文档介绍：第三节大气的增温和冷却
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一、海陆的增温和冷却的差异
二、空气的增温和冷却
（一）气温的非绝热变化
（二）气温的绝热变化
1、气块的概念和基本假定
2、绝热过程
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3、泊松方程（干绝热方程）
T / T0 = ( P / P0 )
(P0、T0)表示空气块的初始状态，(P、T)表示空气块最终的状态。
此方程表示了初态和终态之间的内在联系，即绝热变化时温度随气压变化的具体规律。
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4、干绝热直减率
一团干空气或未饱和的湿空气块绝热上升时，单位距离的温度降低值。用γ d表示。
γ d =－（dTi / dZ)d
理论上计算出γ d ≈，即在干绝热过程中，气块每上升100m，温度降低约1oC；气块每下降100m，温度升高约1oC。
若气块起始温度为To，干绝热上升ΔZ高度后，其温度为：T=To - γd ΔZ
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20oC
21oC
100m
干空气升降时的绝热变化
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γ d与γ（气温直减率）的含义完全不同
1、γd 是气块本身的降温率； γ 是周围大气温度随高度的分布。
2、γ d近似常数，；γ可有不同数值，不是一个常数，，它可大于、小于或等于γd ，并随高度而变化。
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5、湿绝热直减率
（补充）
饱和湿空气在与周围没有热量交换而始终保持着饱和时所发生的过程，称湿绝热过程。
为了研究方便，认为饱和湿空气块在绝热上升过程中可能出现以下极端情况：
认为气块绝热上升时所产生的凝结物全部留在气块内，随气块一起上升，当气块从上升运动转为下降时，绝热增温又会引起水滴的蒸发，以维持气块呈饱和状态。
由于气块绝热上升过程中水汽凝结所得到的潜热与气块绝热下降过程中水滴蒸发所失去的潜热相等，过程是可逆的，称为可逆湿绝热过程。
这种极端情况相当于只有云而无降水的情况。
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饱和湿空气块绝热上升时，单位距离的温度降低值。以γm表示。
γm = －（dTi / dZ)m
设1克饱和湿空气中含有水汽qs克，绝热上升，凝结了dqs克水汽，所释放出的潜热为：
dQ=－L · dqs
应用热力学第一定律，得到湿绝热方程（2·38）式。
此式说明，饱和湿空气上升时，温度随高度的变化是由两种作用引起的：一种是由气压变化引起，另一种是由水汽凝结时释放潜热引起。
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由此推导得：
γm = γd + L / Cp · dqs / dZ
L—水汽的凝结潜热； Cp—空气的定压比热；dqs —水汽的凝结量；dZ—高度的变化量。
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饱和湿空气绝热上升时，一方面，同干空气和未饱和湿空气一样，因膨胀作功消耗内能而降温；另一方面，又因绝热冷却作用，使气块中部分水汽凝结放出潜热，使温度降低值变小，所以γm ＜ γd 。
γm = γd + L / Cp · dqs / dZ
上升， dZ >0，凝结， dqs <0
则 dqs / dZ ＜0
下降，dZ<0，蒸发， dqs >0
则 dqs / dZ ＜0
所以γm ＜ γd
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