利用溫熵圖評估大氣穩定度

利用溫熵圖評估大氣穩定度

關錦倫、黄秀霞

大氣是否穩定與天氣現象的出現有非常密切的關係。例如，輻射霧會出現在比較穩定的大氣，而強對流天氣則發生在不穩定的大氣中。

大氣穩定度原來跟大氣層的溫度及濕度隨高度的變化有關。簡單來說，大氣壓力隨高度上升而減少，當一塊氣團上升時會因為氣壓減小而膨脹；按能量守恆定律，空氣膨脹便會降溫。若果氣團內的水分未飽和，氣團每上升1公里，溫度便會下降9.8度（稱為乾直減率）。若果氣團內的水分已達到飽和，溫度則會按濕直減率下降。如上升氣團降溫後要比周圍的空氣暖，它便會因為密度較低而繼續上升（大氣不穩定）。反之，如上升氣團降溫後比周圍空氣冷，則會因自身的重量而下降至原來的位置（大氣穩定）(見圖一)。

由此可知，當前大氣是否穩定要視乎實際氣溫及濕度隨高度的變化而定。大氣垂直溫度及濕度的變化傳統上靠探空氣球來測量。要快捷地知道大氣是否穩定，可把探空的數據繪畫在一張名為溫熵圖的圖表上(見圖二)。將實測的溫度曲線和乾／濕直減率來做對比，就能分辨出大氣中不同高度層的穩定狀態。如實測的溫度線（黑色）處於直減率線的右方代表大氣穩定；處於左方就代表不穩定。在不穩定的情況下，受到擾動的氣團會持續上升及降溫直至空氣當中的水汽凝結成雲滴；空氣中水汽充沛的話會進一步聚集成雨；若上升氣流劇烈，甚至會產生雷暴天氣。

因此溫熵圖對戶外活動人士，特別是喜愛飛行活動例如滑翔運動愛好者，用來分析當天的大氣狀態是否適宜進行活動是十分實用的。滑翔運動沒有使用機器提供動力，倚靠的是低層大氣中的上升氣流以及風所帶來的浮力以維持在空中飛行。如果大氣十分穏定，抬升力會較小而風力較弱，便没法進行活動。另一方面，若果大氣非常不穏定，卻有可能下雨或形成雷暴，便更不適合飛行運動了。故此判斷當前的大氣穩定度能否產生合適的上升氣流對飛行活動十分重要，滑翔運動只能在一定的大氣條件下才能既安全又好玩。

大家在圖二中可見溫熵圖上尚有許多線，原來它們各有其妙用，往後再談。