3.6 A légkör hőmérsékleti profiljának megértése

3.6 A légkör hőmérsékleti profiljának megértése

Most elkezdhetjük megérteni a troposzféra jellegzetes hőmérsékleti profiljának okait. A légkör nagyrészt átlátszó a beérkező látható napsugárzás számára, ezért a Föld felszíne felmelegszik, és ezáltal felmelegíti és nedvesíti a felette lévő levegőt. Ez a meleg, nedves levegő kezdetben száraz adiabatikusan, majd felhőzet kialakulása után nedves adiabatikusan emelkedik fel. A különböző történelmű és különböző mennyiségű vizet tartalmazó különböző légtömegek keverednek, és az eredmény egy tipikus troposzférikus hőmérsékleti profil, amelynek lapse rate-ja (5-8) K km-1.

Ha a légköri hőmérsékleti profilokat csak a légköri nedvesség határozná meg, akkor a szárazabb légtömegek lapse rate-ja inkább a száraz adiabatikus lapse rate-hez hasonló lenne, és ebben az esetben azt várnánk, hogy az égbolton kevesebb és vékonyabb felhő lenne. A nedvesebb légtömegeknek a nedves adiabatikus elfolyási sebességhez közelebb álló elfolyási sebességük lenne, ami azt eredményezné, hogy az ég sok magasságban felhőkkel lenne tele.

De számos folyamat befolyásolja a levegő hőmérsékletét a különböző magasságokban, többek között a légtömegek keveredése, néha még a sztratoszférából is, valamint az eső és az eső elpárolgása. Az infravörös sugárzás cseréje a Föld felszíne, a felhők és az infravörös sugárzást elnyelő gázok (azaz a vízgőz és a szén-dioxid) között szintén nagy szerepet játszik a légkör hőmérsékleti profiljának meghatározásában, amint azt a légköri sugárzásról szóló leckében bemutatjuk. az így kialakuló légköri profilok helyi elhaladási sebességgel rendelkezhetnek, amely a száraz adiabatikus elhaladási sebességnél kisebbtől a nedves adiabatikus elhaladási sebességnél nagyobbig bárhol lehet. Nézze meg figyelmesen az alábbi hőmérsékleti profilt. Láthatja, hogy számos ilyen folyamat kombinációja teszi a hőmérsékleti profilt olyanná, amilyen.

Skew-T diagram Edmontonban, AB, Kanada, a fenti szövegben leírtak szerint

Skew-T diagram Edmontonban, AB, Kanada, 2015. április 28-án 0000 UTC-kor. Diagram a NOAA nyilvános adataiból.
Hitel: NCAR

Ha ezeket a profilokat az egész évre és az egész Földre átlagoljuk, akkor egy tipikus troposzférikus hőmérsékleti profilt kapunk. A Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet szerint (Doc 7488-CD, 1993) a standard légkör hőmérséklete a felszínen 15 oC, 0 km-től 11 km-ig 6,5 oC km-1, 11 km-től 20 km-ig nulla, a sztratoszférában pedig 20 km-től 32 km-ig -1 oC km-1 (azaz a hőmérséklet a magassággal nő). Bár ez a szabványos profil jól reprezentálja a globálisan átlagolt profilt, nem valószínű, hogy ilyen hőmérsékleti profilt valaha is láttak rádiószondával.

A stabilitásra vonatkozó ismeretek kombinálása a nedves folyamatok ismeretével együtt lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük a felhők viselkedését a légkörben. A következő képen a Three-Mile Island atomreaktor egyik hűtőtornyából kiszabaduló vízgőzről a PA állambeli Harrisburg közelében látható, amint a vízgőz gyorsan kondenzálódik, és felhőt alkot. A felhő felemelkedik, de aztán elér egy olyan szintet, ahol a sűrűsége megegyezik a környező levegő sűrűségével. Ezután a felhő nem emelkedik tovább, és elkezd szétterülni.

Légifelvétel a 3 Mile Island atomerőmű fölé emelkedő vízgőzfelhőről

Vízgőzfelhő emelkedik a Three-Mile Island atomerőműből a PA-beli Harrisburg közelében. A gomba alak a troposzféra legalsó részének hőmérsékleti profilja miatt alakult ki.
Hitel: W. Brune

Leave a Reply