论湿潜在温度及其刻画气块属性差异的能力

本文引入一个比较湿“潜在”温度的框架。相当位温 $\theta_e$、液态水位温 $\theta_\ell$ 与熵位温 $\theta_s$ 均被证明是潜在温度，因为它们度量的是某些参考态系统的温度，这些系统的熵与该气块的熵相同。它们仅在参考态成分的选择上不同：$\theta_\ell$ 描述无凝结物状态、$\theta_e$ 描述无水汽状态、$\theta_s$ 描述无水状态在具有相同熵时所需的温度。尽管在此意义上 $\theta_e$、$\theta_\ell$ 与 $\theta_s$ 都是同一事物的不同变体，但只有 $\theta_\ell$ 满足“潜在温度”的更严格定义，即对应于一个可通过平衡系统的等熵且封闭变换达到的参考温度；$\theta_e$ 与 $\theta_\ell$ 均度量气块在各自参考态下的“相对”焓；但只有 $\theta_s$ 度量气块熵。它们均不线性混合，但都近似线性混合，且在水质量分数趋于零的极限下均退化为干潜在温度 $\theta$。众所周知，$\theta$ 确实线性混合，并继承了其各种——但在描述上较不丰富的——湿对应量所具备的所有有利（熵的、焓的与潜在温度的）性质。所有这些均涉及相当复杂的表达式，但容许相对简单且有用的近似。在三种湿“潜在”温度中，$\theta_s$ 最不为人所熟悉，但在更广的热带地区混合得最好，这一性质值得作为约束混合过程可能基础加以进一步研究。