基本介紹
- 中文名：溫度-對數壓力圖
- 外文名：T log-P diagram
- 類型：熱力學圖
- 提出者：海因里希·赫茲
- 提出時間：1884年
- 學科：大氣探測學，天氣學
- 套用：單站天氣預報
定義,溫度對數壓力天氣圖的構造,溫度對數壓力圖的套用,繪製大氣層結曲線,求算兩用溫濕特徵量,求等壓面間厚度,求不穩定能量,分析逆溫性質,
定義
溫度對數壓力圖（T-lgpdiagram）。一種由溫度和對數氣壓組成的具有正交或斜交坐標的熱力學圖解。我國普遍採用正交坐標系，縱坐標為對數氣壓。
圖的面積表示能量，1平方厘米的面積表示4.5 J/kg的能量，因而它也是一種能量圖解。用它可以進行大氣狀態的溫濕特徵量、氣層厚度、不穩定能量及特徵高度的計算，是氣象台站常用的一種輔助圖表。
溫度對數壓力天氣圖的構造
（一）坐標
溫度對數壓力圖的橫坐標是溫度（ T ），以攝氏度（℃）為單位，每隔 10 ℃ 標出度數值，從圖左端一 85 ℃ （ 188K ）起向右遞增，直至 40 ℃ （ 313K ）；縱坐標是氣壓（對數標尺），以百帕為單位，從基準線 1000 百帕向上遞減，至 200 百帕，而不是零百帕。這是由於當 P 趨近於零時，- lnP 趨近於無窮大，因而縱坐標的設計不能取 P=0。
日常工作中使用的氣壓值通常是 1050 百帕到 50 百帕之間。為了使用方便，圖形又不過大，根據對數原理，圖上氣壓值從 1000 （ 5*200 ）百帕到 200 百帕間的坐標距離和氣壓值自 250 （5*50 ）百帕到 50 百帕間的坐標距離一樣，都是等於 ln5 單位，因而，設計的縱坐標從下部的 1050 百帕到頂部 200 百帕。當氣壓值低於 200 百帕時，可重複使用 1000 百帕至 200 百帕間氣壓坐標，即把原來的 1000 百帕當作 250 百帕， 200 百帕當作 50 百帕使用。為此，縱坐標的左側除標註 1000 、 900 、… 200 百帕氣壓數據外，右側還標註一排相對應的括弧內氣壓數值，即（ 250 ）、（ 200 ）、…（ 50 ）。
（二）基本線條
1. 等溫線：平行於縱坐標的等距離的黃色直線 ① ，每隔 1 ℃ 一條線，每隔 10 ℃ 標出溫度數值，其中大字型為攝氏溫度 ( ℃ ) ，小字型為絕對溫度（ K ）。
2. 等壓線：平行於橫坐標的以氣壓對數值為間隔的黃色直線，從 1050 百帕到 200 百帕之間，每隔 10 百帕一條線，圖左右兩側每隔 100 百帕標出氣壓數值。
3. 乾絕熱線：又稱等位溫線，是自圖右下方向左上方傾斜的黃色實線，線上每隔 10 ℃ 標出位溫（ q ）數值。當氣壓值低於 200 百帕時，位溫使用括弧內數值。
4. 溫絕熱線：又稱等假相當位溫線，是自圖右下方向左上方傾斜的綠色虛線。線上每隔 10 ℃ 標出假相當位溫數值。
5. 等飽和比濕線：是圖上向左上方傾斜的綠色實線。每條線上都標出飽和比濕值（從左側的 0 ． 01 直到右傾的 40g / kg ）。氣壓低於 200 百帕時，使用括弧內數值。
溫度對數壓力圖的套用
繪製大氣層結曲線
一個地區上空大氣溫度和濕度的垂直分布稱為大氣層結。將氣象台站實測得到的溫度、露點和壓強的數值點匯到埃瑪圖上，用折線連線，就能得到該地區大氣溫度層結曲線和露點層結曲線。這兩條曲線反映了同一時刻該地區上空的大氣熱力狀況，對於預報熱對流的發展及分析大氣污染擴散狀況都有重要的參考意義。
1. 溫度-壓力曲線：簡稱溫壓曲線或層結曲線，它是把各高度上的氣壓、溫度數據用筆點繪在圖上，然後用直線連線起來的曲線。它可以反映出測站上空溫度的垂直分布狀況。
2. 露點-壓力曲線：簡稱露壓曲線，是把各高度上的氣壓、露點溫度數據用筆點繪在圖上，依次把各點用虛線連線起來的曲線。它反映出測站上空水汽的垂直分布狀況。
3. 狀態曲線：從上升氣塊某溫、壓點開始，平行於乾絕熱線畫線，達到凝結高度後，再平行於濕絕熱線所畫出的曲線。它表示氣塊在絕熱過程中溫度隨高度變化的情況。
求算兩用溫濕特徵量
1. 飽和比濕（ q s ）：某點（ A ）的等飽和比濕線所對應的數值，如圖 7 － 2 中 A 點的 P=850 百帕， T= 2 5 ℃ ， A 點的等飽和比濕數值為 23g /kg 。如果圖上沒有正好通過 A 點的等飽比濕線，可用內插法求得。
2. 比濕（ q ）：通過某點（ A '）對應的露點的等飽和比濕線的數值，即 A '點的實際比濕。例如，通過 B 點（ P=950 百帕 T d = 0 ℃ ）的等飽和比濕線的數值為 4.0g /kg ，就是 A '點的比濕。
圖2 求比濕、飽和比濕水汽壓3. 飽和水汽壓（ E ）：通過某溫度（ T ）與 622 百帕等壓線交點 E 的等飽和比濕線數值（見圖 7-3 ），即溫度 T 時飽和水汽壓。例如， T= 7 ℃ ，等溫線與622 百帕等壓線交與 F 點，通過 F 點的等飽和比濕線的 數值為 10 ，因而 7 ℃ 時的飽和水汽壓為 10 百帕。
圖3 求飽和水汽壓4. 水汽壓：通過某溫度（ T ）的露點 (T d ) 與 622 百帕等壓線交點 F 的等飽和比濕線的數值，就是溫度 T 時的實際水汽壓（見圖 7 － 3 ）。
5. 相對濕度（ f ）：通常採用圖解和公式並用方法求得。
例如，已知 A 點的 =850 百帕， T= 25 ℃ , T d = 17 ℃ 。先從圖 7-2 上查得實際比濕 (q) 為 14.2g / kg ，飽和比濕 q s 為 23.4g / kg 。再根據相對濕度公式
6 . 位溫（ q ）：通過 A 點的乾絕熱線的數值，即為 A 點的位溫（見下圖）。
圖4 求位溫和相當位溫7. 凝結高度（ Zc ）：通過 A 點（圖 7-4 ）的未飽和空氣塊沿乾絕熱線上升，直到與當時露點溫度所對應的等飽和比濕線相交，交點即是凝結高度。例如， A 點 P=850 百帕， T= 25 ℃ ， T d = 17 ℃ ，沿 A 點所在的乾絕熱線上升，同時也沿 A 點的露點的等飽和比濕線上升，兩者相交於 B 點， B 點 755 百帕的高度 Zc ，即為凝結高度。
圖5 求虛溫8.假相當位溫（ q se ）：先從圖 7 － 2A 點沿乾絕熱線上升到凝結高度 B 點後，再沿濕絕熱線上升，直到所含水汽全部凝結，再沿乾絕熱線下降到 1000 百帕時所具有的溫度，即 q se 。
9. 虛溫（ T V ）：溫度對數壓力圖的各主要等壓線（ 1000 、 900 、 800 百帕等）上，有許多綠色的垂直短劃，兩個相鄰綠色短劃所跨的溫度範圍表示飽和虛溫 差△ T' V ，它是根據而作出的。
當已知氣壓、溫度、露點或相對濕度時，即可求得虛溫。若已知 A 點氣壓（ P = 920 百帕），溫度（ T= 30 ℃ ），露點（ Td = 21 ℃ ），通過 P 與 T d 的交點 D 沿等溫線移動，與距 D 點最近的主要等壓面相交於 E （見圖 7-5 ），則包含 E 點的兩個綠短劃所跨的溫度範圍，即為由（ P 、 T ）所決定的飽和虛溫差（△ T' V = 2.9 ℃ ），然後將虛溫差與 A 點溫度相加，便得到 A 點的虛溫值，即 T V = 30 ℃ + 2.9 ℃ = 32.9 ℃ 。
求等壓面間厚度
因實際大氣中虛溫與壓強不是簡單的函式關係，由積分式直接計算等壓面間的厚度有困難，故嘗嘗利用鄧文大氣的公式計算，這樣做的關鍵是要確定等壓面間的平均虛溫。
在埃瑪圖中確定平均虛溫是很簡便的。採用埃瑪圖中的氣壓坐標值後，有公式可以得到：
公式中的積分式就相當於圖中的陰影面積，T為氣壓平均虛溫。在等壓面間作等溫線BAD，使ABC與ADE的面積相等，原陰影面積就和舉行DBFGD的面積相等，所以BAD線對應的就是氣層p1-p2之間的平均虛溫。
應注意，採用等溫大氣公式計算實際大氣層厚度是必須用這種等面積法求平均溫度。實際上，1000-850 hPa，850-700 hPa和700-500 hPa 等規定等壓面間的氣壓厚度已標在圖上，根據平均虛溫很容易查到。
求不穩定能量
1. 正不穩定能：指位於狀態曲線左方和層結曲線間的面積（平方厘米）*功（我國現用溫度一對數壓力圖，圖上 1 平方厘米的面積等於 74.5 焦耳每千克的功）
2. 負不穩定能：指位於狀態曲線右方和層結曲線間的面積*功。
分析逆溫性質
逆溫性質不同，其溫度、濕度的垂直分布狀態不同。溫度曲線隨高度向右傾斜，表示有逆溫層存在；向左傾斜表示溫度是隨高度降低的。溫度曲線垂直，表示是等溫層。
1 ．輻射逆溫：逆溫層下限與下墊面相接，而且厚度不大，下部溫度露點差較小。
圖6 輻射逆溫曲線2 ．平流逆溫：逆溫層下限往往離開地面而出現在空中某一高度上。逆溫層日變化不明顯。
3 ．湍流逆溫：逆溫層底至地面的溫壓曲線與乾絕熱線幾乎平行，露壓曲線與等飽和比濕線近於平行。逆溫層離地面的高度隨湍流混合展的厚薄而不同。
4 ．下沉逆溫：多出現在 1 — 2 公里高度上，厚度可達數百米。逆溫層頂上的溫壓曲線常有一段近似平行於絕熱線，逆溫層中的溫度露點差隨高度迅速增大。
5 ．鋒面逆溫：逆溫高度隨觀測點距鋒線的距離及鋒面坡度而定，可高可低。逆溫層內的濕度分布一般是上濕下乾。
圖7 鋒面逆溫曲線