请问：暖平流到底使位势高度升高还是降低？

cqcswky

请问：暖平流到底使位势高度升高还是降低？
工作了好久，突然翻起天原来，发觉有个地方看不懂，向大家请教一下。
        天原第三章，3.3节位势倾向方程与ω方程，其中的位势方程右边第二项---厚度平流随高度的变化项，（第3版118页）书中说暖平流随高度减弱，等压面升高，位势升高；（下一段）一般对流层中，温度平流总是随高度减弱，故暖平流时，等压面将升高；冷平流类似，略。

        但是第五章-天气形势及天气要素的预报 5.1节中第四部分“地面天气形势预报”中（第3版223页），暖平流使地面减压，位势降低。虽然此处讨论的是1000百帕的位势高度，但是按公式推导的过程，换成850百帕（在平均层下）也是可以的，这就和第三章暖平流使位势升高相矛盾了？？
       当然（第3版118页）书中第三章的原话也说，这种冷暖平流的定性分析适用于对流层中上层，但是从第三章3.3节推导位势倾向方程的过程中，看不出来该方程不能适用于对流层低层（平均层以下）呀？

      具体的（不纠结于850百帕）：假设一个地方（地面气压1010百帕）从地面一直到高空都是暖平流，且暖平流随高度减弱。此时，对1000百帕用位势倾向方程，它位势将升高；对1000百帕用第五章的（5.23式）（天原第3版），则位势将降低。这样看，肯定有一个结论是错的。其实我也知道此时1000百帕位势将升高是错的，但是为什么呢？为什么此处不能用位势倾向方程呢？

      恕我当年学习不好，请教大家一下，暖平流到底对位势高度的作用如何，从方程中如何判断适用的范围？

nannanzhu998

暖平流使低层位势高度降低，高层升高

cqcswky

lqouc 发表于 2013-7-3 22:13

                               
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要搞清暖平流和暖平流随高度的变化是很不一样的。
这个就涉及到你的平流和位势高度的变化是不是在一层。
...

可能我的表述不够清楚，你没理解我的意思。那我就说具体点。
1.如果我在850百帕运用位势倾向方程，此时有暖平流且随高度减弱，按书中第3章讲“一般对流层中，温度平流总是随高度减弱”，只考虑右边的温度平流随高度的变化项作用，则850百帕位势增加。这点和你说的一样。

2.而书中第5章（第3版221页）的（5.23式），是把1000百帕当作地面图，其高度设为H0，但我此时若是把H0取为850百帕，同样用此公式，此时平均层和850百帕之间若有暖平流，那850百帕的位势不就降低了吗？

3.因此我说的是在平均层下（比如850百帕，900百帕），分别运用位势倾向方程，和运用第五章的（5.23式），只考虑厚度（温度）平流时，得到的结果相反。
     或者再具体点，你如果对1000百帕运用位势方程，（用于还离地有几十米的地区），此时若暖平流随高度减小时，（按位势倾向方程）则位势增加（这是位势倾向方程的结论）；若考虑平均层和1000百帕之间有暖平流，1000百帕位势要降低（这是第五章的结论）。矛盾了吧？？也许你会觉得受1000百帕下面受地形影响，所以我前面用850百帕举例。

river

我想说你的想法是对的，位势倾向方程并没有说明它用在哪一层上，原则上可用于任意一层讨论，一般也用在500hPa上。但是平时我们做预报用到的是高空形势预报方程，它只能用在平均层以上。

cqcswky

river 发表于 2013-7-4 08:03

                               
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我想说你的想法是对的，位势倾向方程并没有说明它用在哪一层上，原则上可用于任意一层讨论，一般也用在500h ...

我觉得你看明白我的意思了，书中对于位势倾向方程右边第二项的讨论中是明确说明此项只能用于对流层中上层，这我前面也说了。但是从公式推导的过程看，肯定有一个地方加入了这个限制，我也翻了好几种动力气象的书，也没看到这个前提是在哪一步加进去的，所以才很疑惑……

cqcswky

lqouc 发表于 2013-7-4 09:07

                               
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对于你的问题2，我只能说你也没理解我的意思。问题3river已经解释了。
你非要把地面的方程用在850，那么 ...

我分3点，不是说这是3个问题，是为了分段看的清楚。我也不认为天原写错了，正因为我认为2个地方的推导都很合理，但是推出不同的结果，才疑惑的。

我说了，你不能接受850百帕的话，就用1000百帕。就假设一个地方（地面气压1010百帕）从地面一直到高空都是暖平流，且暖平流随高度减弱。此时，对1000百帕用位势倾向方程，它位势将升高；对1000百帕用第五章的（5.23式），则位势将降低。这样看，肯定有一个结论是错的。其实我也知道此时1000百帕位势将升高是错的，但是为什么呢？为什么此处不能用位势倾向方程呢？

一个公式的适用范围，是和它的前提条件有关的，你认为第五章（5.23式）不能用于850百帕，我水平差，可否告知，这个公式是哪个前提使它不能用于850百帕的？

cqcswky

lqouc 发表于 2013-7-4 09:07

                               
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对于你的问题2，我只能说你也没理解我的意思。问题3river已经解释了。
你非要把地面的方程用在850，那么 ...

我是向大家请教，同样也是向你请教，何来的赢？

我自己都说了，我的2个想法中肯定有一个有错，而且我想是运用位势倾向方程时错了，但就是不知道错在哪？

我明知道有错，而不能解决，多难受啊……

river

cqcswky 发表于 2013-7-4 14:50

                               
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我分3点，不是说这是3个问题，是为了分段看的清楚。我也不认为天原写错了，正因为我认为2个地方的推导都很 ...

第五章（5.23式）首先是地面形势预报方程，是能适用于近地层。再有就是我们做预报不是直接利用位势涡度倾向方程，而是利用由它导出的高空天气形势预报方程【第五章（5.19式）】，而高空天气形势预报方程是利用平均层的涡度方程导出来的。

cqcswky

lqouc 发表于 2013-7-4 15:53

                               
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既然你对这个问题这么执着那就再多讨论一下。
第五章的公式其实并不一定是地面，只是人家就用来讨论地面 ...

首先我要纠正你的一个错误，真实大气中只有“实际风”，地转风是尺度分析时零级简化得到的，实际风=地转风+地转偏差，而地转偏差随高度减小。第一章最后讨论摩擦层中的地转偏差时还有地转风呢，怎么能说地面没有地转风呢？只不过摩擦层中地转偏差比自由层大。

之所以我把第五章的公式取在850百帕，就是为了取在自由大气中，地转偏差足够小，可以适用地转关系，不是随便取的哦。所以此时下标g不影响讨论。

其次，书中温度平流随高度减小是符合真实大气的情况的，但不是像你理解的那样，1000百帕下没有温度平流，恰恰相反，地面的温度平流就是最大。你可以拿实际的天气图看，冷锋过境，地面温度平流是多少，对应的850，700，500，温度平流逐次减小，地面的温度平流恰恰是最大的！！

所以我前面“从地面起温度平流随高度减弱”的假设是合乎实际的，而你的1000百帕下没有温度平流恰恰不符合实际。

最后，我不是想由公式推导事实，我的意思是如果一个物理过程用2种理论来解释出相反的结果，那其中一定一种解释有错，我想知道那一种错在哪而已。

cqcswky

river 发表于 2013-7-4 17:04

                               
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第五章（5.23式）首先是地面形势预报方程，是能适用于近地层。再有就是我们做预报不是直接利用位势涡度倾 ...

第五章（5.23式）是从平均层和其下的某一层的位势高度差推出来的，只要取在平均层以下，该公式都应该成立的，不是吗？  或者我哪里理解错了？

至于做预报用哪个方程，不是我现在讨论的焦点。我只是定性的讨论位势倾向方程中厚度平流随高度变化项的应用。

river

cqcswky 发表于 2013-7-4 20:15

                               
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第五章（5.23式）是从平均层和其下的某一层的位势高度差推出来的，只要取在平均层以下，该公式都应该成立 ...

你的第一个问题可以理解，平均层下每一层应该都是可以的。但是他这个变化是平均层以下整层都有影响的。就比如你说的利用5.23式，把H0取为850百帕，此时平均层和850百帕之间若有暖平流，那850百帕的位势是降低的，没错，这时850就相当于地面了。但是实际情况是850下面还有啊，最终结果是导致地面的减压。