大气静力稳定度
大气的静力稳定度
大气的静力稳定度
大气的静力稳定度是指大气对垂直运动的抑制能力。
当大气处于静力平衡状态时，一个气块受到的空气浮力和自身重力相等，则会在垂直方向上处于一个平衡位置。
当受到外力（动力或热力）的作用，气块会偏离平衡位置产生向上或向下的垂直运动。
这种偏离平衡位置的垂直运动能否继续发展，是由大气温度和湿度的垂直分布所决定的。
大气的静力稳定度有三种状态：不稳定、稳定和中性。
当气温垂直递减率γ>-1℃/100m时，大气呈不稳定状态，空气微团容易上升；当γ=-1℃/100m 时，大气呈中性状态，空气微团可以上下自由运动；当γ< -1℃/100m时，大气呈稳定状态，空气微团不易上升。
大气的静力稳定度对天气变化和气候的形成有重要影响。
例如，在早晨或晚上地面气温较低时，大气的静力稳定度较大，空气不易上升，因此污染物不易扩散；而在中午或下午地面气温较高时，大气的静力稳定度较小，空气容易上升，污染物容易扩散。
此外，大气的静力稳定度也会影响降水、雷暴等天气现象的发生和发展。
总之，大气的静力稳定度是大气的一个重要的特征参数，它对气象学研究和气象预报具有重要意义。
《大气污染控制工程》重要知识点汇总五
《大气污染控制工程》重要知识点汇总五121.大气静力稳定度大气静力稳定度是大气在静力作用下铅直方向的稳定程度。
某一气块受力作用产生向上或向下的运动以后可能有3种情况：运动逐渐减速，并有返回原位的趋势；运动逐渐加速，呈远离原位的趋势；运动既不加速，也不减速，可随处保持平衡。
第一种情况为大气稳定状态，第二种情况为不稳定状态，第三种情况称其为中性状态。
122.逆温大气温度层结一般是γ＞0，即气温随高度增加而降低，但在某些条件下也会出现γ=0或γ＜0。
通常将温度随高度增加而升高的空气层称为逆温层。
逆温层内空气铅直对流很弱，不利于污染物扩散。
高于地面的逆温层会阻挡下方的污染物向高空扩散。
所以空气污染事件大多数与逆温和静风等气象条件有关。
123.辐射逆温由于地表强烈辐射冷却形成的逆温。
晴朗少云、风速不大的夜晚，地表很快因辐射而降温，空气自下而上被冷却。
近地面空气降温多，远地面空气降温少，因而形成自地面起的逆温层。
日出后太阳辐射逐渐增强，地表升温，逆温层便自下而上逐渐消失。
辐射逆温在陆地上常年可见，冬季白天也可能出现。
在中纬度地区的冬季，辐射逆温层厚度可达200～300 m，有时可达400 m左右。
辐射逆温与大气污染关系最为密切。
124.下沉逆温由于空气下沉时受到压缩而引起的逆温。
高压区内某一空气团出现下沉运动，气压逐渐增大，气层在水平方向辐散，厚度减小。
由于气层顶部下沉距离比底部下沉距离大（H＞H′），绝热压缩升温程度比底部升温高，因而出现逆温，下沉逆温范围广、厚度大、持续时间长，一般出现在高空。
冬季下沉逆温与辐射逆温相结合，会形成很厚的逆温层。
125.平流逆温暖空气平流到冷地面上，下层空气受地面影响大，降温多，上部降温少，因而形成逆温。
海上暖空气平流到陆地上，或暖空气平流到低地，盆地聚集的冷空气上方，都可能形成平流逆温。
126.湍流逆温低层空气由于湍流混合，在混合层的上方形成逆温层。
在下部湍流混合层与上部未发生湍流混合层之间形成温度过渡的逆温层。
大气科学基础课件§5大气静力稳定度
midnight
Open question 2: How is the seasonal evolution of the air instablity?
neutral
stable
unstable
winter
Spring and autumn
summer
• 不稳定能量
• 对流不稳定及位势不稳定
(3) γs <γ<γd ，对未饱大气，层结是稳定的；但对于 饱和湿空气而言，则是不稳定的，称为“条件不 稳定”
为了区别与后来提出的“第二类条件不稳定 ”(CISK-Conditional Instability of Second Kind)，这 里的条件不稳定又被称为“第一类条件不稳定”
• 绝对稳定
向相反，表明气层层结稳定。
如果气块是干空气，或者是未饱和的湿空气
i
dT dz
d
静力稳定度判据为：
> γ = γd
<
静力不稳定 静力中性 静力稳定
• 条件不稳定
✓ 实际大气中，除了贴地气层以外，γ>γd的干绝 热不稳定是很少出现的；
✓ 饱和湿空气由于凝结潜热的释放，使气块受到的
浮力增加，即使在γ>γd的情况下，也可能出现不稳 定；
• 逆温层的作用
✓ 强对流爆发前夕，在中 低层常有逆温层的存在；
✓ 阻止水汽、热量上传， 使其在低层不断积累；
✓ 一旦逆温层被破坏（通 过地面加热、整层抬升等） ，强对流天气便会发生。
思考题
1. What is “absolutely stable”? 2. What is “absolutely unstable”? 3. What is “conditionally unstable”? 4. What is “conventionally unstable”? 5. What is dry adiabatic process and moist
大气静力稳定度判别
在天气学中，用来判断对流运动发展与否； 在污染气象学中，有助于判断湍流发展与否。
气块法模型：
令气块离开平衡位置作微小的虚拟位移， 如果气块到达新位置后有继续移动的趋势，则此气层的大气 层结是不稳定的。它表明稍有扰动就会导致垂直运动的发展； 如果气块有回到平衡位置的趋势，则这种大气层结是稳定的； 如果气块既不远离平衡位置也无返回原平衡位置的趋势，而 是随遇平衡，就是中性的。
或超过热对流下限温度，那么当天气温就可能达到或超过对流下限温度，产
生热雷雨可能性比较大。
（4）挟卷过程对稳定度影响
观测表明，对流云内的温度递减率一般 都大于湿绝热降温率而与云外温度递减率 接近；云内含水量也比按绝热过程计算的 小；云顶高度则比计算的低。
这说明对流云的发展不是孤立的，云内
外空气有强烈的混合，云外空气进入云内 的过程通常称为挟卷过程。
T g ( d ) d T z T z c p
此判据能定性的反 映对流发展的基本条件，
se se ( ss ) z T
广泛应用在天气预报、
云雾物理及相关的污染 气象学的研究中。
2018/7/15
2 条件性不稳定 01
因此很重要
（1）未饱和情况及下沉逆温
若气层升降过程中始终保持未饱和状态时，稳定度的变化
（1） ΓV 1
γd
大气中通常是这种层结，讨论重点内容。当整层气层下沉
且伴随有横向扩散（水平辐散）时，例如北半球反气旋，气层趋向稳定，甚
至可能形成逆温层；若整层气层被抬升且伴有水平辐合时，例如北半球气旋， 气层稳定度减小。 （2） ΓV 1 不变。 （3）
条件性不稳定也是一种 潜在不稳定。 条件性不稳定只要有局 地的热对流或动力因子 对空气抬升即可，因而 往往造成局地性的雷雨 天气。
大气科学基础课件§5大气静力稳定度
对饱和湿空气而言
'
dT dz
s
静力稳度定判椐为：
>
静力不稳定
γ = γs <
静力中性 静力稳定
综合未饱和及饱和湿空气的静力稳定度判椐，有以 下3种情况：
(1) γ> γd ，对未饱和以及饱和大气，层结均不稳定 ，称为“绝对不稳定”；
(2) γ< γs ，对未饱和以及饱和大气，层结均稳定， 称为“绝对稳定”
在实际天气预报中，以下几种情况常值得注意： ✓ 在高层冷中心或冷槽与低层暖中心叠置的区域，
可能会有雷暴的发生；
✓ 冷锋过山时，若背风坡低层由暖湿空气控制，常 有雷暴的发生（夏季太行山东侧常出现此情形）
✓ 高层干平流与低层湿平流叠置的区域，常有雷暴 发生；
✓ 冷空气入侵后，如果低层有浅薄热低压接近或者 有显著的暖平流时，容易诱发雷暴发生。
• 逆温层的作用
✓ 强对流爆发前夕，在中 低层常有逆温层的存在；
✓ 阻止水汽、热量上传， 使其在低层不断积累；
✓ 一旦逆温层被破坏（通 过地面加热、整层抬升等） ，强对流天气便会发生。
思考题
1. What is “absolutely stable”? 2. What is “absolutely unstable”? 3. What is “conditionally unstable”? 4. What is “conventionally unstable”? 5. What is dry adiabatic process and moist
(1) 开始时气块的上下端 都按照干绝热上升
(2) 由于气层底部湿度较
P
大而先达到饱和状态
，按湿绝热上升，温
大气静力稳定度判别
注意：大气层结稳定度只是用来描述大气层结对于气块的垂直运动起什么影 响（加速、减速或等速）的一个概念，
这种影响只有当气块受到外界的冲击力以后才能表现出来，它并不表示 大气中已经存在的垂直运动状态
4
1 大气静力稳定度判定法（气块法）
（1） 基本判别式 （2） 静力稳定度判据
5
19
ln p
ln p
ln p
+ s
-F
LCL d
s - LCL
d
+ s
自由对流高 度LFC
CCL
d
潜在不稳定 T 绝对稳定
T 绝对不稳定 T
潜在不稳定型：上升气块路径（状态）曲线与层结曲线有几个交点，既有正面积，又有负 面积。对流有效位能大于对流抑制能量，是真潜不稳定型；反之为假潜不稳定型；
绝对稳定型：上升气块路径（状态）曲线始终在层结曲线左边，全部是负面积区，即全部 是对流抑制能量CIN；
绝对不稳定型：上升气块路径（状态）曲线始终在层结曲线右边，全部是正面积区，即全 部是对流有效位能CAPE；
20
（3）热雷雨的预报
热雷雨是指气团内因下垫面（森林、沙地、湖泊）受热不均匀，由热力抬升 作用形成的雷雨。
图5.6是一个向阳坡地上热力对流气块-“热泡”形成和上升的示意图，热泡 用等位温线表示。热泡在浮力作用下不断从源地脱开，漂浮于空气中，并不断 和外界空气混合。当大气处于不稳定或潜在不稳定而且低层大气具有充沛的水 汽时，这些“热泡”就能不断上升膨胀增大，达到凝结高度以上形成为积云胚 胎。
2、层结大气所具有的这种影响垂直运动的特性称为大气静力稳定度，也称 层结稳定度
在天气学中，用来判断对流运动发展与否； 在污染气象学中，有助于判断湍流发展与否。
大气静力稳定度matlab
大气静力稳定度matlab1.引言1.1 概述大气静力稳定度是指在大气中物体在静止状态下受到的稳定力的性质和特征。
它是研究大气环境中物体静力平衡的重要参数，能够描述物体在大气中受到的平衡力的大小和方向。
了解大气静力稳定度对于设计和工程领域具有重要意义。
在很多工程项目中，如高层建筑、桥梁、天线塔等，大气静力稳定度都是必须要考虑的因素。
它直接关系到建筑物的结构安全和稳定性。
如果大气静力稳定度不足，建筑物在强风、地震等外力的作用下可能发生倾斜、破坏甚至坍塌的情况。
因此，了解大气静力稳定度的概念和计算方法对于工程结构的设计和风险评估具有重要意义。
本文将首先介绍大气静力稳定度的概念和意义，包括对其进行定义和解释，以及在实际工程中的应用场景和意义。
随后，文章将详细探讨大气静力稳定度的计算方法，涵盖了基本的理论原理和数学模型。
通过对大气静力稳定度的计算，可以对工程结构的稳定性进行评估和预测，从而采取相应的措施来确保其安全性和可靠性。
最后，本文将进行总结，并展望大气静力稳定度的应用前景。
大气静力稳定度的研究不仅对于目前的工程项目具有重要影响，也对于未来的建筑设计和风险评估提供了新的思路和方法。
希望通过本文的研究，能够为相关工程领域的专业人士提供有益的参考和指导，促进建筑安全和可持续发展的进程。
1.2文章结构文章结构的设计对于一篇文章的组织和阅读具有重要的指导作用。
本文的文章结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 大气静力稳定度的概念和意义2.2 大气静力稳定度的计算方法3. 结论3.1 总结3.2 对大气静力稳定度的应用前景展望在本文中，文章结构的设计旨在以一种清晰有序的方式呈现所述内容，使读者能够更好地理解大气静力稳定度的概念和意义，了解其计算方法，并对其应用前景展望进行总结。
1.3 目的本文的主要目的是研究和分析大气静力稳定度的计算方法，并探讨其在实际应用中的意义和潜在前景。
大气静力稳定度
气象服务可以为农业种植提供专业的 大气静力稳定度监测和预报服务，帮 助农民科学种植，提高农业生产效益。
大气静力稳定度会影响作物的生长和 发育，进而影响农业产量和品质。
感谢观看
THANKS
特性
大气静力稳定度决定了大气的对流特 性，影响天气变化和气候的形成。
大气静力稳定度的影响因素
温度
风速
温度梯度是大气静力稳定度的主要影 响因素，温度梯度越大，大气的静力 稳定性越差。
风速对大气静力稳定度的影响较小， 但风速较大时，可以改变温度和湿度 的梯度，从而影响大气的静力稳定性。
湿度
湿度梯度对大气静力稳定度也有影响， 湿度梯度越大，大气的静力稳定性越 差。
利用四维数据同化技术，将不同时刻、不同地点的观测数据与模型数据进行融 合，提高大气的静力稳定度分析的时空分辨率。
06
大气静力稳定度的实际应用
天气预报
天气预报是利用大气静力稳定 度等气象参数来预测未来天气 变化的过程。
大气静力稳定度决定了大气的 对流能力，对天气预报的准确 性具有重要影响。
在预报雷暴、降水、大风等对 流天气时，需要特别关注大气 静力稳定度的变化情况。
大气静力稳定度的分类
绝对不稳定
当大气的温度随高度增加而升高时，称为绝对不稳定。这种情况 下，空气容易发生对流，形成上升气流。
绝对稳定
当大气的温度随高度增加而降低时，称为绝对稳定。这种情况下， 空气不易发生对流，形成下沉气空气 的对流特性不明显。
空气质量预测与管理
空气质量预测是利用大气静力稳定度等气象条件 来预测未来空气质量状况的过程。
大气静力稳定度会影响污染物的扩散和稀释，进 而影响空气质量。
在制定空气质量管理措施时，需要考虑大气静力 稳定度的状况，以采取有效的应对措施。
大气静力稳定度判别
由气块运动方程
Tv ¬ Tve dw =g dt Tve
1 2 1 2 w ¬ w0 = ΔE k = 2 2 Tv ¬ Tve (g dz ∫ Tve z0
z
推导出动能方程
上式右边表示净浮力将单位质量空气从z0移到z所作的功； 上式左边表示转化成气块动能增量； 若气块温度高于环境温度，则净浮力为正，气块的垂直运动动能不断增 加；反之，净浮力为负，气块动能将减小。 由于气块上升时的温度变化是确定的，因此浮力的正负取决于厚气层温 度层结。
气层不稳定能量
02
03 04
条件性不稳定类型
热雷雨预报
夹卷过程对稳定度影响
观测表明，热带地区自地面以上到约15公里高度处，平均来看，都是处于 条件性不稳定状态。其它地区大气层结也大多是条件性不稳定。
注意：在讨论厚气层时（或自地面以上对流层整层大气），大气温度垂直 分布很复杂，大气垂直减温率不是常数；气块不再是作微小虚拟位移，而是 作有限虚拟位移，离开平衡位置的未饱和气块可能上升达到凝结而成为饱和
气块，这就增加问题难度。
（1）不稳定能量法
不稳定能量定义：
气块在上升过程中，因各高度大气层结不同：若是正浮力，则对气块作 功，并将转化成气块运动动能；若是负浮力，则气块对负浮力做功，运动 受到抑制，气块将减速。 气块在垂直运动中动能增量，可以认为是由气层中所储存一部分能量转 化而来，这部分可以转化的能量一般称为气层的不稳定能量。 气层不稳定能量的大小和正负是大气层结是否稳定的标志。
对流抑制能量CIN：在LFC高度以下的负面积区；其意义是处于大气底 部气块要到达自由对流高度（ LFC ），至少需从其它途径获得能量的下 限。
对流凝结高度（CCL）：层结曲线与等饱和比湿线的交点。空气块经过 对流凝结高度后将沿假绝热过程继续上升。
第七章大气静力稳定度和不稳能量第一节稳定度
880 17
700 -1
600 -18
500 -25
第一项：气块在起始高度时内外温差引起的 垂直加速度。 第二项：周围大气的温度递减率和气块本身 温度递减率的差别而引起的垂直加速度。 大气稳定度基本判别式：
dT T0 T0 r z dz dz g Tz dT r z dz dw T0' T0 dz 整理 : g g dt Tz Tz
(
rd
0)
t℃
1 dw g (r rm ) dz dt Tz
②、气块作湿绝热运动时，大气稳定 度的判据。
1 . r rm
1 dw 0 大气层结不稳定 dz dt
-lnp rm -lnp rm
-lnp rm r t℃
r
r 2)、 r=rm 中性 t℃
r<rm
t℃ 稳定
说明：气层对湿绝热运动的气块是 不稳定的。
( se 0)
se ( 0)
se ( 0)
③、结合干、湿绝热过程，大气稳定度判据。
1 . 当r rd (r rd rm ) 大气绝对不稳定和 se 0) ( 0
1、定义：气块受到垂直方向上扰动后，大气层结 使气块具有返回或远离平衡位置的趋势和程度。 二、判断稳定度的基本方法——气块法
复习：
r.rd .rm
Z
r ：实际大气温度随高度的变化率。 r 曲线：实际大气温度随高度的变化曲线。 r
的数据由探空资料获得
r 曲线
T
rd
：干空气或未饱和的湿空气作绝热上升或下降时温度随高 度的变化率。
说明：气层对干绝热垂直运动的气块显不稳定 t℃
《大气静力稳定度》课件
2
大气静力稳定度在农业生产中的应用
农作物生长需要适宜的气候条件，稳定度对农业生产至关重要。
3
大气静力稳定度在环保领域中的应用
环境污染和空气质量监测需要考虑大气的稳定性。
总结
大气静力稳定度的研究对多个领域都具有重要意义，并且值得进一步探索。
参文献
相关文献的引用可以提供更深入的了解。
《大气静力稳定度》PPT课件
# 大气静力稳定度 ## 一、概述 - 什么是大气静力稳定度？ - 为什么需要研究大气静力稳定度？
大气静力稳定度的计算方法
大气静力稳定度的定义
静力稳定度是描述大气中空气质 量分布不均匀性的物理指标。
稳定度的计算方法
稳定度通过计算空气质量的垂直 温度递减率得出。
不同稳定度计算方法的比较
不同方法在描述大气稳定度时考 虑了不同的因素，根据需要选择 适合的方法。
影响大气静力稳定度的因素
湿度的影响
湿度影响空气质量的密度和稳定性。
温度的影响
温度决定了空气流动的速度和稳定性。
风速的影响
风速对空气的混合和稳定度有直接影响。
大气静力稳定度的应用
1
大气静力稳定度在建筑物设计中的应用
了解大气的稳定度有助于设计建筑物的通风和空调系统。
第6章 大气静力稳定度
02
03 04
条件性不稳定类型
热雷雨预报
夹卷过程对稳定度影响
观测表明，热带地区自地面以上到约15公里高度处，平均来看，都是处于 条件性不稳定状态。其它地区大气层结也大多是条件性不稳定。
注意：在讨论厚气层时（或自地面以上对流层整层大气），大气温度垂直 分布很复杂，大气垂直减温率不是常数；气块不再是作微小虚拟位移，而是 作有限虚拟位移，离开平衡位置的未饱和气块可能上升达到凝结而成为饱和
dw 0 ，说明若气块比周围（环境）空气冷时，可 2、当 T Te 时，则 dt 获得向下的加速度；
0 ，说明气块与周围（环境）空气无温差时， 3 、若 T Te 时，则 dt 气块的垂直加速度为零。
dw
2017/5/10
（2）静力稳定度判据
1）薄气层定义：气层的厚度足够薄，以至于气层的 Te z 为常数，则称该气层为薄气层。
或超过热对流下限温度，那么当天气温就可能达到或超过对流下限温度，产
生热雷雨可能性比较大。
（4）挟卷过程对稳定度影响
观测表明，对流云内的温度递减率一般 都大于湿绝热降温率而与云外温度递减率 接近；云内含水量也比按绝热过程计算的 小；云顶高度则比计算的低。
这说明对流云的发展不是孤立的，云内
外空气有强烈的混合，云外空气进入云内 的过程通常称为挟卷过程。
条件性不稳定也是一种 潜在不稳定。 条件性不稳定只要有局 地的热对流或动力因子 对空气抬升即可，因而 往往造成局地性的雷雨 天气。
对流性不稳定的气层形成积状云（对流云），甚至产生对流性降水。观测
表明，最可能产生强对流的是低层暖湿、高层干燥的具有条件性不稳定层结
的气层，其温度曲线和露点曲线呈现“喇叭口”性质。 对流层内全球平均位温随高度增加，故对干空气或未饱和湿空气而言，大 气层结的平均状态是稳定的。 在热带地区上空，对流层的中、低层（约700hPa以下）存在相当位温梯度
第二章大气静力稳定度
? 热力不稳定 的强度只与初始对流强度有关， 与 对流能否发展和维持无关
? 动力不稳定层结是对流能否发展和维持的关键因素 ---其 核心因素就是水平切变（涡度）和垂直切变
? 动力不稳定大体可分为四类：惯性不稳定（与涡度或水 平风切变对应）、 K-H不稳定(开尔文-亥姆霍茨不稳定 ，与垂直切变对应 )、 对称不稳定（ SI，又称斜升不稳 定---与干空气的水平切变环境中的垂直切变对应）、条 件性对称不稳定（ CSI，湿空气中的斜升不稳定）
条件不稳定判据
绝对不稳定(干绝热不稳定)
绝对稳定
绝对稳定
条件性不稳定
4、对流性不稳定
? 气块理论——气层本身是静止的。实际大气常被 整层抬升 （如气流过山，空气沿着锋面抬升）
? 不论气层原先的层结稳定性 如何，在其被抬升达 到饱和后，如果是稳定的，称为对流性稳定，如 果不稳定，称为对流性不稳定，如果中性，称为 对流性中性。
第二章 大气静力稳定度
湖北分院 业务培训部 徐丽娅
主要内容
? 1、气块法 ? 2、静力不稳定
2.1静力稳定度的概念 2.2静力稳定度的判据 2.3条件性不稳定 2.4对流性不稳定
（不）稳定性
任何一个物体的（不）稳定性可分为 3种不同的状态
大气的不稳定性
? 大气的不稳定性或者稳定性，是指处于某种平衡 状态下的气流受到一个扰动后，扰动增强或者减 弱的趋向。
静力稳定度分类
不稳定 静力 中性
稳定 如果气层中任选一气块，气块受到垂直方向的冲击力 气块加速浮升——层结 不稳定 ：促进 气块垂直运动 气块等速运动——层结 中性 ：不促进 /不抑制 气块垂
直运动 气块回归原位——层结 稳定 ：抑制 气块垂直运动
大气静力稳定度名词解释
大气静力稳定度名词解释嘿，你知道大气静力稳定度吗？这可不是个简单的玩意儿啊！就好像你站在平地上和站在摇晃的独木桥上的感觉完全不同一样，大气静力稳定度就是描述大气这种“状态”的一个概念。
比如说，有时候大气就像个安静的乖孩子，很稳定，垂直运动很难发展起来，这就是稳定的大气静力稳定度啦。
想象一下，平静的湖面，没有什么波澜，这就是一种稳定的状态嘛。
但有时候呢，大气又像个调皮的孩子，特别容易有垂直运动，一点就着，这就是不稳定的情况啦。
好比一堆干燥的树叶，稍微有点火星就可能燃烧起来。
咱再深入点理解哈，当空气团受到外力作用被迫上升或下降时，如果它回到原来位置的趋势很强，那就像被紧紧拉住的弹簧一样，这就是稳定状态呀！要是空气团一离开原来位置就撒欢似地跑远了，那就是不稳定啦！你说神奇不神奇？咱举个例子啊，在一个大热天，地面被太阳晒得滚烫，靠近地面的空气受热就会变得不稳定，容易往上窜，这时候就可能形成对流天气，说不定就突然来一场雷阵雨呢！而在一些寒冷的天气里，大气就比较稳定，没那么容易有大的波动。
大气静力稳定度可不是孤立存在的哦，它和很多因素都有关系呢。
就像你和你的朋友们相互影响一样，温度、湿度、气压等等都会影响它。
它对天气的形成和变化有着至关重要的作用呢！你想想，如果大气一直很稳定，那可能天天都是大晴天，多无聊啊！但要是不稳定，就有各种惊喜或者惊吓等着我们啦，像突然的暴风雨、美丽的彩虹等等。
所以啊，大气静力稳定度可真是个神奇又重要的概念，它就像个幕后的大导演，操控着天气这场大戏呢！咱可得好好了解了解它呀！我的观点就是，大气静力稳定度太有意思了，值得我们深入去探究，去发现它更多的奥秘！。
第五章 大气静力稳定度
稳定气层：
气块在受扰后， 有一铅直虚位移，若 气块到达新位置后有 返回原来位置的趋势， 则为稳定气层；
中性气层：
气块在受扰后，有一 铅直位移，若气块到达新 位置后既无离开又无返回 原来位置的趋势，则为中 性气层；（随遇平衡）
不稳定气层：
气块在受扰后，有一铅直 虚位移，若气块到达新位置 后有离开原来位置的趋势， 则为不稳定气层；
1、当 T T e 时，则 暖时，可获得向上的加速度。 d w 2、当 T T e 时，则 d t 0。说明若气块比周围空气 冷时，将获得向下的加速度。 d w 3、若 T T e 时， d t 0 。说明气块与周围空气无温 差时，气块的垂直加速度为零。
d w 0 。说明若气块比周围空气 d t
不稳定 中性 稳定
-㏑P
γd
γ T
γ
γd T
稳定大气
-㏑P
不稳定大气
γd
γ T
中性大气
现举例说明：设有A、B、C 三团空气，均未饱和，其位置都在 离地200m的高度上，在作升降运动时其温度均按干绝热直减率 变化，即1℃/100m。而周围空气的温度直减率γ分别为 0.8℃/100m、1℃/100m 和1.2℃/100m，则可以有三种不同的 稳定度（图2· 25）：
T T d w v ve B g d t T ve
单位质量 空气净浮力
考虑净浮力做功以及气块动能变化
T T d w v ve d z g d z d t T ve
5.2.1气层的不稳定能量（2）
利用dz=w dt ，由z0到z积分 ：
z T T 1 2 12 v ve w w Δ E g d z 0 k z 2 2 T 0 ve 右边：净浮力将单位质量空气从z0移到z所作的功。 左边：转化成气块的动能增量，以Ek表示 若气块温度高于环境温度，则净浮力为正，气块 的垂直运动动能不断增加；反之，净浮力为负， 气块的动能将减小。 由于气块上升时的温度变化是确定的，因此浮力 的正负取决于厚气层的温度层结。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一.问题的引入
对大气静力能见度的分析研究是天气分析预报工作 的一项重要内容。 如各种雾，层状云，连续性降水等都在较为稳定的 大气中发生； 对流云，阵性降水以至于龙卷，雷电和冰雹等强对 流天气现象，都是在不稳定的大气中发生。
二.知识点介绍
Pro.什么是大气静力稳定度?
大气静力稳定度（static stability of atmosphere） ， 表示大气层结 特性对气块铅直位移影响的趋势和程度，又称大气层结稳定度和 大气铅直稳定度。
z
dz
T,P,ρ
T， P， ρ
Z0
T0，P0，ρ 0
T0， P0， ρ0
（1）未饱和气层
气块经垂直位移△Z后 温 度为：T T0 dz
气层在垂直位移△Z处的 气温为：
T T0 z
dw g ( d ) z dt Tv
可见，对于作干绝 热运动气体来说， 大气层结稳定度取 决于与 的对比
微气层静力稳定度的判据
基本判别式： dw a (ρ 1) g dt ρ 将状态方程带入，并利用准静态条件 p p 上式可变为： dw T T g
dt Tv
由此可见，气块是否获得加速度 与气块温度和环境温度的差 T T 有关
↑ ↓ ↑↑
v
a
v
a
a=0
↑
气块法
假定：1）气层始终静止；2）气块是个封闭 绝热系统；3）满足准静力条件。
绝对稳定气层
条件不稳定气层
绝对不稳定气层
m
d
六.参考资料
1.沈春康, 大气热力学. 气象出版社, 1983 2.网上资料
七.好的想法
认真看书+总结归纳
处于静力平衡状态的大气中，一些空气团块受到动力因子或热力因子的 扰动，就会产生向上或向下的垂直运动。这种偏离其平衡位置的垂直运动能
否继续发展，是由大气层结所决定的。层结大气所具有的这种影响垂直运动 的特性称为大气的静力稳定度，也称层结稳定度。 大气稳定度是表示大气层结对气块能否产生对流的一种潜在能力的量度。 在天气学中用来判断对流运动发展与否；在污染气象学中，有助于判断湍流 发展与否。
概念分析
1、大气层结是指大气中温度和湿度的垂直分布。
2、大气层结稳定度简称大气稳定度，是指大气层结是否有利于对流， 湍流运动发展的度量。分为静力稳定度和动力稳定度。
3、大气（层结）静力稳定度
在处于静力平衡的气层中，假设一些空气团块产生了垂 直运动，如果大气层结促进这种偏离其平衡位置的垂直 运动的发展，则称该气层的大气层结是静力不稳定的； 相反，如果抑制这种垂直运动的发展，则称该气层的大 气层结是静力稳定的；如果既不促进也不抑制，则称该 气层的大气层结是中性的。
d
-㏑PγdγFra bibliotekTγγd T
＜
d
稳定大气
-㏑P
＞ 不稳定大气
d
γd
γ T
＝
d
中性大气
同样，可以利用气层位温的垂直变化率作为 未饱和气层稳定度的判据
（d ） Z T 成正比
（2）饱和气层
含液态水的饱和气层
> = <
m
不稳定 中性 稳定
不含液态水的饱和气层 气块绝热上升时温度按湿绝热直减率变化；下降时按干绝热 直减率变化
三.重难点问题
对微气层静力稳定度的判断：
1.干绝热直减率和位温的垂直变化率（未饱和气层）
2.湿绝热直减率和假相当位温垂直变化率（饱和气层）
四.问题的思考
1.判断气层状态（未饱和，饱和（含液态水，不含液态水）） 2. γ与
和
d
m
的比较
五.知识图谱
饱和且含液态水，不稳定 饱和且含液态水，中性 饱和不含液态水， 饱和不含液态水， ↑不稳定 ↑中性， ↓中性 ↓稳定 未饱和，中性 未饱和，稳定 饱和且含液态水：不稳定 饱和不含液态水： ↑不稳定 ↓稳定 未饱和，稳定