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温度场垂直变化特征 温度场的概念

2024-06-20  来源:天气网  【字体:  

导语:温度场垂直变化特征是什么呢?其实在大气中,温度随高度的增加通常呈现出递减的趋势,这是由于地球表面受到太阳辐射加热后,热量以传导和对流的方式向高空传递,然而,在某些特定条件下,如逆温层的存在,温度随高度的变化可能会出现异常,即在某一高度范围内,温度随高度的增加而升高,下面就一起去看看温度场的概念吧!

温度场垂直变化特征 

温度场垂直变化特征 温度场的概念

温度

可见,在温度场近于轴对称分布。从700hPa到100hPa中心都是较暖的。等θ线在中心成漏斗状下凹(尤以22日最明显),表明,台风中心附近是暖湿空气。18日台风尚处于热带风暴阶段(中心气压为990hPa,风速为18m·s¹).台风内区的θ是倾斜向上扩散的,同时上层θ线向下凹不明显,在400hPa附近,中心区还有干区存在,表明台风眼壁的坡度较小。

而在22日,台风处于较强的阶段(中心气压为970hPa,风速为35m·s-¹),台风眼壁附近的0线近于垂直上升到12km。同时,上层的θ成漏斗状下降到500hPa。这种结构上的差别是与台风发展程度,尤其是与台风内区的积雨云活动情况有关。发展强的台风,积雨云对流的潜热释放以及台风眼内的下沉运动,使暖中心十分突出,其气温距平最大值在250hPa附近,并呈漏斗状向下伸到中低层,这可能也是θ成漏斗状向下伸的原因。

温度场的概念

温度场是物质系统内各个点上温度的集合,它反映了温度在空间和时间上的分布。温度场是时间和空间的函数,通常表示为温度T作为空间坐标(x,y,z)和时间变量t的函数,即T=T(x,y,z,t)。这描述了三维非稳态(瞬态)温度场,其中发生的导热为三维非稳态(瞬态)导热。不随时间而变的温度场称为稳态温度场,即T=T(x,y,z),此时为三维稳态导热。对于一维和二维温度场,稳态时可分别表示为T=f(x)和T=f(x,y),非稳态时则分别表示为T=f(x,t)和T=f(x,y,t)。

温度场有两大类:稳定状态温度场(亦称稳定温度场、定常温度场)和非稳定状态温度场(亦称非稳定温度场、不稳定温度场或不定常温度场)。稳定状态温度场不随时间而变化,而非稳定状态温度场则随着时间的推移而不断发生变化。温度场可以通过数学分析、实验测定、数值计算以及图解等方法确定,其中数值计算方法因电子计算机的使用而日益广泛地获得应用。

温度场垂直变化特征 温度场的概念

温度

温度场的三类边界条件

第一类边界条件,也称为狄利克雷边界条件,指的是给定边界上的温度值。这意味着在边界上,温度被直接指定为一个确定的数值,不随时间和空间变化。这种边界条件描述了物体边界上的温度分布情况。

第二类边界条件,即诺依曼边界条件,涉及给定边界上温度的梯度值,或者说给定边界上的热流密度。这种情况下,边界上的热流密度被指定为一个常量,描述了热量在边界上的传递情况。

第三类边界条件,涉及给定边界上温度的梯度值与边界温度的关系,通常表现为给定边界上物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf。这种边界条件描述了物体与周围环境之间的热交换情况,是热传导、对流和辐射等多种传热方式共同作用的结果。

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