科技名词定义
中文名称：大气稳定度英文名称：[atmospheric] stability;atmospheric stability定义1：叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。所属学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）定义2：空中某大气团由于与周围空气存在密度、温度和流速等的强度差而产生的浮力使其产生加速度而上升或下降的程度。所属学科：电力（一级学科）；环境保护（二级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
大气稳定度分级
叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。也指空中某大气团由于与周围空气存在密度、温度和流速等的强度差而产生的浮力使其产生加速度而上升或下降的程度。
目录
概念一
概念二
概念三
概念四
大气稳定度分级
大气稳定度与大气污染的关系
编辑本段
概念一
大气稳定度指近地层大气作垂直运动的强弱程度，当气温垂直递减率γ>-1℃/100m时,大气呈不稳定状态.γ=-1℃/100m大气呈中性状态,γ<-1℃/100m时大气呈稳定状态。
编辑本段
概念二
大气稳定度指静力学稳定度。在浮力作用下空气微团垂直方向运动的稳定性，以平均温度梯度 或反映浮力作功的指标 为判据。若位温随着高度增加而递减，<0，浮力作功增加空气微团的动能，上下运动能继续发展，称为静力学不稳定。若位温随着高度增加而递增（逆温）， ＞0，空气微团反抗重力作功损耗动能，上下运动受到抑制，称为静力学稳定。 =0的时候空气微团处于随意平衡状态，称为中性稳定度。
编辑本段
概念三
大气稳定度指大气湍流的状态，以理查逊数或相联系的指标为判据。按照定义理查逊数是湍流的浮力作功和切应力作功之比值（参见理查逊数），包含着静力学稳定度判据 ，定性方面与静力学稳定度一致，因此对大气湍流状态相应地冠以不稳定、稳定和中性的名称。定量方面指大气湍流状态的稳定度与静力学稳定度可有很大差别。例如贴近地面气层 数值常常很大，按照静力学稳定度应属于很不稳定或者很稳定，但因切应力作用更大，湍流状态实际上为近中性。又如对流边界层中部 ≈0，但湍流状态却属于很不稳定。大气湍流扩散与大气湍流状态有不可分的联系，大气扩散问题应用领域的大气稳定度通常以理查逊数或相联系的参数为基础所建立的稳定度分类法来划分。
编辑本段
概念四
大气稳定度指整层空气的稳定程度。以大气的气温垂直加速度运动来判定。大气中某一高度的一团空气，如受到某种外力的作用，产生向上或向下运动时，可以出现三种情况：
1．稳定状态。移动后逐渐减速，并有返回原来高度的趋势。
2．不稳定状态。移动后，加速向上向下运动。
3．中性平衡状态。如将它推到某一高度后，既不加速，也不减速而停下来，大气稳定度，对于形成云和降水有重要作用。有时也称大气垂直稳定度。
编辑本段
大气稳定度分级
常用的大气稳定度分类方法有帕斯奎尔(Pasquill)法和国标原子能机构IAEA推荐的方法。
中国现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法(简记P·S),分为强不稳定,不稳定,弱不稳定,中性,较稳定和稳定六级.它们分别表示为A,B,C,D,E,F.确定等级时首先计算出太阳高度角按表B1查出太阳辐射等级数,再由太阳辐射等级数与地面风速按表B2查找稳定等级.
编辑本段
大气稳定度与大气污染的关系
大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素。当大气层结不稳定，热力湍流发展旺盛，对流强烈，污染物易扩散，但是全层不稳定时，污染不易扩散远处。当大气层结稳定时，湍流受到抑制，污染物不易扩散稀释，特别当逆温层出现时，通常风力弱或无风，低空象蒙上一个“盖子“，使烟尘聚集地表，造成严重污染。
（1）大气中出现逆温层时，大气比较稳定，如山谷中夜晚大气层比较稳定；
（2）无逆温层时，大气空中等温面比较稀疏，且相邻两个等温面温差小，等温面比较平直是大气层相对稳定；
（3）原来相对稳定的大气层，如果有一股冷空气移来，上下空气层温差增大，大气层就很不稳定易发生对流。
2、 陆地所吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，而海洋水所吸收的太阳能分布在较厚的水层中；
3、 海洋有充分水源供应，以致蒸发量较大，失热较多，使水温不容易升高；
4、 岩石和土壤的比热小于水的比热。
二、空气的增温和冷却
(一) 非绝热变化(空气与环境间有热量交换)：
1、辐射：物体间不停地发射电磁波进行热量交换的过程（地气间、大气间）
2、对流：物体受热后表面空气膨胀或质点运动传输热量；是对流层中重要的热量交换方式3、湍流（乱流）：近地层中空气无规则的升降或涡旋运动；是摩擦层（0－2km）中重要的热量交换方式
4、传导：从分子传到另一分子的热能交换方式；由于地面和大气都是热的不良导体，故可忽略不计
5、潜热交换：水相变化中的热量吸收和释放过程；此方式主要存在于5km以下的层次：蒸发潜热: 冰→汽(吸热)，水→汽(吸热)；凝结潜热: 水→冰(放热)，汽→冰(放热)。
6、总结：地-气间主要通过辐射；气-气间主要通过对流、湍流和潜热交换进行热量交换
海陆的增温和冷却的差异：a、反射率不同；b、吸收方式不同；c、辐射本领不德育工作总结同d、热容量不同；d、热量分配方式不同。
(二) 绝热变化：绝热变化过程中空气与环境间无热量交换
绝热变化有两个过程: 绝热增温过程:气块下降, 气温升高的过程； 绝热冷却过程:气块上升, 放热, 气温下降的过程。
1、干绝热过程：
a、干绝热方程 (泊松方程)：
dQ＝ dE+dW , dE: 热量(Cv·T); dW: 功(P·dV)；而dQ=0
所以：
b、干绝热直减率(rd)：
定义:干空气绝热上升（或下降）单位距离时的温度降低（或升高）值
rd＝ -(dTi/dZ)d =-RTi /CpP · dPi/dZ
多数大气过程满足静力条件: Pi=P及 Pi+dPi=P+dP；且有: dP/dZ=-ρg
在实际工作中常取 rd=1 /100m；即：某高度处：T=T0－rd· Z。
2、湿绝热过程和湿绝热直减率：
a、湿绝热过程：饱和空气绝热上升中，因饱和而发生冷却凝结，同时释放凝结潜热，加热气块的过程。此过程涉及水汽凝结,但不考虑其他热量交换。
b、湿绝热直减率（rm）：
(1)定义: 饱和空气绝热上升单位距离，温度降低的度数。rm是个变量。
(2)计算公式:
dQ＝ dE+dW , dE: 热量(Cv·T); dW: 功(Pd·V)
而：dQ= -L·dqs , L:水汽凝结潜热, dps:凝结的水量
(3) 影响rm的因素:
温度（假设气压不变）：r m值随温度的升高而降低.
气压（假设温度不变）：r m值随压强的升高而增加。
3、空气层的r与空气块的rm、rd的关系：
r：升降气块所在的周围大气温度随高度的变化情况，称为层结曲线；
rm、rd：升降气块本身的温度随高度的变化情况，称为状态曲线。
θ＝ T(1000/P)0.286
(θ): 降各层气块循着干绝热过程订正到1000hPa处,此时气块所具有的温度。
气块干绝热升降温度时,位温恒定不变；气团作升降运动时绝热变化为主。
θse＝θ+L·q/Cp
假相当位温(θse): 湿空气经假绝热过程, 水汽全部凝结降落时释放潜热, 使原气块位温提高到的极值；
气团停留在某地或地面附近作水平运动时, P变化小,且受地面温度影响大，以非绝热变化为主。
三、空气温度的个别变化和局地变化
四、大气静力稳定度
（一）定义: 气块受任意方向扰动后, 返回或远离平衡位置的趋势和程度
大气稳定度的三种状态：稳定，无论上升或下降，最终回到原位；不稳定：加速远离原位；中性：随遇而安。
判定稳定度的基本公式：a=（ρ－ρ i） g / ρ i ＝(Ti－T) g / T；气块与周围空气的温度差决定其是否稳定:Ti＞T，气块上升，反之下降；气块轻重决定于温度和气压,P相同时,T低者更重。
（二）判断大气稳定度的基本方法：
1、干绝热情况：当干空气或未饱和空气上升 Z高度时, 其Ti＝Ti0－rd Z，周围空气T＝T0－ r Z；由，有：a、r＜rd, Z与a方向相反，层结稳定；b、r＝rd, a＝0，层结中性；c、r＞rd, Z与a方向相同，层结不稳定。
三种不同的大气稳定度：
2、湿绝热情况:
当干空气或未饱和空气上升 Z高度时, 其Ti＝Ti0－rm Z，周围空气T＝T0－ r Z；
由：；r＜rm, Z与a方向相反，层结稳定；r＝rm, a＝0，层结中性；r＞rm, Z与a方向相同，层结不稳定
3、总结：对于任意一空气团：
r＜rm：绝对稳定，无论空气是否饱和，大气层结稳定；r＞rd：绝对不稳定，无论空气是否饱和，大气层结不稳定；rm＜r＜rd：条件性不稳定状态，对饱和空气，大气不稳定；对非饱和空气，则大气稳定。
气层r越大，大气越不稳定。若r很小甚至为0或负值（逆温），则对流发展受到阻碍，故习惯将这种气层称为阻挡层。
（三）不稳定能量:
1、定义:气层中可使单位质量空气块离开初始位置后作加速运动的能量；
2、如何判断不稳定能量:主要决定与气块和层结温度的对比
3、不稳定能量的类型:
（1）绝对不稳定型：在起始高度以上，各高度气块温度始终高于层结温度，气块能自由上升
（2）绝对稳定型：在起始高度以上，各高度气块温度始终低于层结温度，气块只有靠外力被动上升
（3)潜在不稳定型：状态曲线与层结曲线相交于C点（自由对流高度）；
C点以下：气块温度小于层结温度，具有负不稳定能量，难以发展对流，属稳定型；C点以上：气块温度高于层结温度，具有正不稳定能量，属不稳定型。
(4)位势不稳定：适用于整层空气同时被抬升；上干下湿气层；低纬地区海面的垂直对流天气。
利用ARPS模式,通过调节过大地形山脉的湿大气静力稳定度进行敏感性试验,研究了湿大气静 力稳定度对大地形降水的影响。结果表明,湿大气静力稳定度的改变影响了
有很多。大气层结稳定度有很多指数，位温，假相当位温，CAPE值，K指数，SI指数，CIN值，DECAPE值，TT指数，LI指数，垂直风切变，0度层高度，-20层高度等，再结合抬升凝结高度，对流凝结高度，自由对流高度等，可以判断大气的稳定与否。
这些指数其实都是根据温压湿风这几个最基本的量计算出来的