李锐，傅云飞，黄辰

(中国科学技术大学地球和空间科学学院，合肥230026)

引 言

大气运动的根本能量来源是太阳能，根据Tren⁃berth等(2009)的估算，入射到大气顶的太阳能约为341 W·m-2，其中大约有70%被地球气候系统所吸收。但是太阳能由辐射能形式转化为大气的热能和动能形式，须通过多种不同的物理过程来实现。其中约有23%的太阳能是通过驱动地表水份的蒸发、蒸腾过程，以水汽所蕴含的“潜在”的相变热能的形式进入大气，这部分能量被称为潜热(Latent Heat，LH)。进入大气的潜热并不会立刻转化为热量，必须在水物质再次发生相变(即在气、液、固任意二者之间转化)时，才真正将热量“释放”出来。具体而言，有凝结放热(由气转液)、冻结放热(由液转固)、凝华放热(由气转固)三种，这些释放出的潜热可以直接加热周围的大气，一般定义潜热加热率为：单位时间单位质量干空气受潜热加热而升高的温度，单位是开尔文每小时(K·h-1)或摄氏度每小时(°C·h-1)。

大气中水物质相变主要发生在成云过程，但云粒子在大气中还可能蒸发或升华重新变为水汽，这种反向相变过程对应着吸热冷却(负的潜热加热率)。具体而言，有蒸发吸热(由液转气)、融化吸热(由固转液)、升华吸热(由固转气)三种。这种“吸热”抵消了成云过程的“加热”。而只有当云粒子进一步长大为降水粒子，从空气中彻底脱落，那么这部分云形成时所释放的热量才彻底留在了大气中。因此，虽然潜热的发生主要是在成云过程，但是大部分研究关注的是降水的潜热。……