幹絕熱過程

在垂直升降運動過程中，氣塊中所含的水汽始終未達到飽和，沒有發生相變的絕熱過程，稱為幹絕熱過程。這裏的“幹”表示未飽和氣塊在絕熱過程中沒有發生水相的變化，並非指不含有水汽。“絕熱”表示系統與外界無熱量交換的過程。因此，“幹絕熱”則指沒有相變發生的絕熱過程。例如，幹空氣塊升降，以及未飽和濕空氣塊的升降過程。 ^[1] 

由於滿足垂直運動的三個基本假定，因此它又是可逆過程，常稱為可逆幹絕熱過程。幹絕熱過程中，温度變化完全取決於氣壓的變化。

大氣的幹絕熱過程可用下式表示（公式推導可參見“盛裴軒等《大氣物理學》”）：

式中，（P₀，T₀）表示初始狀態氣塊的壓強和温度；（P，T）表示任意狀態下氣塊的壓強和温度 ^[2]  。該方程即為幹空氣或未飽和濕空氣的絕熱方程，稱為幹絕熱過程（又稱泊松方程）。該方程反映了未飽和濕空氣在幹絕熱過程中温度和壓強之間的關係，氣塊的温度僅取決於氣壓。根據幹絕熱方程，已知未飽和濕空氣的任意初始狀態（P₀，T₀），可求得幹絕熱過程中任一狀態相應的（P，T）。

幹絕熱過程中氣塊温度隨高度的變化率叫幹絕熱減温率，用G_d 表示，公式如下：

氣象工作中常把G_d 看作常數, 即G_d =0.98 ℃/100m。近似有 G_d =1℃/100m，這説明在幹絕熱過程中，氣塊每上升或下降100米，氣温約下降或升高1 ℃（如圖1所示）。

圖1 幹空氣升降時的絕熱變化示意圖

這裏應該注意的是，幹絕熱減温率與氣温直減率的含義是完全不同的。幹絕熱減温率是幹空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的降温率，它近似於常數；而G 是表示周圍大氣的温度隨高度的分佈情況，大氣中隨地-氣系統之間熱量交換的變化，氣温直減率可有不同數值。