Skew-T / Log-P 教程---Meted

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楼上习题的提示；
在稳定环境下如果露点曲线具有很大的递减率，这样会令湿球温度左移，会导致湿球温度递减率大于湿绝热递减率。
这个例子说明在稳定的环境下如果高空干燥就容易出现对流不稳定。

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3.3.1-2验证

将上面练习中的稳定环境抬升100百帕，运用对流不稳定的概念去检查抬升后环境。
如下图。
可以看出抬升后环境从原来的稳定环境转变为有条件不稳定环境。
原因是抬升前存在于低层的水汽经历湿绝热过程，而上层干空气却经历干绝热过程，这样移动后温度曲线变倾斜了。
于是，环境从对流稳定转为对流不稳定环境。

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3.3.2   影响天气类型的因素：

1.近饱和空气的上升量
2.湿球温度递减率
3.邻近层的稳定性
4.上升空气均匀性和速度

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3.4.1干型逆温

将空气层抬升的时候，可能会出现超绝热递减率。
这种情况常见于下沉逆温和信风逆温的天气条件。
这种逆温称为干型逆温。见下图。

假定冷锋到来，抬升高度是100百帕，指出哪个层抬升会导致超绝热递减率。

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3.4.2 干型逆温抬升的结果

续上：正确答案是抬升800-750百帕之间的层。见上图
         超绝热递减率会出现在700-650百帕之间。见下图

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3.4 练习

实际应用中需要找出导致对流不稳定的最小抬升量。
方法：可以在我们关注的层面上选择最高湿度的气块进行抬升。
这样就可以用最少的抬升量引发对流不稳定。


下图1000-800百帕空气层内，能够导致对流不稳定的最小抬升量是多少？

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3.5 对流不稳定过程

通常增加低层水汽，降低上层水汽都容易导致对流不稳定。
下面的图是美国南部。
低层有来自墨西哥湾的潮热空气，上层有来自洛基山脉的干空气。
这样就容易导致雷暴天气，特别是在春季。

前面提及的所有能够改变温度递减率的因素都会直接影响对流不稳定。

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3.5.1 位温错误

使用温度差代替虚温差来判断环境稳定性的时候容易出错。
特别是邻近两层空气水汽含量相差很大的情况下尤其是这样。

如果随着高度增加空气露点快速下降，那么用温度差去判断稳定性的时候会得到环境稳定性很好的结论。
如果随着高度增加空气露点快速增加，那么用温度差去判断稳定性的时候会得到环境稳定性不好的结论。

在暖锋锋面上随着高度增加通常露点都会迅速下降。如下图所示：800-850百帕层随着高度增加露点下降很快，温度递减率按照湿绝热递减率变化。但虚温递减率却按照干绝热递减率变化。这样，用温度作为参照的时候环境稳定性好，比用虚温作为参照的时候好。

大多数情况下都可以通过温差比较去确定稳定性。但要注意它的适用范围。

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3.5.2 气块理论存在问题1

应用气块方法去评估稳定性是因为很多时候都符合实际情况。
但理论上将气块假设为绝热过程，这样会导致气块理论无法解释诸多的天气过程。

例如，在对流环境下上升气流与环境之间会有交换，这是常见的过程。
包括：

1.水平混合。上升热气流或者积云的上升气流在水平方向与环境空气混合。 云内热气流与环境空气的混合过程有蒸发作用----将液滴蒸发，同时降低上升气流的温度。
2.垂直混合。上升气流在上升过程进行自身混合，或者上升气流在顶部与环境空气进行混合。积云的垂直混合导致下冲气流，下冲气流将云内的液滴和热量重新分配。这样，云内的温度递减率就未必是湿绝热递减率。
3.下冰雹或降雪过程是吸收融解热的过程。这样，云内的温度递减率就会超过湿绝热递减率。

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3.5.3 气块理论存在问题2

有几种非热动力过程会增强或削弱气块因浮力而产生的垂直运动，特别是在对流性云的里面和外周。这时候气块理论不适用。包括：

1.        上升热气流（包括云内上升气流）与风之间产存在摩擦，会产生上升阻力，特别是在有风切变的环境中。
2.        冷凝水的重量会降低云的浮力。这个因素不利于云的上升，有利于云内下冲气流向下运动。
3.        降水过程对上升气流形成阻力，对下冲气流有利。
4.        上升气流外周存在下沉气流。下沉气流中的一部分要填补因上升而流失的空气。