夾卷

夾卷

積雲中的上升氣流不斷地有環境空氣由側向捲入並與之混合的過程。

描述


氣流在上升過程中不斷地由側向捲入一些外部空氣與之混合,也可能空氣自上升氣流中流出,總之並非封閉系統。這種混合過程稱為夾卷過程。
這種過程會使上升氣流與周圍空氣的溫差,以及由這種溫差產生的促使空氣微團加速上升的浮力減小。對於飽和空氣,因為夾卷過程會使周圍較乾的空氣進入上升氣流,將減少上升氣流中液態水的含量。故作氣層穩定性判據時,應考慮此過程。
夾卷過程產生的物理原因:
(1)湍流混合作用,即湍流夾卷。通過雲頂和側邊界,雲內外進行熱量、動量、水分和質量的湍流交換。
(2)動力原因造成的補償性流動,即動力夾卷。由於雲內氣流的加速上升,根據質量連續性的要求,四周空氣必然會流入雲中進行補償。
註:湍流混合和動力夾卷同時起作用,都不可忽略。
在夾卷過程中,由於摻入了未飽和的較冷的空氣,因此在雲體上升凝結的同時也有一部分液體水蒸發,引起雲體降溫。飛行觀測表明,在淡積雲和中積雲的下部,動力夾卷和湍流夾卷強度相當,雲的中上部以湍流夾卷為主。

夾卷率


描述夾卷強度的參量。指上升單位距離捲入的周圍空氣質量與空氣質量的比率:
其中,為夾卷率;為上升高度;為飽和空氣微團質量。
把上升氣流看作是一個對流氣柱,氣柱內的要素呈定常狀態,氣柱的橫截面積也不隨高度改變。因為氣流上升是不穩定能量釋放的過程(加速過程),氣流速度隨高度增加,於是氣柱內在垂直方向有質量輻散,從而要求有補償性的水平輻合,故空氣從四周流入。