湿静能

科技工作者之家 2020-11-17

湿静能是一个描述气块状态的热力学参数,与相当位温类似, 其定义包含了气块的焓(气块的内能和维持其体积的能量)、因高度而产生的位能和气块中的水汽潜热。湿静能在绝热条件下上升和下降时具有保守的特性,因此适合做为研究大气的参数。

简介湿静能是一个描述气块状态的热力学参数,与相当位温类似,其定义包含了气块的焓(气块的内能和维持其体积的能量)、因高度而产生的位能和气块中的水汽潜热。湿静能在绝热条件下上升和下降时具有保守的特性,因此适合做为研究大气的参数。

湿静能可以被简写成 S,并以下列式子表示:

其中 Cp为等压比热,T为绝对温标下的温度,g为重力常数,z为距地表高度,Lv为水汽潜热,q为水汽比湿。须注意虽然有些文章或书籍会用混和比r 来充当湿静能中的比湿项(因为比湿和混和比在数值上很接近,可能只差几个百分点),但这只是一个近似的方式,并非其严格的定义。

Herbert Riehl和Joanne Malkus经由对湿静能垂直分布的研究之后,在公元1958年提出了一个论点:他们认为宽约5千米(3.1英里),从大气边界层发展到对流层顶的柱状对流 (又称热塔)是热带往中纬度地区传输能量的主要机制。最近的热带地区理想模式模拟则指出,湿静能的分布主要由平流项所控制,并伴随近地面2千米(6,600英尺)高以内的内流场和距地面10千米(33,000英尺)高左右的外流场。湿静能也可以被用来研究马登-朱利安振荡(MJO),若把热带大气视为一个整体,则MJO当中的湿静能也是被平流项所主导,同时也被风场带动的边界层潜热通量影响,这两项的交互作用将会影响MJO的周期变化。1

相当位温相当位温是某一高度的气团下降(或上升)至参照气压值的位置时,经过绝热膨胀(或收缩)以及所含的水汽全部凝结为水滴释出潜热后,所具有的温度。从相当温度而言,相当位温也就是指某一高度的气团绝对移动至参照气压值位置时所具有的相当温度。1

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本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

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