3.6 Inzicht in het Temperatuurprofiel van de Atmosfeer
3.6 Inzicht in het Temperatuurprofiel van de Atmosfeer
Nu kunnen we beginnen te begrijpen wat de redenen zijn voor het typische temperatuurprofiel van de troposfeer. De atmosfeer is grotendeels transparant voor de inkomende zichtbare zonnestraling, zodat het aardoppervlak opwarmt, en dus de lucht erboven opwarmt en bevochtigt. Deze warme, vochtige lucht stijgt aanvankelijk adiabatisch droog op, en vervolgens adiabatisch vochtig zodra zich een wolk vormt. Verschillende luchtmassa’s met verschillende voorgeschiedenis en verschillende hoeveelheden water vermengen zich en het resultaat is een typisch troposferisch temperatuurprofiel met een vervalsnelheid van (5-8) K km-1.
Als atmosferische temperatuurprofielen alleen zouden worden bepaald door het vochtgehalte in de atmosfeer, dan zouden drogere luchtmassa’s vervalsnelheden hebben die meer lijken op de droge adiabatische vervalsnelheid, in welk geval we zouden verwachten dat er minder, dunnere wolken in de lucht zouden zijn. Vochtigere luchtmassa’s zouden verloopsnelheden hebben die dichter bij de vochtige adiabatische verloopsnelheid liggen, wat resulteert in een hemel vol wolken op vele hoogten.
Maar vele processen beïnvloeden de temperatuur van de lucht op verschillende hoogten, waaronder vermenging van luchtpakketten, soms zelfs vanuit de stratosfeer, en regen en verdamping van regen. De uitwisseling van infrarode straling tussen het aardoppervlak, wolken en IR-absorberende gassen (waterdamp en kooldioxide) speelt ook een belangrijke rol bij het bepalen van het temperatuurprofiel van de atmosfeer, zoals we zullen laten zien in de les over atmosferische straling. De resulterende atmosferische profielen kunnen lokale verloopsnelheden hebben die kunnen variëren van minder dan de droge adiabatische verloopsnelheid tot meer dan de vochtige adiabatische verloopsnelheid. Kijk eens goed naar het temperatuurprofiel hieronder. U zult het bewijs zien van veel van deze processen die samen het temperatuurprofiel maken tot wat het is.
Als we het gemiddelde nemen van al deze profielen over het hele jaar en over de hele wereld, kunnen we uitkomen op een typisch troposferisch temperatuurprofiel. Volgens de Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (Doc 7488-CD, 1993) heeft de standaardatmosfeer een temperatuur van 15 oC aan het oppervlak, een verloop van 6,5 oC km-1 van 0 km tot 11 km, een verloop van nul van 11 km tot 20 km, en een verloop van -1 oC km-1 van 20 km tot 32 km in de stratosfeer (d.w.z. dat de temperatuur stijgt met de hoogte). Hoewel dit standaardprofiel een goede weergave is van een wereldwijd gemiddeld profiel, is het onwaarschijnlijk dat een dergelijk temperatuurprofiel ooit met een radiosonde is waargenomen.
De combinatie van kennis van stabiliteit met de kennis van vochtige processen stelt ons in staat het gedrag van wolken in de atmosfeer te begrijpen. De volgende foto van waterdamp die vrijkomt uit een koeltoren van de Three-Mile Island kernreactor in de buurt van Harrisburg, PA toont de waterdamp die snel condenseert en een wolk vormt. De wolk stijgt op, maar bereikt dan een niveau waarop de dichtheid gelijk is aan de dichtheid van de omringende lucht. De wolk stopt dan met opstijgen en begint zich te verspreiden.
Leave a Reply