[科普中国]-等熵面图

定义

等熵面图是指一定时刻的空间位温（即空气的熵）相等各点络成的面即等熵面，而在等熵面上分析大气状态的图即等熵面图。它是研究大气热力状态和动力过程的一种辅助图表。

气象台常用的天气图主要是地面天气图和高空天气图。此外，还有各种辅助图，用以显示天气过程的各个不同侧面。辅助图分为两大类：地面辅助图，如天气实况演变图、危险天气现象图、变压图、变温图和降水图等;高空辅助图，如流线图、等熵面图、变高图、温度对数压力图等。实际工作中，可根据需要选用。

等位温面亦可称作等熵面图，位温垂直梯度是决定位涡分布的主要因子。1

一个常数-熵图;一个天气图表呈现的分布的气象要素中的气氛的一个表面的恒定电位下（相当于到一个等熵表面）;它通常含有的绘制数据和分析的这种元件作为压力（或高度） 、风、温度和湿度在该表面上。2

等熵面即S(熵)值为常教的面。由于熵和位温之间有一定的公式关系，因而等熵面而也就是等位温面。在等熵面图上，气压P或高度Z是变数，为了要表示等熵面在空间的分布，要在等熵面上在空间的分析等压线或等高线。由位温、P、T的关系（根据位温的定义）及状态方程可知，等熵面上的等压线．也就是等温线．等密度线，等饱和比湿线。如果在等熵面上再分析一组实际比湿线。则通过等压线和等比湿线的分析，便可把大气的基本状态描述出来．因此在等熵面上只须要分析两组等值线（等压线和等比湿线）就可以了。3

但是，等熵面图也有局限性，主要有三点。首先，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。有时也可用采用等Θx面图来代替。其次．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。最后，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。

气象地图显示沿着恒定的表面的水分分布和空气的流动熵，这也是恒定的表面潜在的温度（不与它的环境的热交换会如果从其初始状态带到一个标准压力[1000毫巴]干燥空气的一个包裹有温度）。4

熵过程在热力学中，熵过程是理想化的热力学过程是绝热的，并且其中该系统的工作转移是无摩擦;没有传递的热量或物质和过程是可逆的。

熵在统计热力学，熵（通常符号小号）是微观的配置的数目的量度Ω对应于一个热力学系统中由某些宏观变量指定的状态。具体来说，假设每个微观结构，是非常可能的，该系统的熵是自然对数，这个数字配置中的，乘以Boltzmann常数ķ乙（其提供了与下面讨论的熵的原始热力学概念的一致性，并且使熵维度的能量除以温度）。

例如，与已知的量，压力和温度的容器的气体可以具有的单独的气体分子的可能的配置数量巨大，并且其中配置所述气体实际上是在可被视为随机的。因此，熵可以理解为分子量的量度病症宏观系统内。在热力学第二定律指出，一个孤立系统的熵永远不会减少。这种系统自发演进对热力学平衡，随着国家最大熵。非隔离系统可能会失去熵，通过至少该减量提供他们的环境的熵增加。由于熵是状态函数，系统中的熵变是由它的初始和最终状态决定。这适用于该进程是否是可逆还是不可逆的。但是，不可逆过程增加系统及其环境的组合熵。

熵（ΔS）的系统的变化对热力学是可逆的过程。

熵是一个广泛的概念。它具有尺寸的能量除以温度，其具有一个单元焦耳每开尔文（Jķ-1的）国际单位制（或公斤米2小号-2ķ-1中的基本单位计）。但纯物质的熵通常给出一个密集的物业单位-either熵质量（SI单位：Jķ-1千克-1）或熵单位物质的量（SI单位：Jķ-1摩尔-1）。

绝对熵（š而非Δ小号）之后的定义，即使用统计力学或热力学第三定律，一个否则任意添加剂常数是固定的，使得在熵绝对零是零。在统计力学这反映了一个系统的基态通常是非简并且只有一个微观结构对应于它。5

热力学第一定律是指自然界中的任一孤立系统，无论经过任何变化，其中的总能量不变。
热力学第一定律只告诉我们在一孤立系统内的能量关系。但并不能决定自然界各种变化进行的方向。在自然界发生的包含能量的过程都是不可逆的。也就是说，这些过程都是只能在一定的方向中进行的，而且须遵守决定过程进行方向的热力学第二定律。
热力学第二定律的数学表示叫做“熵增加原理”，这个原理给出决定过程进行的判据。3

运用（1）等熵位涡分析是位涡理论的分析基础。1

（2）可采用等熵面分析各种天气现象发生的物理原因，如暴雨。6

（3）等熵面分析能够直观地判断正位涡异常区的变化趋势以及冷空气的入侵路径和强度,是诊断和预报台风低压暴雨落区的一个重要手段。7