动时，绝热变化是 主要的。
1mmHg ≈ 1.333hPa 1hPa ≈ 0.75mmHg
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（三）气压随高度的变化
规律：
气压总是随高度递减
随高度递减的快慢程度：低层较快，高层较慢。
在近地面层中，高度每升高100米，气压约降低
12.7hPa（9.5mmHg）。
图示
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