潜在的大气温度恒定在一个混合层吗?

Question

为什么潜在温度定义为美元\θ= T \大(\压裂{P_0} {P} \大)^ {R / c_p} $常数,混合层?我知道露点温度必须平行于一条线T-log P等于混合比的图,但我无法连接这温度探测平行于干绝热递减率(DALR)。潜在的空气温度温度是一个包裹会如果mbar dry-adiabatically带到了1000。但由于温度不均匀分布在一个混合层,为什么潜在温度是常数?

混合层的一个例子所示(层,从表面延伸到大约650 hPa):我的形象本手册。

Answer 1

混合的整体思想是所有具有相同的属性(如您注意水分剖面,左行,还符合混合比,显示它具有相同的水分....风不需要常数,因为它们是由周围的压力场,但往往更类似比纯粹的配置文件)

的温度,空气也都相同的质量当混合…除了因为它上升/下降的背景总是收益/损失的能量扩大/压缩。但在near-adiabatic过程,这一过程是可逆的。

所以一个古怪的类比:照片是摩天大楼有电梯费用来骑,基于层的数量,但当你返回同样的速度骑回来。大楼里,每个人都决定“混合”他们的钱,所以,每一个从根本上相同数量在最后,当他们离开我猜。它会让人们在不同的楼层会有不同的数量由于电梯乘坐他们所做的,但是因为这电梯过程只是一个背景,他们都从根本上有相同的数量,因为任何人都可以乘电梯到另一个楼,和有相同数量的人。

所以混合地区就像一个电梯9.8美元\ \ mathrm {°C} $费每$ \ mathrm{公里}$的高度。即使混合地区不会发生包括1000 mb,如果他们只混合货币,就像楼15 - 23在摩天大楼……我们仍然可以参考回到了所有的钱时,他们会离开大楼。与潜在的温度,因此我们必须引用相同的级别,我们只是碰巧把它定义为1000 mb,但是混合层可以在任何压力水平范围内。

当温度跟随那些干绝热线行这表明它们有相同的真正的基值,占起重/沉没的可逆变化。

所以温度是垂直均匀分布在一个混合层,除了背景要求是分层的温度变化到每个空气分子在不同级别。温度不一定完全在这样一个混合水平均匀的最低水平大气由于地形,地面覆盖,等等……但又会更倾向于类似因为垂直混合表明像样的水平运动(质量连续性),并将倾向于混合任何增加高空风(由于减少摩擦),这样往往会有更多运动混合水平附近的地面比天更稳定。

Answer 2

这是一个简单的绝热的场景。

当一个空运idiabatically加薪,与周围的热交换是零。因此,减少内部能量(相关温度降低)的空气包裹所做的功等于包裹在其扩张,反之亦然。

这种变化是可逆的。

Answer 3

在混合层虚拟潜在的温度\ theta_v美元是恒定的,因此,你替代虚拟温度T_v美元为元新台币。

{方程}\ theta_v = T_v \ \开始离开(\压裂{p_0} {p} \右)^{\压裂{R} {c_p}} = T \离开(\压裂{p_0} {p} \右)^{\压裂{R} {c_p}} R(1 + 0.61) =θ(1 + 0.61 R) \ \{方程}结束在这里r美元水的混合比(质量/干燥的空气质量)。在混合层美元\部分r / \部分z = 0美元或{const} $ $ r = \文本。因此,您的虚拟温度增加水分的存在。你的资料会因此,保持干绝热线平行。

你的递减率只会改变是否饱和空气和水蒸气凝结,由于潜在的能量释放。