对流参数计算公式及说明

风暴相对螺旋度 （SRH）
J/kg
螺旋度的简化形式。在强风 暴发生前，涡度的垂直分量 一般比风的垂直切变小一 个量级以上；在强天气发生 之前，垂直速度本身及其在 水平方向上的变化不大。 综合反映了对流有效位能 和风暴相对螺旋度的共同 作用。 反映垂直风切变与静力不 稳定两者之间的某种平衡 关系。
h v sr
D es e
q 0.622 e p 0.378e
饱和比湿（QS）
克/克
==
qs 0.622
es p 0.378es
混合比（R）
克/克
e r 0.622 pe
相对湿度（RH）
//
RH e / es
虚温（TV）
K
Tv (1 0.61q)T
位温（TH）
qlz qsb qsz
气 块绝 热抬 升至 饱 和时的温度
绝热比含水量（QL）
克/克
度
抬升凝结温度（TC）
tc to
t 0 t d0 0.976 8.33 10
4
(237.3 t d 0 ) 2 273 t d 0
0.976
抬升凝结高度（PC）
hPa
气 块绝 热抬 升至 饱 和时的高度
WINDEX 5[Hm RQ (2 30 QL 2Qm )]0.5
其中 H M ：0℃层距地高度(AGL)，以 km 为单位； R Q ＝Q L /12，但不能大于 1（g/kg） ：地面与 ；Γ 0℃层之间的直减率（℃/km） L ：近地面 1km ；Q 层厚度内的平均混合比（g/kg） M ：0℃层处混 ；Q 合比（g/kg） 。
一般在对数气压坐标中温 度和对数气压为线性，用 此关系求解。 一般在对数气压坐标中温 度和对数气压为线性，用 此关系求解。
平衡高度（PE）
hPa
对流凝结高度
hPa
等饱和比湿线和状态线交 点高度。
对流凝结温度
度
地 面气 块受 辐射 加 热 作用 升温 而可 产 生对流。
==
等饱和比湿线和状态线交 点高度处干绝热下沉至地 面时的温度。
du dv u sr dz dz
z 0
H s r Vxy C · xy dz
H s r [(ui 1 cx )(vi cy ) (ui cx )(vi 1 cy )]
i 0 1
风暴移动速度以平均风速 75％的速度，移向平均 风右侧的 30o 方向（以下标记为 30 R75） 。平均风 向、 风速选用地面、 850、 700、 500、 和 200 hPa 300 的风计算。
Z LFC
对流抑制能量 （CIN） J/kg
见公式与备注
Te Tp Tb
K 指数（K） 沙氏指数（SI）
// //
== 850hPa 气 块 绝 热 上 升 至 500hPa 时与环境的温度差
K T850 T500 Td 850 T Td 700 SI T500 T850
(1g cm3 ) ； 1hPa 100千克 米1 秒2
强天气威胁指数 （SWEAT） 经验公式，综合反映了中低 层热力稳定度特性及适宜 风暴发生动力环境对风暴 发生所产生的共同作用。
SWEAT 12 D 20 TT 49 2 f8 f5 125 S 0.2
hPa hPa 克/克
== == ==
6.112 10 237.3t （水） ，
7.5t
6.112 10 265.5t （冰）
9.5t
t 为温度（度）
距空气饱和所差的水汽压 水汽质量占空气总质量的 比例 饱和时水汽质量占空气总 质量的比例 水汽质量与干空气的质量 比例 空气中水汽含量与空气在 同温度下饱和时水汽含量 之比 在湿空气的状态方程中， 由于水汽的存在，原是对 气体常数的修正，经过变 换后，已转嫁为对绝对温 度 T 的修正。订正后的温 度称作绝对虚温。
D＝850hPa 露点温度(℃)， D 是负数， 若 此项为 0； ， TT 为全总指数，若 TT 小于 49，则 20(TT－49) 项等于 0； f 8 ＝850hPa 风速(海里/小时)； f 5 ＝ 500hPa 风速(海里/小时)；S＝sin 500 850 ，
500 与 850 分别代表 500hPa 风向与 850hPa 风向；
K
与 饱和 气块 对应 的 湿静力温度
Ts T
g L Z qs c pd c pd
单位质量饱和空气每上升 1hPa 所凝结出的液态水。 气块绝热过程中假设凝结 出的液态水不离开气块 时，气块的液态水含量
克 /(hPa 克)
q T LR c p RvT F s ( ) p c p RvT 2 q s L2
K
Tw T
L(rs (Tw ) r ) c pd
1000 R / C pd ) exp[ Lqtw /(C pd Tw )] p
湿球位温（THW）
K
ew Tw (
T T
湿静力温度（TSIG）
K
g L Z q c pd c pd
饱和湿静力温度 （TSIGS） 凝结函数（F）
2
MDPI e max e min / CT
Ic e500 e850 BIc ( se min se max )
* I L [ se500 0 ]
* I LC ( se 500 se 0 ) ( se 500 se 850 )
要素
对流有效位能 （CAPE）
单位
J/kg
定义
见公式与备注
计算公式
CAPE g CIN g
Z EL
备注（含义、意义）
( Tvp Tve Tve dz )dz
气块过程中所有因温度差异形成的正浮力对气块 所做的功，利用埃玛图求解时一般在气压坐标下 离散求解更易。 地表气块上升至自由对流高度之前所必须的外界 能量。一般也在气压坐标下求解。 综合反映中低层垂直降温、低层露点及温度露点 差的物理量；用于暴雨预报较好。 条件不稳定指数， 反映 850hPa 气块移动到 500hPa
考虑了水汽、液态水的等 熵过程中与位温有类似性 质的一个物理量
假相当位温（THSE） K
气 块沿 干绝 热线 上 1000 R / C pd ) exp[ Lq /(C pd Tc )] 升到凝结点， 然后沿 ep Tc ( pc 湿绝热线上升， 等到 水汽全部凝结殆尽， 1000 0.2845(10.28 r ) 3376 ) exp[r(1 0.81r )( * 2.54)] 再 沿干 绝热 线下 降 ep T ( p T 到 1000hPa 时的温 度 在 某一 温度 下的 饱 和 气块 所对 应的 加 相当温度 气 块等 压绝 热蒸 发 冷 却至 饱和 时所 具 有的温度 湿 球过 程后 湿球 温 度 所对 应的 相当 位 温 与静力能（显能、位 能、潜能之和）相对 应的温度
最后一项 125(S＋0.2)在下列 4 个条件中任一条件 不具备时为零： 850hPa 风向在 130 ～ 250 之间； 500hPa 风向在 210°～310° 之间；500hPa 风向减 850hPa 风向为正；850hPa 及 500hPa 风速至少等 于 15 海里/小时。 大 风 指 （WINDEX） 数 经验公式，反映了中低层 温、湿特性对地面大风可能 产生的共同作用。
能量螺旋度（EHI）
m 4 · 4 s
EHI CAPE H sr /160000
H s r 为低空 0 至 2km 的螺旋度。EHI＞2 时，发
生强对流的可能性极大 即低层 0-6km 之间的密度加权平均风与 0-500m 近地面层平均风的差。强对流天气可以发生在弱 的垂直风切变结合强静力不稳定或相反的环境
深对流指数（DCI）
//
见公式与备注
DCI (T850 Td 850 ) LI
修正的深对流指数 （MDCI） 微下击暴流日潜势 指数（MDPI） 对流稳定度指数 （IC） 最佳对流稳定度指 数（BIC） 条件性稳定度指数 （IL） 条件-对流稳定度指 数（ILC）
// // // // //
要素
水汽压（E）
单位
hPa
定义
==
计算公式
6.112 10
7.5t d 237.3t d
备注（含义、意义）
（水） ，
6.112 10
9.5t d 265.5t d
（冰）
， t d 为露点温度（度）（是 温度的唯一函数， 注意水、 冰面公式不同）
饱和水汽压（ES） 饱和差（D） 比湿（Q）
273 t c Rd pc p0 ( ) 273 t 0
C pd
计算时用到抬升凝结温度
自由对流高度（PF）
hPa
气 块绝 热抬 升时 受 == 环境的浮力为零， 在 此高度上浮力为正。 气块绝热抬升， 若存 == 在环境正浮力作用， 此后， 环境正浮力在 此高度上变为零， 并 在 此高 度之 上皆 为 负。 地 面气 块受 辐射 加 == 热作用而产生对流， 出现凝结的高度。
K百度文库
气块干绝热上升 （下 降） 1000hPa 时的 至 温度
1000 R / C pd T( ) p
干绝热过程中位温守恒
虚位温（THV）
K
1000 c pd v Tv p
绝热、 多相态共存时 的温度守恒量
Rd
相当位温（THE）
K
p R /(c c r ) Lv r rR /(c c r ) e T ( 0 ) d pd 1 t ( RH ) v pd 1 t exp pd (c pd c1 rt )T
时的不稳定状况。 T850 为 850hPa 空气块绝热抬升
至 500hPa 时的温度。 条件不稳定指数， 反映地面气块移动到 500hPa 时
抬升指数（LI）
//
地表气块绝热上升至 500hPa 时与环境的温度差
LI T500 Tsuf
的不稳定状况。 Tsuf 为地表空气块绝热抬升至
500hPa 时的温度。 考虑到地面状况后对 K 指数进行的修正，一般修 正后的 K 指数比原 K 指数要大。 综合反映低层（850hPa）温湿特性及中地层条件 稳定度的参数
修正的 K 指数 （MK） //
见公式与备注
mK T0 T850 / 2 Td 0 Td 850 / 2 T500 T Td 700
见公式与备注 见公式与备注 见公式与备注 见公式与备注 见公式与备注 见公式与备注
MDCI (T850 Td 850 ) / 2 (Ts Tds ) / 2 LI
综合反映低层（地面-850hPa）温湿特性及中低层 条件稳定度的参数 中低层层结不稳定强度的一种指标，一般取 CT=20； MDPI 1 有利于微下击暴流产生 中低层层结（对流）不稳定强度指标 中低层最大层结（对流）不稳定强度指标 当 IL<0，为条件性不稳定；IL＝0，为中性；IL>0， 为条件性稳定。 条件性稳定度是考虑一小块空气上升得到的，而 对流性稳定度是考虑整层空气抬升得到的，常把 IL 与 IC 相加称为条件-对流稳定度指数，也有称为 位势稳定度指数的 TT 越大，越容易发生对流天气 平均比湿 ( g kg 1 ) ； p 为层厚 (hPa) ； g 为重 力 加 速 度 (cm s ) ；
全总指数（TT） 可降水量（PW） cm
见公式与备注 大气柱垂直含水量之积分 （总和） ；大气柱中所有水 汽都凝结并变成降水后的 降水量
TT T850 Td 850 2T500
PW1 1 p0 qp 0 qdp ， PW2 ( g w ) i g i
w 为 水 的 密 度
Tc 和 pc 分别为抬升凝结
高度处的气压和绝对温 度。假绝热过程中，假相 当位温守恒
饱和假相当位温 （THES） 湿球温度（TW）
K
sep
1000 R / C pd T( ) exp[ Lqs /(C pd T )] p
在气压、温度不变的条件 下，空气达到饱和时的假 相当位温 不能直接求得，需进行迭 代求解 常被用来判定层结稳定度 状况 假绝热过程中，湿静力温 度守恒