不会增加潜在的温度随高度与对流层内绝热过程的本质?

Question

我指的是这个问题,我问最近在物理委员会:

https://physics.stackexchange.com/questions/578308/doesnt-increase-of-potential-temperature-with-height-contradict-adiabatic-natur

它没有意义的类型,所以我链接到它。也许可以在这里回答的问题。

Answer 1

也许你忘记了,压力也随高度(指数)。另外,因为P = \ρrt美元,$ \压裂{dP} {dT} = \ρR美元(即,c_p美元没有出现)。但在回答你的问题我跑题了。

让我们打破为什么潜在温度随高度增加。让我们先从方程:左($ $ \θ= T \ \压裂{P_0} {P} \右)^{\压裂{R_d} {c_p}}{1} $ $ \标签现在,如果我们想问为什么\θ美元随高度增加,让我们重新措辞(1)美元高度的函数:$ $ \θ(z)左= T (z) \[\压裂{P_0} {P (z)} \右]^{\压裂{R_d} {c_p}}{2} $ $ \标签现在如果你遵循我的推导寻找$ $ \压裂{\部分\θ}{\部分z} = \压裂{\θ}{T} \离开(\压裂{\部分T}{\部分z} + \压裂{g} {c_p} \右)$ $

您可能会注意到,$ \压裂{\部分\θ}{\部分z} = 0美元敌我识别。$ \压裂{\部分T}{\部分z} = - \压裂{g} {c_p} = -9.8 \ textrm {K公里}^ {1}$(干绝热温度梯度)。如果$ \压裂{\部分T}{\部分z} >——\压裂{g} {c_p} $然后$ \压裂{\部分\θ}{\部分z} > 0美元。

这并不意味着包裹不是绝热,。要真正的绝热,一个包裹$ \压裂{\部分\θ}{\部分t} + u \压裂{\部分\θ}{x} \部分+ v \压裂{\部分\θ}{\偏y} + w \压裂{\部分\θ}{\部分z} = 0美元因此,只有时间可以被认为是绝热的,一定位置$ \压裂{\部分\θ}{\部分z} = 0美元当没有加热($ \压裂{\部分\θ}{\部分t} = 0美元),没有水平平流\θ美元(美元u \压裂{\部分\θ}{x} \部分+ v \压裂{\部分\θ}{\偏y} = 0美元)。注意,我没有排除垂直平流\θ美元,因为这是隐含的条件$ \压裂{\部分\θ}{\部分z} = 0美元。

我在这里也会暂停几传热过程和列表,以及为什么可能会有一些理由无视你的精神形象。

• 辐射:除了温室气体,大气中大部分都是透明的。
• 表面加热/湍流运输:在地表附近(注意,更重要\θ美元至少在表面)。
• /云微物理过程:离散和到处都是从不和水分是一个完全独立的变量而变化。有办法解决,(在某种程度上相当于潜在的温度潜热交换)。
• 关于我记得化学过程:见下文\θ美元随高度增加。

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如果你想要一个好的提醒的原因\θ美元随高度增加,它可能更容易记住胡志明市\离开美元(\压裂{\部分\θ}{部分z \} \右)美元是一个很好的指标的静态稳定性。打雷需要停止在某种程度上,即使是对流层顶($ \压裂{\部分\θ}{\部分z} > 0美元由于臭氧加热)。

Answer 2

如果我们生活在一个干燥的气氛确实你的推理是正确的。空气绝热地上升和空气会松约9.8°C /公里(干绝热温度梯度)。这意味着温度恒定的潜力。然而,地球大气不干燥。一旦上升,潮湿的空气包裹达到饱和时,它将上升潮湿绝热递减率(6 - 7°C /公里)。潜在的温度将上升(因为如果包裹再次摔倒时,这将是温暖的在同一水平(见下文)。这导致云,有时下雨,因此,减少了总体水含量的空气包裹。

如果这样一个包裹现在要再次下降将获得根据干绝热温度递减率(因为它失去了水在提升)。假设最初一个包裹开始上升温度与湿绝热递减率T (T = 0)美元然后再次摔倒,达到同样的水平t = 1美元。然后,您将观察到美元的T (T = 0) < T (T = 1)美元。因此,潜在的温度必须增加包裹是上升。