JEFF HABY 文选

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露点可以作为天气预报的工具
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/16/

在天气预报中，露点是一个很有用的工具。
空气的水汽含量以及饱和空气所占的份额都会影响地区的气温特征。
露点可以用来预报最低气温，因为在晚间气温很难明显低于晚间测得的露点（除非有冷锋进入）。一旦气温下降到露点 ，冷凝过程会释放潜热。这些热量会令到环境气温不容易进一步下降。当露点在55华氏度以上的时候，尤其是这样。

如果晚间温度露点差很大，气温会迅速下降。其降温速度比起傍晚露点接近气温时的降温速度快很多。所以干燥地区例如高原和沙漠地区日夜温差很大。
潮湿地区例如海边的地区，日夜温差不会很大。空气潮湿时地面长波辐射会被反射回地面。
另外，水蒸汽是温室气体。这会造成潮湿或潮热地区比起同纬度同海拔高度的干燥地区有更强的暖低压。如果早上有很厚的露，环境的温升会比较慢（与没有露相比）。这是因为露珠蒸发吸收周围的热量。尽管阳光最终都会将露驱散，但环境温度总要比无露地区的温度低。
另外，植被的蒸发也会吸收潜热。相比之下同纬度同海拔高度的干燥地区就会比较热。

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风在天气预报中的作用
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/17/

风在天气预报中是一个很重要的工具，尤其是分析温度平流和湿平流的时候显得特别重要。在中纬度地区，风越大表示出现温度平流的可能性也越大。着手预报分析时要留意边界层的风速和风向。根据上游地区的情况确定预报区域将会有什么样的温度平流或者会不会有湿平流。如果上游地区温度较高，预期会有暖平流。如果上游地区温度较低，预期会有冷平流。地面温度的昼夜变化不仅会影响温度平流，也会影响湿平流。

风速决定了大气边界层内垂直方向的空气混合量。风速低的时候大气边界层只有浅薄对流，风速大的时候边界层有比较深厚的对流。其它条件相同的情况下如果一个地区风小，该地区夜间会变得更冷，日间会变得更暖和。原因是地面在夜间会通过长波辐射散热，地面变得很冷。如果风小，上层暖空气就不能与下层冷空气混合。日间情况刚好相反：地面变得最热，如果风小就不利于地面热空气与上层冷空气混合。如果风大，地面温度就容易降低。

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中尺度降水和UVV
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/15/
降水的条件是：1。上升气流，2。潮湿空气。
低层潮湿空气的上升速度以及它的上升高度（主要发生在低层）可以确定会不会降水或者降水总量是多少。在天气尺度预报模型中应用700百帕层面的向上垂直速度UVV.当UVV数值等于或大于6的时候才能算是有明显上升气流。这张图是雨量预报的基础。预报员要先看看当地的气流是上升还是下沉，然后去确定导致这些气流上升或下沉的大气过程。
导致正UVV的因素有：低层暖平流，低层辐合作用（锋面边界），正涡度平流PVA，急流核的辐散作用以及低空急流的辐合作用。
导致负UVV的因素有：低空冷平流CAA，负涡度平流，高空辐合作用，高气压下沉气流。
通常会有矛盾因素存在。如果低空CAA作用大于PVA，将不会下雨。

下图：UVV图

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大气压力变化
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/18/

以前是靠大气压力来预报天气。但后来通过观察气压计发现：即使是同一海拔高度，大气压力都在不断地变化。雷雨天气下压力会降低，天气变好的时候压力会增高。气压一降低，就意味着恶劣天气会到来。压力一上升，那就是稳定天气的信号。在日间也可以看到有压力潮的存在。
以下几种原因会导致压力降低：
1.  低压槽到来，
2.  低压槽加深，
3. 上层空气流减少（正涡度平流，急流核）
4. 受到湿平流影响，
5. 受到暖平流影响，
6. 其它原因导致上升气流（例如锋面）
气压的降低通常受到上述原因的2种或3种共同作用。无论是空气密度降低或者是空气上升，都会降低压力。做预报的时候要搞清楚哪一些物理过程造成当地压力变化。
要点：海平面图标注的是压力数值。高空图标注的是不同压力层面（850，700，500....)的高度值。高度值改变表示该压力层面的槽或脊在改变。
当层面以上空气质量减少的时候，层面压力高度会降低（例如，如果850层面某处压力高度降低，表示该处空气上升或者是低层冷平流正在形成）。
如果压力高度改变，必须考虑层面上方或者层面下方到底发生了什么事情。例如，如果700层面高度降低，有可能是大气边界层出现冷平流造成整个对流层的高度降低从而导致700层面高度降低。但也会在地面压力下降的同时，高层的压力高度增加。例如大气边界层有大面积暖平流进入的时候，由于暖空气比原来的空气密度小，地面压力会下降，但各层面的压力高度却增加了。
如果涉及到涡旋，急流核以及地形因素，情况就更为复杂。
当你懂得的东西越多，你就会知道大气变化的复杂性，知道同一时间会有多个物理过程。
但大多数情况下你都可以解释压力层面的高度变化。

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地面摩擦的重要性
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/10/
摩擦力对气象学很重要。摩擦力不仅可以降低风力，还可以改变风向。大气层中存在2种摩擦；分子间的摩擦（内摩擦）和表面之间的摩擦（空气与大地的摩擦）。所有空气分子可以自由运动，它们之间的摩擦力很小，远远小于空气与大地之间的摩擦。
摩擦力可以降低20%风速。20节的地面风会降低到16节。大气在地球表面（包括陆地和海洋）接触产生摩擦。摩擦会产生力，就像我们的汽车一样，靠摩擦力去制动。
受到摩擦力的作用，风减速的时候它的动能会转化热能或其它机械能。
当你看到风将广告牌吹倒的时候，就是摩擦力将风减速的同时风用它的动能做功。风将树吹得摇来摇去，在海面上推波助澜等等都是摩擦力的体现。
  风在地表附近的摩擦力比边界层外的摩擦力重要得多。由于高空没有像地面上的那些摩擦物体，高空风会比地面风更强。最强的风不会出现在地面，而是在大气边界层以上。例如台风的最强部分就在边界层以上。处于边界层以上的风（包括急流）不受地面摩擦力影响。也不会存在有如地面那样的阵风。高空风很均匀也很稳定。 之所以地面有阵风，那是因为地面有摩擦力。高处风速大，低处阵风大。
摩擦力之所以重要的3个理由：
1。它引起对流层下层空气对流，风向低压处辐合。
2。地面摩擦力大于海面摩擦力，地面有更强的对流。
3。摩擦力导致风做功，破坏地上物体。

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潜热
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/19/
认识潜热对天气分析和天气预报很有帮助。
潜热并不深奥，但容易混淆。
水分子可以有3种运动方式：震动，转动，移动。在固体水分子不能自由运动，只能震动。液态下水分子可以自由运动，但没有气态分子那样自由。液态水分子之间的距离还是很紧密。
固态水分子排列非常有序，气态下水分子排列最无序。如果水要从固态转为液态，必须吸收能量，以便提高它的能量状态，破坏它原有的排列。
每一次从低能级状态变为高能级状态，水都要从环境中吸取热量。这些热量分别为：融解热（固态变为液态），蒸发热（液态变为气态）和升华热（固态变为气态）。当水从高能量状态转为低能量状态的时候，它会将这些能量再次释放出来。这个过程称为潜热释放。例如水释放潜热变为冰的时候，水分子中的氢键就不允许水分子旋转，水分子只能震动而不能转动。这就是结冰过程，它将原先具有的能量向环境释放。释放出来的能量分别称为： 冷凝热（气态变为液态），凝结热（液态变为固态），凝华热（气态变为固态).
要点：蒸发和冷凝过程的热交换量是融解和凝结热交换量的7.5倍。这说明为什么蒸发冷却会将环境迅速降温，比起融雪过程的降温明显得多。
例如现在下雪，外面的温度是华氏40度。雪在降落的过程中遇到下层暖空气会融解变为液态水，其中一些水又会被蒸发掉。蒸发掉的水吸收的热量是融解雪时候吸收热量的7.5倍。如果下雪气温下降8华氏度，其中有7华氏度是蒸发过程吸收的热量降低的。
当水从一个状态转变为另外一个状态的时候，温度不变。因为这时候所交换的能量正被氢键所吸收或释放。只有当这个转变过程完成之后，它的温度才会改变。
能量总是从暖的物体传递到冷的物体。例如冰块会从环境空气中吸收热量。当发现厨房的冰块融解的时候，同时也会感觉到冰块周围的空气温度稍稍下降。这就是能量的传递造成环境温度降低。 冷凝的时候也会出现这种能量的交换。 冷凝时候放出的热量是冰块融解时候吸收热量的7.5倍，积雨云形成的时候释出来的热量同样是融解热的7.5倍。
下面是潜热在天气预报中的应用。

1. 雨水的蒸发冷却会令环境温度下降，露点升高。露点升高的度数总是高于气温下降的度数。
2 当地面被雪覆盖连续几天，气温很难升起。这是因为雪的融解和蒸发要吸收空气中大量的热量。
3。冷凝释放的热量会使云的温度升高。如果不释放冷凝热，云不会变暖。云在任何时候都比周围环境的温度要高。只要不断形成云，云的温度就不断增加。云含有的水汽越多，它释放的潜热就越大。

4。融雪降温热交换量的多少取决于空气的温度露点差。如果空气饱和，液态水难以蒸发为气态。当地面露珠形成的时候，水分无法蒸发。只有当太阳出来以后，空气的温度露点差才能大于零。

5。气候干燥的地区比空气潮湿地区有更大的日昼温差，基本原因与潜热有关。 干燥地区空气水汽不足，在晚间无法阻挡长波辐射。所以干燥地区与同纬度潮湿地区相比，干燥地区最高温度会更高，最低温度会更低。

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