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湿静能

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湿静能是一个描述气块状态的热力学参数,与相当位温类似,[1] 其定义包含了气块的(气块的内能和维持其体积的能量)、因高度而产生的位能和气块中的水汽潜热。湿静能在绝热条件下上升和下降时具有保守的特性,因此适合做为研究大气的参数。[2]

湿静能可以被简写成 S,并以下列式子表示:

其中 Cp 为等压比热,T为绝对温标下的温度,g为重力常数,z为距地表高度,Lv为水汽潜热,q为水汽比湿[3][4] 须注意虽然有些文章或书籍会用混和比 r 来充当湿静能中的比湿项(因为比湿和混和比在数值上很接近,可能只差几个百分点),但这只是一个近似的方式,并非其严格的定义。

Herbert Riehl 和 Joanne Malkus 经由对湿静能垂直分布的研究之后,在公元1958年提出了一个论点:他们认为宽约 5千米(3.1英里),从大气边界层发展到对流层顶的柱状对流 (又称热塔)是热带往中纬度地区传输能量的主要机制。[5] 最近的热带地区理想模式模拟则指出,湿静能的分布主要由平流项所控制,并伴随近地面2千米(6,600英尺)高以内的内流场和距地面10千米(33,000英尺)高左右的外流场。[6] 湿静能也可以被用来研究马登-朱利安振荡 (MJO),若把热带大气视为一个整体,则MJO当中的湿静能也是被平流项所主导,同时也被风场带动的边界层潜热通量影响,这两项的交互作用将会影响MJO的周期变化。[4]

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参考资料

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  1. ^ American Meteorological Society. Moist static energy. AMS Glossary. 2000 [25 June 2010]. (原始内容存档于2012-03-15). 
  2. ^ University Corporation for Atmospheric Research. Adiabatic Processes and Vertical Distribution of Moisture. Introduction to Tropical Meteorology. 2010 [25 June 2010]. 
  3. ^ Wallace, John; Peter Hobbs. Atmospheric Science: An Introductory Survey (2nd ed.). Elsevier. 2006. ISBN 0-12-732951-X. 
  4. ^ 4.0 4.1 Maloney, Eric D. The Moist Static Energy Budget of a Composite Tropical Intraseasonal Oscillation in a Climate Model. Journal of Climate. 2009, 22 (3): 711–729. Bibcode:2009JCli...22..711M. doi:10.1175/2008JCLI2542.1. 
  5. ^ Riehl, Herbert; Malkus, Joanne. On the heat balance in the equatorial trough zone. Geophysica. 1958, 6 (3–4). 
  6. ^ Powell, S.W.; Nolan, D.S. Calculating the moist static energy budget around the ITCZ in idealized WRF simulations. Seventh Annual AMS Student Conference. [2017-02-13]. (原始内容存档于2011-06-09).