（2·37）

s p P

由于这个方程中只包含湿空气的相变所产生的热量，而没有考虑其它的热量，所以（2·37）式又称为温绝热方程。饱和湿空气上升时，方程（2·37） 可写成

RT dP L

dT = C P − C dq_s

（2·38）

P P

上式说明，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的，例如上升时气压减小，dP＜0，这使得温度降低；另一种作用是由水汽凝结时释放潜热引起的，上升时水汽凝结，dqs＜0，造成温度升高。因此，凝结作用可抵消一部分由于气压降低而引起的温度降低。有水汽凝结时，空气上升所引起的降温将比没有水汽凝结时要缓慢。

类似于求干绝热直减率γd 的推导，可得

dTi dZ

= − g CP

Ti − L

T Cp

dq s

dZ

（2·39）

或近似地：

dTi dZ

= − g

C

• L dq_s

C dZ

L

= −γ d − C

dq s

dZ

（2·40）

p P P

由此，湿绝直减率γm 的表达式可写成：

γ = − dT_i 

^m  dZ 

= γ d

+ L • dq s

Cp dZ

（2·41）

当饱和湿空气上升时，dZ＞ 0，dq ＜0，则： dqs ＜0；下降时，

^s dZ

dZ＜0，dq ＞ 0，则 dq s ＜ 0，所以γ 总小于γ 。

s dZ m d

此外，由于 dqs 是气压和温度的函数，所以γ 不是常数，而是气压

dZ ^m

和温度的函数。表 2·4 给出不同温度和气压下γm 的值。由表可见，γm 随温度升高和气压减小而减小。这是因为气温高时，空气的饱和水汽含量大，每降温 1℃水汽的凝结量比气温低时多。例如，温度从 20℃降低到 19℃时，每立方米的饱和空气中有 1g 的水汽凝结；而温度从 0℃降到－1℃时，每立方米的饱和空气中只有 0.33g 的水汽凝结。这就是说饱和空气每上升同样的高度，在温度高时比温度低时能释放出更多的潜热。因此，在气压一定的条件下，高温时空气湿绝热直减率比低温时小一些。

表 2 · 4 湿绝热直减率（℃/100m ）

图 2·20 为干、湿绝热线的比较，干绝热线直减率近于常数，故呈一直线；而湿绝热线，因γm＜γd，故在干绝热线的右方，并且下部因为温度高， γm 小，上部温度低，γm 大，这样形成上陡下缓的一条曲线。到高层水汽凝结愈来愈多，空气中水汽含量便愈来愈少，γ m 愈来愈和γd 值相接近，使干、湿绝热线近于平行。

1. 位温和假相当位温

空气块在干绝热过程中，其温度是变化的，同一气块处于不同的气压（高度）时，其温度值常常是不同的，这就给处在不同高度上的两气块进行热状态的比较带来一定困难。为此，假设把气块都按绝热过程移到同一高度（或等压面上），就可以进行比较了。把各层中的气块循着干绝热的程序订正到一个标准高度：1000hPa 处，这时所具有的温度称为位温，以θ表示。根据

泊松方程，即可得到位温的表达式

R

θ =  1000 CP

 1000

0.286

T P 

= T P 

（2·42）

式中，T、P 分别为干绝热过程起始时刻的温度和气压。从（2·42）式可以看出，位温θ是温度 T 和气压 P 的函数。在气象学中，一般常用的热力图表以温度 T 为横坐标，以压力对数 lnP 为纵坐标，称为温度对数压力图解。该图上的干绝热线即为等位温线，是根据（2·42）式绘制的。当已知空气的温度和压力时，我们可由热力图表直接读出位温θ来。

显然，气块在循干绝热升降时，其位温是恒定不变的。这是位温的重要性质。

必须指出，位温只是把气块的气压、温度考虑进去的特征量，并且只有在干绝热过程中才具有保守性。在湿绝热过程中，由于有潜热的释放或消耗， 位温是变化的。为此，又可导引出把潜热影响考虑进去的温湿特征量。

大气中的水汽达到凝结时，一般是部分凝结物脱离气块而降落，另一部分随气块而运动。为了理解潜热对气块的作用，可假设一种极端的情况，即水汽一经凝结，其凝结物便脱离原上升的气块而降落，而把潜热留在气块中来加热气团，这种过程称假绝热过程。当气块中含有的水汽全部凝结降落时， 所释放的潜热，就使原气块的位温提高到了极值，这个数值称为假相当位温， 用θse 表示，根据定义

θse

= θ + Lq

Cp

（2·43）

式中，q 是气块在 1000hPa 处，1g 湿空气所含水汽量

由（2·43）式可以看出θse 是气压、温度和湿度的函数。如图 2·21 所示，设有一气块，其温、压、湿分别为（P、T、q）。在绝热图表上温度、压力始于 A 点，这时气块是未饱和的，令其沿干绝热线上升到达凝结高度 B 点， 这时气块达到饱和；当气块再继续上升时，就不断地有水汽凝结，这时它将沿湿绝热线上升降温。当气块内水汽全部凝结降落后，再令其沿干绝热线下沉到 1000hPa，此时气块的温度就是假相当位温θse。它不仅考虑了气压对温度的影响，而且也考虑了水汽对温度的影响，实际上是关于温度、压力、湿度的综合特征量，对于干绝热、假绝热和湿绝热过程都具有保守性。

以上讨论了大气中空气块温度的绝热变化和非绝热变化。事实上，同一

时间对同一团空气而言，温度的变化常常是两种原因共同引起的。何者为主， 则要看当时的具体情况。当空气团停留在某地或在地面附近作水平运动时， 外界的气压变化很小，但受地面增热和冷却的影响却很大，因而气温的非绝热变化是主要的。空气团作升降运动时，虽然也能和外界交换热量，但因垂直方向上气压的变化很快，空气团因膨胀或压缩引起的温度变化，要比和外界交换热量引起的温度变化大得多，因而气温的绝热变化是主要的。

三、空气温度的个别变化和局地变化

把热力学第一定律（2·29）式两边除以 dt，就得到反映温度随时间变化规律的热流量方程