暖空气一定是上升，冷空气一定是下降吗？什么原因决定的？
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发布时间：2022-04-21 00:00
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时间：2023-10-26 22:41
你可能曾经学过“暖空气上升，冷空气下沉”，但这并不总是对的。这是因为空气的浮力既取决于它的温度，也取决于它含有多少水蒸气。干燥的空气主要含有氮和氧元素，它们组装成不同的分子。水蒸气的密度比这些重分子要小，在潮湿的空气中，水蒸气会占据通常被氮气和氧气占据的空间。这种现象被称为“蒸汽浮力效应”，在相同的温度、压力和体积下，潮湿的空气比干燥的空气轻。
在更大的范围内，蒸汽浮力效应帮助指导空气通过大气的最低区域，也就是对流层的运动，尤其对潮湿的热带地区的空气有影响。现在，一个新的气候模型表明，这种潮湿空气上升和干燥空气下沉的循环可能在一定程度上缓冲了热带气候变化的影响。
如果没有这种影响，热带地区的气候变暖将更加严重。根据5月6日发表在《科学进展》杂志上的模型，蒸汽浮力效应放大了从热带地区释放到太空的热能。该模型表明，随着热带气候变暖，这种影响可能呈指数增长，这意味着即使气温上升，该地区也会释放出越来越多的热量。
尽管如此，蒸汽浮力效应绝不能抵消气候变化的影响。但他说，它可能在一定程度上稳定了热带气候，而地球两极的温度上升速度相对较快。但这到底是怎么回事呢？
云和晴朗的天空
蒸汽浮力效应为气象学家所知已经有很长时间了，至少有一个世纪。尽管很多人都知道暖空气总会上升，冷空气总会下沉，但这是一个“错误的假设”。正确的说法可以追溯到阿基米德原理，即轻空气上升，重空气下沉。然而，在相同的温度和压力下，潮湿的空气比干燥的空气轻。虽然现代气候变化模型考虑到了这一点，但科学家目标是研究热带地区的潮湿空气如何影响该地区的整体变暖。
在热带地区，全球的空气循环模式会产生潮湿的空气柱和相对干燥的空气柱，它们并排排列，向天空延伸。同样的交替空气柱模式也在小尺度上表现出来，但这些局部的气团在几天内就会消散，而大尺度的气团在很长一段时间内保持稳定，并影响整个热带地区的气候。
云和雷暴形成于潮湿的空气中，而晴朗的天空主要覆盖干旱地区。水蒸气起着温室气体的作用，将海洋、陆地和低层大气释放的热能捕获起来，因此，很少有能量能从热带较潮湿的地区逃到太空中。大部分能量将从晴朗的天空区域释放出去。
蒸汽浮力效应发挥作用
根据研究小组的计算机模型，充满水蒸气的冷空气向上上升，形成云层，并随着云层的移动而滴落雨水。与此同时，相对干燥、温暖的空气在晴朗的天空中下沉。随着热带气候变暖，更多的水加热并转变成其蒸气形式，导致上面的空气变得越来越潮湿。随后浮力的变化推动潮湿空气向上流动，并在周围空气中激起涟漪，这些涟漪被称为大气重力波，将热量从潮湿空气中推出，并进入附近的干燥空气中。
基本上，这些波通过减少热量提供的额外浮力来抵消蒸汽浮力的突然增加。这种循环将越来越多的热量带入干燥的空气中，从而将热能释放到晴朗的天空中。
换句话说，蒸汽浮力将使下沉的干燥空气更加温暖，让更多的热量从晴朗的天空区域释放出来。如果我们没有这种蒸汽浮力效应，很可能是相反的，这意味着越来越温暖的空气将上升到潮湿地区，那里的热量将被困在云层之下。
这一发现不一定是开创性的，因为科学家们已经知道蒸汽浮力效应很长一段时间了。不过，这确实突显了在模拟气候变化时，特别是在热带地区，需要同时考虑温度和相对湿度。
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时间：2023-10-26 22:41
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