第二讲-part2-T-lnP的结构和绘制

T-lnP图的结构和绘制章丽娜中国气象局气象干部培训学院第21期新预报员岗位培训班（2014上/北京）T-lnP图分析T-lnP图热力学图解为了分析大气的热状态以及计算大气中某些热力过程的方便，在气象工作中常常用到一些热力学图解，以便迅速直观的描述大气的绝热过程热力学图解具备的条件坐标最好是实测的气象要素，如温度、压强、湿度或其简单函数，纵坐标最好大致和高度成正比，易于形象的了解大气的垂直结构。图解上的各组线条，如等温线、等压线、干绝热线、湿绝热线及等饱和比湿线，是直线或近似直线。各组线条之间的夹角尽可能大，便于区分各种热力学过程。为了便于计算大气运动的能量，图解上的面积最好与能量成正比，即是能量图解。常见热力图解T-lnP（Emagram）（中国）SkewT-lnPdiagram（美国、澳大利亚）Stuvediagram（美国）Tephigram（英国、加拿大）Emagram：Energy-per-unit-diagram的缩写，原意是单位质量的能量图SkewT-lnPInEuropeandCanada,theTephigramisoftenthepreferreddiagramDryadiabatTemperaturePressureTephigram(skewedCpln()-skewedT)最早的T-lnP图1884年，赫兹绘制了最早的T-lnP图，当时主要在欧洲使用。赫兹对人类最伟大的贡献在于用实验证实了电磁波的存在。HeinrichHertz，1857－1894德国物理学家T-lnP图基本构造基本线条：5线坐标线：1、等温线2、等压线特征线：3、干绝热线4、等比湿线5、湿绝热线温度湿绝热线等相当位温线干绝热线等位温线等饱和比湿线TT-lnP图的基本构造压强-P（T，P）T1000lnpPT-lnP垂直间距为何不同00lnlnlnxTpyppp01000phPa△y大△y小干绝热线等位温线干绝热线（黄色实线）未饱和气块绝热升降所走之线，又叫等θ线/等熵线，根据泊松方程绘制0.28600()TpTp9.8/1dkm℃θ增加θ增加0.2861000()Tp等饱和比湿线等饱和混合比线等饱和比湿（绿色实线）饱和湿空气的等比湿线，反映了饱和湿空气随着温度和气压变化的规律),()(TpqpTeqsssqs增加qs增加湿绝热线等相当位温线湿绝热线（绿色虚线）饱和气块绝热升降所走之线，又叫等θse线温度直减率不是常数，平均而言6/1mkm℃θse增加θse增加cpsvseTcqLexp假定气块起始的T=20℃，p=1000hPa，q=6g/kg，θ=20℃=293K，水汽全部凝结后，θse=20℃+15℃=35℃气块中的水汽凝结或蒸发1g/kg，可使气块本身温度变化2.5℃；则6g/kg水汽全部凝结，气块升高15℃pvsecqLpvsecqL即使起始的高度、温度、露点不一样，同一湿绝热线上求得的Θse相等T-lnP图的点绘必要线条：3线温度层结曲线露点层结曲线状态曲线实际气块所走之路探空气球所走之路1、绘制层结曲线温度、露点层结曲线【意义】表示测站上空环境大气温度、露点随高度的垂直分布情况【求法】根据各个高度气压和温度（露点）记录，点绘在T－lnP图中相应的位置上，然后将各点连成折线气压温度露点1016166100016099216092511-692411-592011-148507-77902-77752-187550-157311-43700-1-32577-10-51518-17-38504-18-24500-19-24488-20-25433-23-27400-28-32322-40-45315-39-55300-42-7354511（北京）116.4739.802010.10.1220时－32－158203（阜阳）115.8332.932009.6.320时气压温度露点996301792526885021-282820-7812181079616977015-1872612-317009-30541-9-22500-13-38495-14-42424-21-49400-25-49302-41-59300-41-59271-43-63250-40-60234-40-61200-44-65198-44-65150-56-76105-699999100-709999－44－652、风向杆的画法气压风向风速99620539252206850300182899999999812999999997969999999977099999999726999999997001055419999999950029574959999999942499999999400285123029999999930026526271999999992502503823499999999200260401989999999915026034105999999991003002658203（阜阳）115.8332.932009.6.320时0901802704513522531530151952102402556075105120150165345330285300925hpa22060901802704513522531530151952102402556075105120150165345330285300700hpa105925hpa2206700hpa10509018027045135225315301519521024025560751051201501653453302853003、绘制状态曲线初始气块先沿着干绝热线上升，达到抬升凝结高度后，再沿着湿绝热线上升T抬升凝结高度（LCL）干绝热线(P,T)(P,Td)等饱和比湿线（1）抬升凝结高度－lnP已知气块起始抬升位置的气压，温度，露点（LiftingCondensationLevel，简称LCL）起始位置：P：1000hPaT：30℃，Td：10℃，干绝热过程中，比湿守恒起始位置（1000hPa）的气块远没有达到饱和，气块沿着干绝热线上升过程中，饱和比湿不断减小，当饱和比湿达到8g/kg时（等于气块实际比湿），气块刚好饱和，此时气块所在的高度为抬升凝结高度对应饱和比湿：26g/kg对应气块实际比湿：8g/kgT－lnP抬升凝结高度（LCL）干绝热线湿绝热线(P,T)(P,Td)等饱和比湿线（2）状态曲线（过程曲线）4、特征高度和对流温度T－lnP湿绝热线(P,T)(P,Td)等饱和比湿线抬升凝结高度LCL层结曲线对流凝结高度CCL对流温度Tc自由对流高度LFC+_平衡高度EL等面积高度EALEqualAreaLevel_EquilibriumLevel－ELLiftingCondensationLevel－LCLLevelofFreeConvection－LFCEqualAreaLevel－EAL对流凝结高度CCLConvectiveCondensationLevel热力作用所导致的凝结面——地面受太阳辐射加热后易发生白天，地面受太阳短波辐射加热后，温度迅速增加，靠近地面的空气由于热传导/湍流而增温对流凝结高度CCLConvectiveCondensationLevel由于受到太阳辐射的加热作用，地面的气块可不借助外力抬升便上升（对流抑制为0），气块达到饱和、凝结的高度叫做对流凝结高度对流凝结高度CCL被看成是热对流产生的积云的云底高度预报中的应用：当预报的白天最高气温高于对流温度，则当天就可能出现热力对流云。对流温度Tc(ConvectiveTemperature)地面露点（比湿）不变，气温逐渐升高，使大气低层负能量面积全部消失的温度。可作为午后热对流发生的判别指标。积云TTC时，热泡可以上升足够高并凝结形成积云，积云底即为CCL1730ConvectiveCondensationLevel－CCLTc=39对流凝结高度：露点对流温度Tc从CCL沿干绝热下降到地面（不是1000hPa！）时的温度Tc时，LFC=CCL=LCLT=30,CIN=323T=32,CIN=192T=34,CIN=90T=Tc=39,CIN=0