张学文
盆地气压变化的”开口瓶子”模型
2021-10-16 11:06
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盆地气压变化的开口瓶子模型

张学文,2021 10 16

设想有一个玻璃瓶子,内中装有理想气体(如空气)。则在气体状态方程(压力正比例于密度乘以温度)的分析下我们很容易得到如下结论:

1.     如果瓶子的闭口的,盖严了盖子的,那么加热瓶子,则瓶子里的气体温度的增加,于是其气压也增加(因为有盖子,密度不能变化)

2.     如果是一个开着口的瓶子。我们加热瓶子里的空气,则瓶子内的空气外溢,其瓶子内的气压反而减少。而当瓶子的温度下降时,空气收缩,于是有外界空气流入,导致瓶子(底部)的气体压力增加。

以上两点的分析,我想大家都认可是对的。现在我觉得这个简单模型可以用于盆地气象分析中,用以去理解盆地四季的气温与气压的变化关系。

下面的图是吐鲁番盆地多年平均的气温与气压的各月情况。

image.png

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在图中我们显然看到随着月平均气温的增加,其大气压力反而明显减少。我们发现吐鲁番的气压变化幅度、特征比一般气象站的气压变化大很多。所以不妨认为明显的气温年变化与气压的年变化反位相现象是深盆地的的一个特征。而这个现象的物理模型与开口的瓶子里的理想气体的温度-压力变化特征是一致的:用开口瓶子中的理想气体变化模型可以解释盆地气温与气压的年变化关系


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