气团等温层中的一团空气

Question

我在想这个问题的解决方案时遇到了一点麻烦:

有一个等温空气层，温度为0°C，从地表延伸到1千米高度。在等温层的表面释放出一个0.5°C的包裹。包裹上升到多高才会下降?

我知道什么是等温层，我知道包裹会上升，直到达到周围的空气温度。我只是不确定我将如何或使用哪个公式来解决这个问题。

Answer 1

等温，正如你可能知道的，意味着恒温。你的问题有以下几点:

• 0 - 1千米层的温度恒定为0℃
• 表面包裹的初始温度为0.5℃

我们可以很可能地假设这个包裹不是饱和的，而且你知道相对温度扰动为正的包裹是浮力的，并且会上升。

接下来你需要研究的问题是:一团空气在上升过程中发生了什么?你的0 - 1公里层有一个恒定的温度，但不是恒定的压力，所以包裹会膨胀，因为它上升。如果包裹膨胀，它的温度就会降低。

当不饱和空气团上升时，其温度下降的速率是多少?这个数字可以让你计算出包裹温度下降0.5℃时达到中性浮力的高度。