[科普中国]-等熵面分析

简介

等熵面分析（isentropic analysis）是指在等熵面上，对自由大气中的物理过程和动力过程进行分析的方法。1

因为干空气的熵与对数位温值成正比，所以实际工作中用等位温面代替等熵面。在等位温面上，可分析等压线、流线和等比湿线。等比湿线可用等熵凝结气压线代替（等熵凝结气压，即在没有水汽增减的条件下空气绝热冷却达到凝结饱和的高度，也称为等熵凝结高度）。根据等熵面的特性，从等熵面图上能清晰地看出大气的基本状态和气块在三维空间的运动情况。1

步骤等熵面分析可按以下步骤进行2：

（1）根据探空资料绘制探空曲线和 廓线。

（2）选定等熵面值，一般取290K到330K，冬季取较低值，夏季取较高值。在选择等 面时，最好先绘制剖面图，其次，在剖面图上选择某一 线的某一段，然后与这一段等 线相应的有限面积绘制等 面图。

（3）根据各地探空曲线确定所选择的在各地所出现的气压和在该气压高度上的风向、风速。

（4）将所选定的等面上各地的气压及风向、风速填在图上，绘制等压线和流线。

（5）勾出凝结、降水区。

（6）绘出空气质点的轨迹。

绘制轨迹的方法是：用几张时间间隔相等的(例如6或12小时)的熵值相同的等熵面图，假定某个空气质点在所考虑的时段内速度(速率及方向)不变，则由初始时刻该质点的位置和速度便可推算出下一时刻质点所在位置。这样依次类推，便可求得不同时刻质点的位置，从而得到轨迹。由于在实际工作中，求轨迹时所用的等熵面的时间间隔一般都在12小时以上，实际上空气质点在这样长的时间间隔中是难以保持速度不变的，而等熵面上的气压形势也会发生变化，因此用上述方法求得的轨迹是近似的。2

优缺点优点等熵面图与等高面图、等压面图比较就有下述优点2：

（1）在等熵面图上只要分析两组等值线(等压线和等 线)，就能描述大气的基本状态，而等压面图上要分析三组等值线(等高线、等温线、等比湿线)和一个求绝热凝结高度的表；

（2）等高面图上则至少要分析五组线( 、 、 、 、 )和一个求绝热凝结高度的表。所以就分析工作而言，等熵面图要比等压面图简单，比等高面图更简单。

（3）等熵面图在确定质点在三度空间的运动方面比等压面图和等高面图都要优越得多。

缺点等熵面图也有局限性，主要有三点2：

（1）等熵面图只适用于处在绝热过程情形下的大气，但是实际大气虽然是准绝热的，然而非绝热过程还是经常发生，特别是当凝结、蒸发发生时，与干绝热过程相差很悬殊，不能应用等熵面图。为了克服因有凝结、蒸发的发生而使等熵面图不能应用的缺点，有时也可采用等 面图来代替。

（2）在对流情形或大气很不稳定的情况形下，等熵面是垂直的或反转过来，因而等熵面就难绘清楚。

（3）大气中有无数的等熵面，须要描述哪一个等熵面上的大气状态，是要根据季节等特点而加以选择的，如选择不妥便常常会影响真实地表现大气状态。2