物质在大气层的垂直分布（文献）

qiuboling

张学文 发表于 2016-4-9 10:23
如果气象数据与物理、化学、数学所武装的气象学一致，也就没有我说话的缝隙。
由于气象上的水汽数据与物 ...

在帖子中

http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=34857&extra=page%3D9

张老提到：

承认大气是静力学平衡就包括承认空中水汽的静力学平衡。而水汽的静力学平衡对应的空中水是目前根据探空计算的空中水的6倍！

我们需要面对、解释这个矛盾！

在“空中水文学初探”一书中张老也提到：

“很早我就注意到比空气轻的水汽竟然集中在大气的下层的怪现象。”

在本帖的32楼张老提到；

水汽的混合比在对流层迅速随高度减少，有力地说明了它比空气更重而不是轻，所以把对流层的水汽看作是比空气轻的理想气体是不符合实际的。对此的最简单的理论处理就是设其颗粒为分子量是108 的水分子团簇。

张老运用了静力学原理去探讨物质在大气中的垂直分布。

这是原则错误。

因为天气学的问题不是静力学问题，而是动力学问题。

张学文

“运用了静力学原理去探讨物质在大气中的垂直分布。
这是原则错误。
因为天气学的问题不是静力学问题，而是动力学问题。”
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气象学那么多年的探空观测所获得的是压力-温度数据，把压力温度数据换算为等压面高度的计算都依赖所谓静力学方程。所以如果是错误那么气象学已经错误了数十年了。
再就是现在地面气象观测中的从本站气压到海平面气压的换算也是利用静力学方程。
可以说静力学关系是气象学中被广泛认可和利用的关系。仅在强对流天气，台风，龙卷风等情况下，气象学就不宜应用这个关系了。

qiuboling

张学文 发表于 2016-4-14 12:25
“运用了静力学原理去探讨物质在大气中的垂直分布。
这是原则错误。
因为天气学的问题不是静力学问题，而 ...

不要把探空曲线数据与气块运动过程混淆在一起。

下面的图表示上升气块的动力学过程。

对流层平均温度递减率是6.5摄氏度/1000米，属于稳定环境。

图中气块离开地面的时候其温度与环境温度一样，都是40摄氏度。

气块一旦上升，立即出现负浮力，因为气块按照干绝热递减率降温。

如果按照静力学分析，负浮力情况下气块不能上升。

但气块还是能够上升。

因为对流层在存在各种升力，例如地形升力。

越是接近云底高度气块上升越困难，因为这时候的负浮力很大。

即使到了云底高度气块开始释放潜热，气块仍然是负浮力。

只有达到或超过自由对流高度之后气块才能依靠正浮力上升。

如果你不承认气块上升过程是动力学过程，咱们就失去了共同语言。

你还是先看看动力学和静力学的定义。

图源：http://www.meted.ucar.edu/mesoprim/shear/print.htm

张学文

qiuboling 发表于 2016-4-14 12:56
不要把探空曲线数据与气块运动过程混淆在一起。  下面的图表示上升气块的动力学过程。对流层平均温度递减 ...

不是我否认动力学，而是在铅直方向上，气象学利用静力学关系计算了太多的内容人们都接受、运用了。

qiuboling

张学文 发表于 2016-4-14 13:05
不是我否认动力学，而是在铅直方向上，气象学利用静力学关系计算了太多的内容人们都接受、运用了。

看看臭氧的垂直分布，用静力学原理怎样解释？
图源：http://paoc.mit.edu/labweb/notes/chap3.pdf

张学文

qiuboling 发表于 2016-4-14 20:04
看看臭氧的垂直分布，用静力学原理怎样解释？
图源：http://paoc.mit.edu/labweb/notes/chap3.pdf

臭氧的分布与它的化学过程有关。
绝大多数情况下，满足静力学关系是大气（氧气，氮气，...）基本特征

qiuboling

张学文 发表于 2016-4-15 10:12
臭氧的分布与它的化学过程有关。
绝大多数情况下，满足静力学关系是大气（氧气，氮气，...）基本特征

大气中的成分至少有18种，包括了水汽。臭氧有化学反应，所以不能满足大气密度垂直分布规律，
只要没有化学反应的成分都能满足大气密度垂直分布规律，是这样吗？

张学文

qiuboling 发表于 2016-4-15 10:52
大气中的成分至少有18种，包括了水汽。臭氧有化学反应，所以不能满足大气密度垂直分布规律，
只要没有化 ...

这个问题由气象学回答，我不负责回答。
但是我指出：气象学把静力学方程每天用于气压（含水汽压力）订正中的做法等价于它（WMO等国家）承认干空气和水汽符合静力学关系。

qiuboling

要回答上面的问题确实有一定难度 。
现在提一个比较简单的问题，是根据你的观点提出来的。
你说：

承认大气是静力学平衡就包括承认空中水汽的静力学平衡。而水汽的静力学平衡对应的空中水是目前根据探空计算的空中水的6倍！

我们需要面对、解释这个矛盾！

......

“很早我就注意到比空气轻的水汽竟然集中在大气的下层的怪现象。”

.........

水汽的混合比在对流层迅速随高度减少，有力地说明了它比空气更重而不是轻，所以把对流层的水汽看作是比空气轻的理想气体是不符合实际的。对此的最简单的理论处理就是设其颗粒为分子量是108 的水分子团簇。

…….于是我们自然认为当干空气与水汽混合在一起时，低层的空气中干空气的比例多一些，而上层的空气中，水汽的含量要多一些。如果用气象学的术语来表达这个认识就是：水汽与空气质量比值（称为比湿）应当是上层大下层小（氢气球自动上浮，菜汤里的油花飘在水面上都是旁证！）…..于是我们问比空气轻的水汽为什么反而往下沉，而不是往上浮？
遗憾气象学不提这个与物理学相悖的气象现象的物理原因。而这也是我们提出空中水汽悖论的重要角度。

我的问题是：下面的图是否符合你的静力学观点？

如果不完全符合，请说明一下。

qiuboling

张学文 发表于 2016-4-15 12:12
这个问题由气象学回答，我不负责回答。
但是我指出：气象学把静力学方程每天用于气压（含水汽压力）订正 ...

最后一个问题麻烦张老回答：
你认为目前计算空中水汽含量的方法是错误的，请问它错在什么地方？