航空气象第3章

航空气象学航空气象学张同荣第一节 气温第二节 气压第三节 湿度第三章第三章 温、压、湿基本气象要素温、压、湿基本气象要素 实际实际大气状态与标准标准大气状态通常存在一定差异。大气温度、压强、湿度大气温度、压强、湿度等要素发生变化时会影响到飞机性能、仪表指示等从而影响飞行。对高度表指示的影响。对空速表指示的影响。对飞机飞行性能的影响。基本气象要素变化对飞行的影响基本气象要素变化对飞行的影响谢谢！第一节第一节 大气温度大气温度气温是表示空气冷热程度冷热程度的物理量。现象温度表示物体冷热的程度。实质空气分子平均动能平均动能（内能）大小的宏观表现。一、气温的概念一、气温的概念第一节 大气温度1、气温通常用三种温标：、气温通常用三种温标：（1）摄氏温标（Celsius、centigrade）温标（C）：（2）华氏温标（Fahrenheit）温标（F）：（3）开氏温标（Kelvin）温标（K）：绝对温标绝对温标2、温标换算、温标换算C=5/9x(F-32)F=9/5xC+32 K=C+273二、温标二、温标第一节 大气温度空气块与外界交换热量而产生的温度变化方式。辐射、传导、对流（convection）、湍流（turbulence）、水相变化蒸发（升华）和凝结（凝华）等。气温的非绝热变化（non-adiabatic）空气块由于自身内能增减而产生的温度变化。气温的绝热变化（adiabatic）三、气温的变化三、气温的变化第一节 大气温度温度变化非绝热因素绝热因素作用同时因条件不同有主次之分：当气块作水平运动或静止不动时非绝热变化（主要的）当气块作垂直运动时绝热变化 （主要的）第一节 大气温度干空气温度的绝热变化DALR(无水相变化)d=1 C/100 mDry Adiabatic Lapse Rate湿空气温度的绝热变化SALR(有水相变化)m=0.4 0.7 C/100 mSaturated Adiabatic Lapse Rate第一节 大气温度第一节 大气温度日变化年变化四、气温的周期性变化四、气温的周期性变化第一节 大气温度原因：太阳辐射它是指气温以一日为周期的有规律变化。特点：一天当中有一个最高值和一个最低值特点：一天当中有一个最高值和一个最低值气温日较差：纬度、季节、地标性质、天气状况等因素相关。气温的日变化气温的日变化第一节 大气温度早晨日出正午后两小时指气温以一年为周期的有规律的变化。特点：绝大部分地区，一年中有一个最高值和一特点：绝大部分地区，一年中有一个最高值和一个最低值个最低值气温年较差：纬度、海陆分布有关。气温的年变化气温的年变化第一节 大气温度大寒前后大暑前后大规模冷暖空气运动和阴雨天气的影响。五、气温的非周期变化五、气温的非周期变化气温的水平分布特征影响气温水平分布的因素六、气温的水平分布六、气温的水平分布第一节 大气温度影响气温水平分布的因素1纬度2海陆分布 3地形4平流输送（二）影响气温水平分布的因素（二）影响气温水平分布的因素第一节 大气温度第二节第二节 大气压强大气压强定义：由地球周围大气的重量而产生的压强，简称气压。在静止大气中任一高度上的气压值，等于其单位面积上垂直空气柱的重量其单位面积上垂直空气柱的重量。一、一、气压气压第二节 大气压强单位：帕斯卡，简称帕（Pa）常用单位：百帕（hPa）为单位、毫巴（mb）、毫米水银柱高（mmHg）。1百帕=1000达因/厘米2=100牛顿/米21mmHg 1.333hPa1hPa 0.75mmHg1013.25hPa=760mmHg=29.92in.Hg第二节 大气压强1）气压总是随高度递减，随高度递减的快慢程度不一致。2）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9.5mmHg）。二、二、气压随高度的变化规律气压随高度的变化规律第二节 大气压强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。气 压 随 高 度 的 变 化第二节 大气压强1.大气静力学基本方程（Equation of Static Equilibrium）dp=-gdz二、二、气压随高度的变化方程气压随高度的变化方程第二节 大气压强2.压高公式（Barometric height formula）z2-z1=18400(1+tm)lg(p1/p2)其中=1/273，tm为气温第二节 大气压强1.本站气压（station pressure）2.（修正）海平面气压（sea-level pressure）3.标准海平面气压（standard atmospheric pressure）4.场面气压（aerodrome/surface pressure）三、常用的几种气压值三、常用的几种气压值第二节 大气压强场面气压高度（QFE）标准海平面气压高度（QNE）修正海平面气压高度（QNH）四、气压高度四、气压高度气压随时间的改变而呈现规律性波动。日周期变化年周期变化气压变化不存在固定的周期。气压的周期性变化气压的非周期性变化四、气压随时间的变化四、气压随时间的变化任何地方的气任何地方的气压都在随着都在随着时间的不同而改的不同而改变第二节 大气压强地表面气压的分布情况1、定义：空间范围气压分布气压场某一水平面气压分布空间气压场水平气压场五、气压场五、气压场第二节 大气压强（1）等压线2 2、等压线和等高面图、等压线和等高面图第二节 大气压强（2）等高面图第二节 大气压强（3）等高线和等压面图第二节 大气压强（2 2）等压面和邻近等高面的关系）等压面和邻近等高面的关系（3 3）等高线）等高线 目前气象台所绘制的高空图等压面图。目前气象台所绘制的高空图等压面图。常用的等压面有：常用的等压面有：850hPa(850hPa(毫巴毫巴)、700hPa(700hPa(毫巴毫巴)和和500hPa(500hPa(毫巴毫巴)等。等。第二节 大气压强（4 4）等压面高度单位：）等压面高度单位：位势高度位势高度把单位质量的物体从海平面上升到某高度时克服重把单位质量的物体从海平面上升到某高度时克服重力所作的功来表示的高度，其单位是位势米。力所作的功来表示的高度，其单位是位势米。位势米位势米H H位势米位势米H H和几何米和几何米z z关系关系第二节 大气压强低压。低压。高压。高压。低压槽低压槽(简称槽简称槽)。高压脊高压脊(简称脊简称脊)。鞍形气压区鞍形气压区(简称鞍部简称鞍部)。3 3、气压分布的基本形式、气压分布的基本形式第二节 大气压强气压在水平方向上变化快慢的程度。方向：方向：垂直于等压线，从高压指向低压；大小：大小：沿此方向上单位距离内的气压差。单位：单位：百帕/赤道度。一赤道度：赤道上经度相差一度的纬圈长度，约111km。六、水平气压梯度六、水平气压梯度第三节第三节 大气湿度大气湿度度量空气中水汽含量多少或空气干湿程度的物理量。含义水汽含量饱和程度一、一、湿度概念湿度概念第三节 大气湿度1.绝对湿度(absolute humidity)（a）2.水汽压(water vapor pressure)（e）3.比湿（q）4.相对湿度(relative humidity)（f）5.露点温度(dew-point)（td）温度露点差(dew-point deficit)（t-td）二、常用的湿度表示方法二、常用的湿度表示方法第三节 大气湿度单位体积湿空气中所含的水汽质量，又称水汽密度。单位：克/米3.直接表现出空气中水汽的绝对含量。绝对湿度绝对湿度(absolute humidity)(absolute humidity)（a a）定义：空气中水汽所产生的压力，是气压的一部分。温度一定，单位体积空气所能容纳的水汽含量有一定的限度，若水汽含量达到了这个限度，空气就呈饱和状态，成为饱和空气。饱和空气的水汽压称为饱和水汽压（E）。水汽压水汽压(water vapor pressure)(water vapor pressure)（e e）饱和水汽压（E）大小仅与气温有关，气温越高，饱和水汽压越大。水汽压水汽压(water vapor pressure)(water vapor pressure)（e e）湿空气中水汽质量和湿空气总质量之比称为比湿。单位：克/千克。饱和空气的比湿称饱和比湿。比湿（比湿（q q）定义：空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比。f=e/E*100%饱和空气的相对湿度100%。相对湿度相对湿度(relative humidity)(relative humidity)（f f）相对湿度空气中的水汽含量水汽含量越多，相对湿度越大。温度温度越高，相对湿度越小。当空气中水汽含量不变且气压一定时，气温降低到使空气达到饱和时温度，称为露点温度，简称露点。气压一定时，露点只与空气中水汽含量多少有关。露点露点tdtd露点温度一般低于气温（空气一半处于未饱和状态）空气饱和时，露点=气温气温露点差：判断空气的饱和程度。露点温度还和气压大小相关。未饱和空气每上升100m，温度下降约1，露点温度下降约0.2含义：水汽含量、饱和程度。水汽含量与气温的变化规律基本相同，白天大于晚上，最高值出现在午后。空气饱和程度与气温、水汽含量相关。早晨大午后小，冬季大夏季小。露珠、霜空气湿度空气湿度 蒸发和凝结过程：蒸发和凝结过程：实际水汽压大于当时温度下饱和水汽压时，水汽就会发生凝结过程。但在纯洁大气中，实际水汽压必须达到饱和水汽压6倍以上，水汽才会发生凝结，称自发凝结。如果大气中含有大量能吸收水分的气溶胶质粒，则可在稍低于饱和水汽压的条件下发生凝结。露、雾滴，云滴都是凝结而成。湿度的变化湿度的变化 蒸发和凝结潜热：蒸发和凝结潜热：蒸发消耗热量过程，所消耗的热量，称蒸发潜热。凝结放热，称凝结潜热。数值上=同温度下的蒸发潜热。湿度的变化湿度的变化原因：水汽压的大小与蒸发的快慢有密切关系，而蒸发的快慢在水分供应一定的条件下，主要受温度控制。湿度的变化日变化湿度的变化日变化第三节 大气湿度水汽压的年变化和气温的年变化相似。相对湿度因为与水汽压和温度都有关系，年变化情况比较复杂。湿度的年、日变化复杂。取决于温度、各地的地面干湿状况、蒸发的水分供给、对流运动、气流的性质。湿度的变化年变化湿度的变化年变化第三节 大气湿度