气象学课件温度.ppt

第三章温度
令地面层与空气的热量交换方式
◇土壤温度
水层温度
◆空气温度的变化
心温度与农业生产
Company Logo
第一节地面层与空气的热量交换方式
地球表面接受太阳辐射能,在下垫面本身、下垫面和空
空气层之间,进行多种形式的热量交换,使地面温度、下层
温度、大气温度发生变化
主要的热量交换方式有
分子热传导
以分子运动来传递热量的过程称为分子热传导
在土壤层中,热量交换是由分热传导形式完成的。分子热传
导过程的强弱对土壤层内热状况的形成有着重要意义
令空气是热的不良导体,空气分子导热率很小,因而由传导方式
进行的热量转移比其他方式要少得多,多数情况下是可以忽略
不计的。
Company Logo
、辐射
地面和大气层之间的辐射热交换是始终存在的。地面方面
收太阳辐射和大气逆辐射,同时也向
小长波辐射
白天,当地面吸收的辐射超过放出的射时,地面被加热增
温,并通过辐射或其他方式把热量传送到大气层和深层土壤使
大气和深层土壤温度增加;
冷夜间,地面放出的长波辐射过吸收的大气逆辐射,结果使
得地面损失热量,导致地面温,此时深层土壤和大气就
反过来以各种方式向地面输送热量,以维持地表面温度不致下
降太多,结果使深层业壤和大气层损失热量,温度也出现下降
Company Logo
对流
空气在垂直方向上大规模的、有规律的升峰运动称为流
根据其形成原因可分为如下两种
热力对流(自由对流)
形成原因:由热力原因引起的对流。
热力对流发生在低层气温剧烈增高或高层空气冷却时,此时
上下层气温差异加大,造成低层空气密度较小,高层空气密度
较大,高层的冷空气下沉,低层的暖空气上升,形成空气的不
稳定状态。
热力对流的空气升降速度快,多在10m/s左右,但它的水平
尺度小,~50km之间,是中低纬度温暖季节经常发生的
运动删象。
Company Logo
令动力对流(强迫对流)
形成原因:有动力原因形成的对流
当空气水平流动遇到山脉等障碍物时被迫抬升,或者因受其
他外力作用强迫拾升时发生的空气流动现象。
>动力对流的升降速度慢,~10cm/s之间,但水平
范围广,可达到几百至见千千米
Company Logo
大气中的对流多数是由热力原因和动力原因共同引起的
>对流的结果使上下层空气混合,并发生热量交换
不同的对流运动带来不同的天气、气候特征
般在夏季及午后空气对流较强,冬季及清晨较弱。
对流运动是地面和低层大气的热量向高层传递的重要方式
Company Logo
四、平流
空气大规模的水平运动称为平
令冷平流
空气经常大规模地在水平方向上流动着,当冷空气流经暖
的区域时,可便当地温度下降,称之为冷平流
令暖平流
当暖空气流经冷的区域时,使该区域的温度升高,称之
为暖平流。
平流运动对缓和地区之间和纬度之间的温度差异有很大作
用,是水平方向上热量交换的主要方式。
Company Logo
五、乱流(湍流)
因为地面受热不均匀,或者空气沿粗糙不平的下垫面移动
时,常出现一种小规模的、无规则的升降气流或室气的涡旋运
动,这种空气的不规则运动称为湍流,包惯上常叫
◇乱流可使空气在各个方向得到充分混合,并伴随着热量的交
换
令与对流相比,乱流的规模较小,但它更具有普遍性
◇乱流对缓和贴地气层的温度变化起着十分重要的作用,是地
面和空气、空气和空气之间热量交换的重要方式
Company Logo
六、潜热交换
下垫面受热后,因水分蒸发(升华)而耗热量使地面温
度降低,这部分热量在大气中凝结(或凝q)释放出来,使气
温增加,气象学上把因水的相态变化而引起的热量转移称为
潜
◇潜热交换不仅在地面与空气间进行,也可在空气与空气之
进行。
◆大气中水的潜热释放是中小尺度天气系统发生、发展的
种主要能源。
◇潜热交换方式对于下垫面和空气温度变化都有直接影响。
Company Logo
第二节土壤温度
、地表层热量平衡
地表温度的升高或降低,均是由地表热量收支状况决定的
白天,地表收入的能量多于支出的能量,地表温度升
夜间,地表释放的热量多于吸收的热量,地表温度降低
若收支平衡,则地表温度保持不变。
根据能量守桓原理
地表层热量收支差额〔热量平衡)=地面热量收入一地面热量支出
地表层的热量收入和支出项有
R:地表层和空气间以辐射形式进行交换的热通量项(辐射差
额)
P:地表层和空气间以湍流形式进行交换的热通量项;
Company Logo