对流抑制能

✍ dations ◷ 2025-07-13 15:51:55 #大气热力学,恶劣天气与对流

对流抑制能 (Convective inhibition, CIN or CINH) 是气象学名词,其意义为阻止气块自地面上升至自由对流高度的能量大小。

地面气块需要突破负浮力区所造成的对流抑制能,才能继续向上发展深对流。当对流抑制能存在时,负浮力区通常会分布在地表到自由对流高度之间。气块的负浮力来自于比地面气块温度更高(密度更低)的周围环境空气,气块在此环境下将会产生向下的加速度。由此可知,对流抑制能分布的高度区间,其温度应该是高于上层和下层的温度,所以下层空气块难以上升通过此区域,进入深对流发展阶段。

当对流抑制能存在时,意味着大气中有相对较暖空气层覆盖在较冷空气层之上,因而阻挡了较冷空气层内的空气块上升,形成相对稳定的区域。对流抑制能的大小代表驱动较冷空气层内气块突破上方较暖空气层所需要的能量,这些能量可由锋面、地面加热、加湿或中尺度辐合边界层(例如:外流和海风、地形举升)提供。

如果一个地方的上空具有较高的对流抑制能,则大气处于相对稳定的状态,不利雷暴产生,概念上可以视为与对流可用位能相反的指标。

对流抑制能阻碍了上升气流,让对流、雷暴较难发生。但是如果有大量的对流抑制能被加热或加湿过程消耗掉,则发展出来的对流反而会比没有对流抑制能的情境下更旺盛,这是因为对流抑制能将对流可用位能暂时蓄积在低层大气,等到累积足够对流可用位能足以突破负浮力区时,其对流可用位能往往已经达到相当可观的数值。

低层大气的干空气平流和地表空气的冷却都会增强对流抑制能,因为两者均会减少近地面空气的虚温,使得垂直虚温分布在低层附近出现逆温结构,上方虚温较高的空气阻碍下方空气块的上升运动。接近的锋面和短波也会影响对流抑制能的增强或减弱。

我们可利用无线电探空仪(探空气球) 所携带的温度、气压测量装置,测量出大气中参数的垂直分布,再依照下列公式计算出对流抑制能的大小。式子中的 z-bottom 和 z-top 分别代表负浮力区的底部和顶部高度,  T v , p a r c e l {\displaystyle T_{v,parcel}}  和  T v , e n v {\displaystyle T_{v,env}}  则分别代表上升空气块的虚温和环境空气的虚温。在大部分的个案中,负浮力区的底部即为地面,顶部则为自由对流高度。对流抑制能为每单位质量所拥有的能量,其单位为焦耳每公斤 (J/kg),并且以负值的方式表示,当其绝对值大于200J/kg时,大气中的对流将很难发生。

CIN = z bottom z top g ( T v,parcel T v,env T v,env ) d z {\displaystyle {\text{CIN}}=\int _{z_{\text{bottom}}}^{z_{\text{top}}}g\left({\frac {T_{\text{v,parcel}}-T_{\text{v,env}}}{T_{\text{v,env}}}}\right)dz}

在斜温图上,对流抑制能的大小就是在负浮力区高度区间内,环境虚温和气块虚温所围起来的范围面积。

对流抑制能可简写成 B-,与之相反的对流可用位能则可简写成 B+ 或 B。对流抑制能与对流可用位能均可以 J/kg 或 m2/s2 单位来表示,两者是等价的。对流抑制能有时候也被称作负浮力能(negative buoyant energy, NBE)。

相关

  • 荧光素酶结构 / ECOD结构 / ECOD结构 / ECOD结构 / ECOD冷光素酶(英语:Luciferase)是自然界中能够产生生物发光的酶的统称,其中最有代表性的是一种学名为Photinus pyralis的萤火虫体内的
  • 灰汤温泉灰汤温泉,位于湖南省长沙市宁乡县灰汤镇西南的东务山下,乌江河畔,距离宁乡县城45千米,是三国时期蜀国丞相蒋琬的故乡。因此地温泉沸腾如滚汤,热气腾腾如灰雾,故而命名为“灰汤”。
  • 皮尔斯县皮尔斯县(Pierce County, Georgia)是美国乔治亚州东南部的一个县。面积891平方公里。根据美国2000年人口普查,共有人口15,636人,2005年人口17,119人。县治布莱克希尔 (Blackshea
  • 载人热气球热气球(英语:balloon)是娱乐性航空器的一种,它配备有用来填充气体的袋状物,当充入气体的密度小于其周围的环境的气体密度,且由此压力差产生的静浮力大于气球本身与其搭载物的重量
  • 头罗曼头罗曼(?-517年)也作多罗摩那,拖拉曼那,是公元5世纪末至6世纪初嚈哒在印度的统治者。约465年,嚈哒占据犍陀罗,任该地“特勤”(即总督)。从470年开始,他以犍陀罗为中心,进攻笈多帝国,逐渐
  • 薯蓣科参见正文薯蓣科(学名:Dioscoreaceae)为单子叶植物薯蓣目的一科,包括8-9属约750种。薯蓣科植物是多年生草质缠绕藤本植物,有块状或根状的地下茎;茎平滑或有刺;叶互生或在上部对生,为
  • Nasub2/subSsub4/sub四硫化钠是一种无机化合物,化学式为Na2S4。它是橙黄色的固体,可溶于水并伴有水解。它是钠硫电池中的一些特殊聚合物及中间体的前驱体。它可由硫氢化钠的醇溶液和硫单质反应得
  • 死者之书《死者之书》(book of the dead)(或译为亡灵书、死亡之书)埃及人称: Coming Forth(from death)by Day,指的是一段古埃及墓葬文书,这段文书使用于自新王国时期(约前1550年)至约前5
  • 清水断崖清水断崖是位于台湾花莲县秀林乡的海岸断崖,是苏花公路和仁至崇德路段著名的旅游景点。台湾战后,台湾省政府将其列为台湾八景之一。 约九百万年前欧亚板块与菲律宾板块发生碰
  • 2013年澳洲联邦大选陆克文 澳大利亚工党托尼·阿博特 澳大利亚自由党2013年澳大利亚联邦大选,即第44届澳大利亚国会选举,于2013年9月7日举行。之前执政的中间偏左澳大利亚工党在总理陆克文的带领