3.6 Pochopení teplotního profilu atmosféry
3.6 Pochopení teplotního profilu atmosféry
Nyní můžeme začít chápat důvody typického teplotního profilu troposféry. Atmosféra je pro dopadající viditelné sluneční záření většinou průhledná, takže se zemský povrch ohřívá, a tím ohřívá a zvlhčuje vzduch nad ním. Tento teplý a vlhký vzduch zpočátku stoupá adiabaticky suchý a poté adiabaticky vlhký, jakmile se vytvoří mrak. Různé vzduchové hmoty s různou historií a různým množstvím vody se mísí a výsledkem je typický troposférický teplotní profil, který má lapse rate (5-8) K km-1.
Pokud by teplotní profily atmosféry byly určovány pouze atmosférickou vlhkostí, sušší vzduchové hmoty by měly lapse rate, který se více podobá suchému adiabatickému lapse rate, a v takovém případě bychom očekávali, že na obloze bude méně a řidších mraků. Vlhčí vzduchové hmoty by měly lapse rate blížící se vlhkému adiabatickému lapse rate, což by mělo za následek oblohu plnou mraků v mnoha výškách.
Teplotu vzduchu v různých výškách však ovlivňuje mnoho procesů, včetně míchání vzdušných balíků, někdy i ze stratosféry, a deště a vypařování deště. Výměna infračerveného záření mezi zemským povrchem, mraky a plyny pohlcujícími infračervené záření (tj. vodní párou a oxidem uhličitým) hraje také významnou roli při určování teplotního profilu atmosféry, jak si ukážeme v lekci o atmosférickém záření. výsledné atmosférické profily mohou mít lokální lapse rate, který může být kdekoli menší než suchý adiabatický lapse rate až větší než vlhký adiabatický lapse rate. Podívejte se pozorně na teplotní profil níže. Uvidíte důkazy mnoha těchto procesů, které se kombinují, aby vytvořily teplotní profil takový, jaký je.
Pokud zprůměrujeme všechny tyto profily za celý rok a na celé zeměkouli, můžeme dojít k typickému profilu troposférické teploty. Podle Mezinárodní organizace pro civilní letectví (Doc 7488-CD, 1993) má standardní atmosféra při povrchu teplotu 15 oC, ve výšce od 0 km do 11 km lapse rate 6,5 oC km-1, od 11 km do 20 km nulovou lapse rate a ve stratosféře od 20 km do 32 km lapse rate -1 oC km-1 (tj. teplota roste s výškou). Přestože tento standardní profil dobře reprezentuje globálně zprůměrovaný profil, je nepravděpodobné, že by takový teplotní profil byl někdy pozorován pomocí radiosondy.
Kombinace znalostí o stabilitě spolu se znalostmi o vlhkých procesech nám umožňuje pochopit chování mraků v atmosféře. Následující obrázek vodní páry uvolněné z chladicí věže jaderného reaktoru Three-Mile Island poblíž Harrisburgu v Pensylvánii ukazuje, jak vodní pára rychle kondenzuje a vytváří oblak. Oblak stoupá vzhůru, ale pak dosáhne úrovně, při které se jeho hustota vyrovná hustotě okolního vzduchu. Poté mrak přestane stoupat a začne se rozptylovat.
.
Leave a Reply