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大氣穩定度

大氣所處的平衡狀態。當大氣中的一個氣塊受擾動產生移動時,穩定的大氣可使氣塊回到原來位置,不穩定的大氣則會使氣塊的運動持續進行,遠離原來位置。
氣塊受外力作用而運動,在運動過程中不與環境交換熱能,也沒有相變,稱為乾絕熱過程;如果氣塊飽和而有相變時,稱為溼絕熱過程。氣塊在乾絕熱上升過程,因環境壓力降低,氣塊體積膨脹、溫度降低。其溫度隨高度增加而減少的大小稱為乾絕熱直減率,約為每公里10℃;如果為溼絕熱過程,則稱之為溼絕熱直減率。一般而言,對流層內大氣的溫度也會隨高度增加而減少,稱為大氣溫度直減率。當氣塊絕熱上升到達新環境,若氣塊溫度比新環境的氣溫高,則氣塊的密度比新環境大氣的密度小,浮力作用將使氣塊繼續上升,這種大氣為不穩定大氣;相反地,若氣塊溫度比新環境的氣溫低,則氣塊的密度比新環境大氣的密度大,氣塊會回到原來的位置,這種大氣為穩定大氣。如果氣塊溫度和新環境的氣溫一樣,則氣塊的密度和新環境大氣的密度一樣,氣塊走到哪裡,就停在哪裡,為中性大氣。
因此,大氣穩定度可由大氣溫度直減率的大小來判斷,可分為三種情況:(一﹚大氣溫度直減率小於溼絕熱直減率,氣塊上升至新環境時,其溫度比環境低,氣塊回到原來位置,此為絕對穩定度;(二﹚大氣溫度直減率大於乾絕熱直減率,氣塊上升至新環境時,氣塊溫度比環境溫度高,氣塊繼續上升,此為絕對不穩定度;(三﹚大氣溫度直減率介於乾絕熱直減率和溼絕熱直減率之間,如果氣塊飽和,則氣塊沿溼絕熱直減率上升至新環境時,其溫度會比環境溫度高,氣塊繼續上升,因此大氣為不穩定;相反地,當氣塊不飽和時,則沿乾絕熱直減率上升,其溫度會比新環境氣溫低,氣塊會回到原來位置,因此大氣為穩定。大氣穩定與否,視飽和與否而定,故稱之為條件不穩定度。當大氣溫度直減率和乾絕熱直減率相等時,如果氣塊上升時沒有相變,則氣塊溫度和新環境氣溫一樣,此時大氣為中性穩定度。
臺灣夏季午後地面受熱,使得大氣溫度直減率大於乾絕熱直減率,成為不穩定狀態,容易引起對流,發生熱雷雨。

撰稿者:吳清吉
最後修訂日期:98年09月24日
參考資料:
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