航空气象学连载（３）

对流的产生与发展

　　   对流产生和发展的过程

如果某空气块受到向上冲击力的作用，使它离开原来位置而上升，上升时其温度先按干绝热直减率Rd而降低，如果气层温度直减率R<Rd，则空气块的温度将低于它周围的温度，因此它将下降返回原来的位置，对流不能发生。如果R>Rd，则气块将因温度高于周围空气的温度而加速上升（上升速度不断加大），对流因此而产生并得到发展（此时气块周围相对冷的空气将下沉）。随着气块绝热上升冷却，其饱和水气压（以及饱和比湿）将相应的下降，相对湿度增加。当气块的饱和比湿降低到等于它的实际比湿时（在气块决热上升过程中，其实际比湿是不变的），相对湿度达到100%，气块中的水汽达到饱和，开始发生凝结。这时气块所在的高度称为凝结高度，它和积云云底高度基本是一致的。

 

此后，由于凝结潜热释放，气块将按湿绝热直减率Rm降低温度，如果此时R>Rm，则气块仍将加速上升，对流云向上发展，直到出现R<Rm，而使气块温度等于周围的温度时为止。这时气块所在的高度称为对流上限（又称最大对流高度），它大致相当于云顶高度。

 

    本章篇幅较长，因此部分概念较多较难以理解，故单独提出做详细讲解，下面解释一下其中的几个概念。

　

* 绝对湿度：指在一定温度和气压下1公斤空气中的水分净含量。

相对湿度：指一定温度下空气中包含的水分质量与该温度下空气达到饱和时所含水分质量之比，通常我们可以通过干湿球温度计的温度差从温度计的列表中读出，例如湿度60%；90%。

* 饱和空气：一定温度和压力的空气只能容纳一定质量的空气，当达到这个质量时，空气中的水汽含量达到饱和，开始产生凝结。一般温度越高，饱和质量越大，反之则越小，这就是为什么秋冬季我们会看到露水和霜花的原因。

* 干绝热直减率：作升降运动的未饱和空气块内部没有水相变化，如果它与周围没有热量交换，则其运动过程称为干绝热过程。其干绝热上升（下沉）单位高度时，其温度的降低（增加）值，称为干绝热直减率Rd，Rd为一常数。Rd≈1℃/100米。

* 湿绝热直减率：作升降运动的饱和空气块内部存在着水相变化，如果它与周围没有热量交换，则其运动过程称为湿绝热过程。由于湿绝热上升（下降）的饱和空气块存在着凝结（蒸发）现象，其释放（吸收）潜热部分补偿了降低（升高）的温度，故其温度变化比干绝热过程要小。饱和湿空气上升（下沉）单位高度时，其温度降低（增加）的值，称为湿绝热直减率Rm，显然Rm<Rd。

 

    本节所讲的内容阐述了对流变化的成因，通过这些和后续知识的了解，大家可以利用干湿球温度计等简单仪器，推算出在有积云的日子里，上升气流大致可以达到的高度。下一节连载“对流产生和发展的条件”。