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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


等壓線提供了地面之上幾千英尺內風的有用信息。接近地面時,風向被地表改變,風速由于和地面間的摩擦力而降低。然而,在地面之上2000到3000英尺高度內,風速較大,風向開始變得更加和等壓線平行。因此,地面風表示在天氣圖上,稍微高一點高度上的風也表示在天氣圖上。
一般地,地面2000英尺以上的風相對地面風為20-40度偏右,風速也會更大。在崎嶇不平的地形上風向的變化是最大的,而在平坦地表上是最小的,例如開闊的水域。在缺少高空風信息的條件下,這個建議規則用于粗略的估計地表幾千英尺之上風的狀況。
大氣穩定性
大氣的穩定性依賴于它抵抗垂直運動的能力。穩定的大氣使垂直運動困難,輕微的垂直運動受到抑制后消失。在不穩定的大氣中,輕微的垂直空氣運動趨向于變的更強,這樣就導致了紊亂的氣流和對流活動。不穩定性會導致嚴重的紊流,廣闊的垂直云量,以及劇烈的天氣。
上升的氣流膨脹且變冷,是由于高度增加時氣壓的降低。下沉氣流則反之;隨著大氣壓力的增加,下沉空氣的溫度隨著它被壓縮而增加。絕熱加熱和絕熱冷卻就是用來描述這種變化的術語。【絕熱的意思在這里是指大氣溫度變化是在沒有熱量傳導的過程中因壓力的變化而產生的溫度變化。】
絕熱過程發生在所有的向上或向下運動的空氣中。當空氣上升到一個低壓區域時,它會膨脹到一個更大的體積。當空氣分子膨脹時【即空氣分子的平均間隔增大,而不是分子本身變大】,空氣的溫度會更低。結果是,當氣塊【一定體積的空氣】上升時,壓力降低,體積增加,溫度降低。當空氣下沉時,則反之也對。溫度隨著高度增加而下降的速度稱為溫度垂直梯度(lapse rate)。當空氣在大氣中上升時,平均溫度變化速率是2攝氏度(3.5華氏度)每1000英尺。
由于水蒸氣比空氣還輕,潮濕降低了空氣的密度,導致它上升。相反地,當濕度降低時,空氣變得更加密集而趨于下沉。由于潮濕的空氣變冷的速度更慢【潮濕空氣的熱容量更大】,一般它比干空氣更加不穩定,原因是潮濕的空氣在冷卻到周圍的空氣溫度前必須上升的更高。干空氣絕熱溫度梯度(不飽和空氣)是3攝氏度每1000英尺。濕空氣絕熱溫度梯度范圍從1.1攝氏度到2.8攝氏度(2華氏度到5華氏度)每1000英尺。
濕度和溫度的結合確定了空氣的穩定性和作為結果的天氣。冷的干空氣非常穩定,能夠抵抗垂直運動,它會導致好的通常是晴朗的天氣。最大的不穩定發生在空氣是潮濕而溫暖的時候,就像熱帶區域的夏天一樣。典型的,雷暴基本上天天出現在這些區域,就是因為周圍空氣的不穩定性。
逆增
隨著空氣在大氣中上升膨脹,溫度會降低。然而也會發生一種大氣異常情況,改變了這個典型的大氣行為模式。當上升空氣的溫度隨高度增加而增加時,就發生了溫度逆增。逆增層通常是接近地面的很薄的一層平穩空氣。空氣的溫度隨高度增加到某一點,即逆增層的頂部。逆增層頂部的空氣擔當蓋子的作用,保持天氣和污染物截留在下面。如果空氣的相對濕度高,它會促進云,霧,薄霧,煙的形成,導致逆增層內的能見度降低。
基于地表的溫度逆增發生在晴朗涼爽的夜晚,這時接近地面的空氣被地表的降溫而冷卻。地表幾百英尺內的空氣變得比它上面的空氣更冷。當暖空氣在一層較冷的空氣上擴展開來或者當冷空氣被迫位于一層暖空氣的下方時,就會發生鋒面逆增。
濕氣和溫度
大氣天然的就含有水蒸氣形式的水分。大氣中水分的多少依賴于空氣溫度。溫度每增加20華氏度,空氣中能容納的水分就增加為1倍。相反的,溫度降低20華氏度,水分容量會變為原來的一半。
大氣中的水有三種狀態:液態,固態和氣態的。所有這三種形式都可以容易的變化為另一種,都出現在大氣的溫度變化范圍內。當水從一種狀態變為另一種狀態時,就發生一次熱交換。這些變化是通過蒸發,升華,冷凝,沉積,熔解或者凝固過程實現的。然而,水蒸氣僅僅是通過蒸發和升華過程進入大氣的。
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