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对流

对流一词,来自物理学,指受热流体通过自身的运动输送热量的过程。大气中的对流,指一团空气(气块)在热力或动力作用下的上升运动(铅直向上或沿重力的反方向)。通过对流过程,可以有效地使热量、动量和水汽产生铅直交换,特别是从大气低层向高层的输送。

热力作用下的对流,指一团空气比周围空气密度小时,其阿基米德浮力所引起的上升运动。它可分为自动(或自发)对流和强迫对流两种:前者在大气层结不稳定的条件下产生(见大气静力稳定度);后者是由于受热不均匀而引起的。大气中热力对流的水平尺度,多在0.1~50公里之间。动力作用下的对流,即气流的辐合(包括地形影响)所造成的空气上升运动,也是一种强迫对流。

在传导、对流和辐射这三种大气传热方式中,就天气系统而言,对流的热量输送作用,往往在短时期(如24小时)内,远较传导和辐射为强。对流所引起的水汽凝结和降水(见云和降水物理学),可以影响大气的热力结构和特征,从而对大型流场有较大的影响。特别是在热带地区,对流活动的作用,尤其重要,因为这种对流水汽凝结加热,是维持天气尺度大气运动的基本能源(见热带气象学)。在大气动力学和数值天气预报的模式中,细致地考虑对流过程的作用是十分困难的,一般都采用(积云)对流参数化方法。此外,判别和研究对流的发生和发展,也是天气预报中的一项重要工作。