1第二章第二章大氣能量學τvv*I=ρCvTdτ**=ρgzdτ3）動能：K=12=1u2+v2+w2K*=ρ2dτKh=2=u2+v2)4)潛熱能：H=L?q（q：比濕，L：相變潛熱）1）全位能：P=I+Φ=CvT+gz2）顯熱（感熱）能：h=CvT+RT=CpT3）溫濕能（濕焓Eh=CpT+Lq4）靜力能：Eσ=CpT+gz+Lq’2d=CpT+gztv2ρp5）總能量：E=CT+gz+1V2+Lq+p=CT+gz+tv2ρp2干空氣總能量：Etd=CpT+gz+223有效位能(APE,AvailablePo大氣能量的診斷計算表明維持大氣運動所需的動能來源為：22V（2全位能是絕熱調(diào)整后產(chǎn)生的正壓狀態(tài)和穩(wěn)定層結(jié)下的全位能。=ρ[CvT(p)+gz]dτ（2.16）τ3其中P*=τ單位截面積無窮高氣柱內(nèi)的平均有效位能： Pdτ（2.18） 2等壓面上位溫的方差?；騊≈0γdγ2dp（2.19）正壓大氣中，有效位能不能自動釋放（不能轉(zhuǎn)換為動能） 研究對象為特定體積的空氣：單位水平截面積、無窮高鉛m2）重力位能與壓力能相等*=0(gz)dp=0zdp=0zdp=(zp0?pdz=?ρRTdz=?ρg0RTdp=J*（2.21）P*=I*+Φ*=I*+J*=h*（2.21）?單位水平截面積、無窮高鉛直氣柱中，全位能＝感熱4≈0.4*J*0RTdpR287≈0.4====I*I*0CvTdpCv717 I*I*I*0CvTdp0CvTdpCv======P*I*+Φ*I*+J*0(CvT+RT)dp0CpTdpCp3.3.位能與全位能的比較 ≈0.3*J*0RTdpR≈0.3===P*P*0CpTdpCp4.潛熱能與全位能的比較4.潛熱能與全位能的比較H*P*5.5.動能與全位能的比較 0LqdpLq==0CpTdpCpTK*0V2dp==P*0CpTdp 0V2dp0Cdp=2R2=MR22Ca2000v其中CL=χRT(χ=)為Laplace（拉普拉斯）聲速，M“是馬赫數(shù)。6.6.有效位能與全位能的比較=1=γγ'2≈則=0.15Ratio(%)energyRatio(%)energy，T=250K，T'=15K，q=2%6Jγ=γdd=2）全位能中，內(nèi)能占70%，重力位能占30%；3）潛熱能占全位能的20%；4）動能與全位能相比很小，全位能中只有很小一部100806040200TotalpotentialenergyInternalenergypotentialenergyheatenergyAPEKineticGravitational Latent 123456）：二維平面圖（經(jīng)緯線網(wǎng)格PcGrADS1二維平面圖、三維立體圖：GoldenSoftwareSurfer8、MicrocalOrigin7.06:=gw:=gwdtdhdCpT=dtdt==Q+Cdp+Nρdt3.3.潛熱能方程dqdt =dqdt得dH =LSdt221)通過垂直運動，可使位能與動能相互轉(zhuǎn)換。74.2p系（水平）動能方程的質(zhì)量積分形式h+h+（2.33）hhhh+=0，上式可改寫為：Khh左邊第1項=dM=KdMKhKhKh∴KdM=M(hMDdM（2.36）其中左邊又可寫為：KdM==M.,K稱為（質(zhì)量）平均動能。物理意義：封閉系統(tǒng)內(nèi)，空氣的（平均）動能的變化取決于位勢梯度力做功和摩擦耗損（與（2.32）8dE tdt=CpT+gz+Lq+V2=ρ+Cδt+N2+L.S=CpT+gz+V2=+C+2（2.38）=0稱為濕空氣總能量守恒。若絕熱、無摩擦、氣壓場定常，有dEtddt稱為干空氣總能量守恒。若再不考慮溫度的變化，則有：2gz+2V=2作業(yè)：Cha.2-1，Cha.2-4，Cha.2-9*9減少，使平均全位能減少，即平均全位能轉(zhuǎn)換為平均動能。由低緯向中緯輸送才能維持全球平均動能的平衡，從平均全位能與擾動動能的轉(zhuǎn)換函數(shù)：P,K'≈T'wdτω≈?ρgw?T'ωdτDGGGGDDD1）上升氣流（w>0對應暖中心（T'>0）;下沉氣流（w<0對應冷中心（T'<0）, 則T'w>0，表示溫度場與垂直運動場為正相關(guān)。 ''''），T'>0，v'>0；ω<0（w>0）槽后溫度場和流場的配置為：冷空氣一邊向南，一邊下沉T<0，v<0;ω>0(w<0)反之，若溫度槽先于氣壓槽，槽前溫度場和流場的配置為：暖空氣一邊向北運動，一邊下沉T'>0，v'>0；ω>0（w<0）槽后溫度場和流場的配置為：冷空氣一邊向南，一邊上升可以證明，平均動能與擾動動能的轉(zhuǎn)換函數(shù)為：K,K'}=?ρu'v'+u'w'dτ'v'u 1.4.2垂直轉(zhuǎn)換項（(2.43K,K'}>0綜合：換過程為正串級耗散(粘性輸送)，即大尺度1