地面空气温度与压力的关系有多密切?

Question

显然，在一定质量和体积的空气中，压力与温度成正比。然而，我认为大气柱内的空气总质量会随着时间的推移而变化，这是由于大气波(以及海洋上的海浪)。

在给定地点，地表气压与地表温度的相关性有多高?大气质量的变化对这种关系有多大影响?

Answer 1

你已经打开了一个非常棘手的问题。你需要一个更大的易拉罐来把它们重新组合在一起。

问题在于时间滞后。

让我们做一些思维实验:

沙漠里的黎明。现在大气层的底部很冷。

太阳加热泥土，泥土加热空气。空气膨胀了一些。但它上方的空气懒得让路。所以气压上升了一些。空气最终把空气往上推，然后压力是上升还是下降取决于它离开的速度有多快。小地方，停车场，到处都是空气。迅速调整。戈壁沙漠的空气开始向侧面推进，科里奥利上升，出现了暂时的高压。到了晚上，情况正好相反。地面冷却，空气收缩，但周围的空气不会立即填充。

让我们看看更长期的特征。想想阿拉斯加的低气压。北太平洋是温暖的，至少从海洋的标准来看是这样，所以它上面的空气是温暖的。较热的空气密度较低，由于低气压一次或多或少会停留几个月，整个气柱都是温暖的。暖空气比周围的冷空气密度小。它的有效表面压力比周围较冷的空气低。周围较冷的空气试图冲进来，但是……科里奥利。摩擦限制了多少空气可以进入低区域。低气压暖空气是随着一系列云和雨天的上升而被推出的。

我们头脑中的大气层就像覆盖在地球上的厚厚的毯子。但大多数有趣的东西都在大气底部的3/4(按质量计算)，大约36000英尺。就算5英里吧。这是薄苹果皮。

其中一个混乱的部分是规模问题:水平移动包裹的能量变化很小。但是垂直移动会很麻烦。压力的变化。温度的变化。水凝结/蒸发增加/带走显热。

让我大开眼界的一件事是，我意识到在很多物理学中，你可以分析并迅速得出结论，某些力的影响很小，可以忽略。在大气动力学中，我发现自己无法找出可以忽略的东西，或者只留下一级近似。每件事都影响着每件事。

不管怎样，我来回答你的问题:温度升高最初会增加压力，但后来会降低压力。冷却温度则相反。

看看埃德蒙顿，AB对未来10天的预测，我们得到的是每天的温度波动约11摄氏度，每天的压力变化约4百帕。

根据气体定律，这是11k相对于300k所以压强应该是绝对压强的11/300。大概是37 hPa。为什么不呢?

因为并不是整个气柱的温度都在变化，通常只有底部3000英尺的温度每天都在变化——白天的混合深度，一些混合在更高的地方。3000英尺有1/10的大气所以变化只有1/10。好的，得到3.7 hpa。接近4，但仍然关闭。记住你忽略了在大气中对你有危险的因素。