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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

絕熱冷卻與雲的形成

推一塊空氣往上爬:乾絕熱冷卻到露點就凝結成雲。調地面溫度、露點與環境遞減率,找出抬升凝結高度,判斷大氣穩定還是會長出對流雲。
t = 0.00 s

溫度隨高度(氣塊 vs 環境)

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

地面氣溫 T
地面露點 Td(空氣有多濕)
環境遞減率(每公里降溫)
環境降得越快(>乾絕熱9.8)越不穩定、越容易對流

即時量測

抬升凝結高度 LCL(雲底)
m
氣塊目前高度・溫度
露點差 T−Td
°C
大氣穩定度

畫面符號圖例

  • 雲底 LCL:抬升凝結高度——空氣被抬升、冷卻到開始凝結成雲的高度

實驗任務

  1. 雲底高度:記下地面 T 與 Td,按開始讓氣塊上升。雲在哪個高度開始形成? 驗證「雲底高度 ≈ 125 公尺 ×(T−Td)」——這就是抬升凝結高度。
  2. 濕空氣低雲:把露點 Td 調高(接近 T,空氣很潮濕),雲底變高還是變低? 為什麼悶熱潮濕的午後容易有低雲?
  3. 穩定 vs 不穩定:把環境遞減率從 5 調到 10°C/km。什麼時候氣塊上升後比環境暖、 會繼續自己往上衝(不穩定,長出積雨雲)?什麼時候會沉回去(穩定)?
  4. 焚風原理(思考):氣塊翻過山頭時在迎風面凝結降雨(沿濕絕熱), 下沉到背風面卻沿乾絕熱增溫。為什麼背風面又乾又熱?用兩種遞減率的差異說明。

模型與假設

絕熱過程:氣塊上升時對外膨脹做功而降溫——未飽和時走乾絕熱遞減率 9.8°C/km, 到達露點(抬升凝結高度 LCL)後水氣凝結放出潛熱,改走濕絕熱遞減率約 6°C/km。
LCL:≈125 m ×(T−Td)。
穩定度:比較氣塊與環境溫度——氣塊較暖(環境遞減率大)則不穩定、對流發展; 氣塊較冷則穩定、抑制對流。