作为热机的自然对流:CAPE理论

摘要：

在许多行星上,不断有热量供给地面,且热量也不断通过大气向太空发出红外辐射.由于在高压区是热源不是热汇,因此,该系统能够做机械功.大气对流是可以在此系统中运转的自然热机.基于这种热机结构,提出了一个大气对流的简单理论,预报在统计平衡状态下干、湿对流的浮力、垂直速度及其覆盖区域.在对流热机一次循环期间,来自地面层(热源,热区)的热,其中一部分被报废到空间自由对流层(热汇,冷区),并从那里辐射到太空.其余部分变为机械功.此机械功用于克服机械耗散维持对流运动上.最终,机械能耗尽,转变成热能.消耗掉的部分能量被辐射到太空,而其余的通过对流气块进入再循环.在温度较低能量消耗部分降低的情况下,温度较高能量消耗部分增加,提高了对流热机的视效率.对流热机所做的功对气柱积分,给出了存在于行星大气中克服粘性耗散、维持对流运动的对流有效位能(CAPE)统计平衡量的大小.此积分被认为是准平衡条件下行星状态的一个全球性数字.对于地球目前的气候,热机结构预报热带地区CAPE值的大小为1000 J·kg-1,该预报值与观测值一致.从结果也可得出,存在于对流大气的CAPE总量应随着全球地表温度的升高(或大气对红外辐射的暗度)的增大而增大.

机标关键词：热机、自然对流、大气对流、机械功、能量消耗、红外辐射、对流运动、预报、行星、全球地表温度、太空、对流有效位能、平衡状态、粘性耗散、循环、系统、统计、热源、热量、热带地区

所属期刊栏目：28

分类号：P4(大气科学（气象学）)

在线出版日期：2007-05-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：38-46