干绝热和湿绝热过程

未饱和和饱和空气团在不与周围环境交换热量的情况下上升或下降时，其温度如何变化。

Definition

绝热过程是指空气团在不与环境交换热量的情况下状态发生变化；当空气未饱和时为干绝热过程，当上升过程中凝结释放潜热时为湿绝热过程。

Scope

涵盖干绝热递减率、饱和或湿绝热递减率、作为守恒量的位温和相当位温、抬升凝结高度，以及潜热释放对气团冷却的调节作用。

Core questions

• 为什么干绝热递减率的固定值约为每公里9.8摄氏度？
• 潜热释放如何降低饱和上升的冷却速率？
• 绝热运动过程中哪些热力学量是守恒的？

Key theories

绝热递减率

将热力学第一定律应用于绝热上升的气团，得到一个恒定的干绝热递减率；在饱和时加入潜热释放，则得到一个较小且与温度相关的湿绝热递减率。

Mechanisms

当未饱和气团上升时，它会膨胀并以由重力和空气比热决定的干绝热速率冷却。位温，即气团在绝热地达到参考压力时所具有的温度，在干绝热上升过程中是守恒的。一旦气团在抬升凝结高度达到饱和，凝结会释放潜热，部分抵消膨胀冷却，因此湿绝热速率较小且随温度变化；相当位温在此湿绝热过程中是守恒的。

Clinical relevance

绝热概念用于估算云底高度、预测对流冷却和增温，以及在热力学图上追踪气团。

History

干绝热和假绝热湿过程之间的区别以及守恒量相当位温的概念是由冯·贝佐尔德和诺曼德在20世纪之交提出的，至今仍是对流气象学的基础。

Key figures

• Wilhelm von Bezold
• Craig Bohren

Seminal works

• bohren1998
• iribarne1981

Frequently asked questions

为什么湿绝热递减率小于干绝热递减率？

当饱和空气上升时，水蒸气凝结并释放潜热，部分抵消了膨胀引起的冷却，因此饱和空气随高度的冷却速度比干燥空气慢。