潜热通量,搞懂它对理解海—气作用很重要!


在做地理题的时候,你有碰到过“潜热通量”吗?虽然这个词看上去有些复杂,但弄懂它,我们可以更好地理解海—气作用中的热量交换。

 01 

  什么是“潜热”?

要了解潜热通量,得先搞清楚什么是潜热

潜热是物体在相变(物态变化)过程中吸收或释放的能量比如水蒸发会吸热、凝结会放热,这些热量就是潜热。

水的相变水在不同的温度条件下,由一种状态转变为另一种状态的过程。

在《海—气相互作用》这一节的内容中,我们会看到这句话,“海洋通过潜热、长波辐射等方式将储存的热量输送给大气。”  

这里提到的“潜热”是指一个间接的输送过程:

海水蒸发时吸收热量(使海洋本身冷却);这些水汽进入大气后,在一定条件下凝结时,会释放热量(加热大气)

通过水的物理相态变化,在蒸发和凝结之间,热量就完成了从海洋到大气的“旅程”(热量输送),也就是完成了海—气之间的热量交换。

这种海洋和大气之间的潜热输送方式,对台风的形成有重要影响。

在广阔的热带或副热带洋面上,海水温度较高(>26.6℃),会持续蒸发,为低层大气输送巨量的水汽。这些水汽所携带的潜热,是驱动台风的关键能量。

空气热胀上升,海面形成了低压中心,外围空气不断水平流入,在地转偏向力的影响下,形成气旋。

请思考这个问题,在这里气流上升是一步到位的吗?

其实不是!

气流上升的过程中,随高度增加,气压变小、温度下降当降至露点温度时,水汽凝结成水滴,释放出大量的潜热,这些热量会加热空气,使其进一步上升,从而更好地维持它的上升状态

露点温度指在固定气压条件下,空气中的水蒸气达到饱和状态所需冷却至的温度。

当然,不仅是台风,其实在其它的强对流天气中,气流的强烈抬升,也有类似潜热释放提供额外能量的过程

为什么要起名叫潜热呢?这是因为热量还有另外一种类型叫做显热(也叫感热)

我们还是以水为例

比如在标准大气压下,使一杯水从20℃升到80℃,需要加热它,让这杯水吸收热量,这个过程中水的物理形态没有发生变化,水吸收的这部分热量就是显热。

当水温达到100℃沸点时,如果继续加热,输入的热量不再用于升温,而是用于使水从液态变为气态(蒸发),水的物理态发生了改变,这时吸收的热量就是潜热。

【小结】



 02 

  什么是“通量”?

讲完了啥是潜热,再来看看通量,也就是热通量。

当热量发生流动时,从物质A传递给物质B,即产生了热交换。我们将这个过程中单位时间内通过单位面积的热量称为热通量。它是一个有方向的矢量,可以呈现热交换的强度和方向。

水与大气之间通过潜热的方式(先蒸发,再凝结)产生的热交换,就是潜热通量

如果是因温度差异引起的物质间的热交换,则是感热通量

关于热通量,常考的有这两点:

  • 方向性

首先,在做题时尽可能搞清楚热量如何传递,是谁传给谁。如这题,根据材料,判断热通量的方向性是解题的关键。

根据材料提示可知,当感热通量为正值时,则表示热量由海洋传递给大气;为负值时,表示热量由大气传递给海洋。

因此,当北印度洋西部感热通量是负数时,就意味着,这里的热量传递方向大气传递给海洋,说明海水温度相对较低,所以接下来我们只需分析这里水温低的原因即可。

第二题,感热通量是由温度差异产生的。这里的感热通量是西低东高,可以推断海水温度也是西低东高,从而形成了热力环流,在近地面会使偏西风增强

  • 影响热通量强度的因素

以潜热通量为例,它主要取决于海洋的蒸发速率,因为蒸发是潜热输送的启动环节。

一般来说,在其它条件相同时,蒸发越强烈,单位时间单位面积上通过潜热形式交换的热量就越多,也就是说,潜热通量越大。

所以,根据这一点,这道题选C就很好理解了,夏季气温高,蒸发旺盛,潜热通量较高。

再来看第二小问,读图可知12-2月潜热通量值较小,造成这个结果的原因是湖面结冰,蒸发弱。

关于潜热通量就介绍到这里啦~

如果有什么心得体会,可以在下方留言评论哦~

我们下期见~

 03 

  做完题再走~

阅读图文资料, 完成下列要求。

感热通量和潜热通量是表征海气界面处热交换量的重要参数。感热通量是由海气温差产生的热输送量,潜热通量是由海面水汽蒸发形成潜热释放产生的热输送量。热通量研究对于天气预报和气象预测非常重要。我国近海海域感热通量和潜热通量存在明显的分布差异,下左图为1月平均感热通量分布,下右图为1月平均潜热通量分布,图中等值线数值大小表示海洋向大气输送热量多单位为W/m²

(1)分析台湾以东-日本以南海域1月感热通量分布特征的成因。

(2)对于图示区域天气和气候变化的研究,有人认为潜热通量 比感热通量更为重要。 请简述其依据。

(3)随着全球变暖, 推测其对渤海海域潜热通量的影响。

 参考答案 

(上下滑动查看)

(1)【特点水温南北差异较小,气温南北差异较大,高纬海气温差大于低纬,感热通量高纬海域大于低纬;【原因日本暖流导致水温高于同纬度东西两侧,故海气温差较大,感热通量高于两侧。

(2)潜热通量数值大,对气温的影响更大;潜热通量通过水汽输送热量,对降水影响更大。

(3)随着全球变暖,海面温度升高,蒸发增强;气温升高,单位体积大气可容纳水汽量增大;冬季渤海海冰面积呈减少趋势,海面吸收太阳辐射量增加,使潜热通量增加。


本篇内容创作团队

撰文:西西里葡萄&羊羊

编辑:阿希

配音:羊羊

剪辑&绘图:十七

排版:杳杳

校对:安安 青衣


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