3.6 Înțelegerea profilului de temperatură al atmosferei

3.6 Înțelegerea profilului de temperatură al atmosferei

Acum putem începe să înțelegem motivele pentru profilul tipic de temperatură al troposferei. Atmosfera este în cea mai mare parte transparentă la radiația solară vizibilă de intrare, astfel încât suprafața Pământului se încălzește și, prin urmare, încălzește și umezește aerul de deasupra ei. Acest aer cald și umed se ridică inițial uscat adiabatic, iar apoi umed adiabatic odată ce se formează un nor. Diferite mase de aer cu istorii diferite și cantități diferite de apă se amestecă, iar rezultatul este un profil tipic de temperatură troposferică care are o rată de deplasare de (5-8) K km-1.

Dacă profilurile de temperatură atmosferică ar fi determinate doar de umiditatea atmosferică, masele de aer mai uscate ar avea rate de deplasare care se aseamănă mai mult cu rata de deplasare adiabatică uscată, caz în care ne-am aștepta ca cerul să aibă mai puțini nori, mai subțiri. Masele de aer mai umede ar avea rate de rotație care ar fi mai apropiate de rata de rotație adiabatică umedă, ceea ce ar duce la un cer plin de nori la multe altitudini.

Dar multe procese afectează temperatura aerului la diferite altitudini, inclusiv amestecul pachetelor de aer, uneori chiar din stratosferă, și ploaia și evaporarea ploii. Schimbul de radiații infraroșii între suprafața Pământului, nori și gazele care absorb IR (de exemplu, vaporii de apă și dioxidul de carbon) joacă, de asemenea, un rol important în determinarea profilului de temperatură al atmosferei, așa cum vom arăta în lecția despre radiația atmosferică. profilurile atmosferice rezultate pot avea rate de lapsus locale care pot fi de la mai mici decât rata de lapsus adiabatică uscată la mai mari decât rata de lapsus adiabatică umedă. Priviți cu atenție profilul de temperatură de mai jos. Veți vedea dovezi ale multora dintre aceste procese care se combină pentru a face ca profilul de temperatură să fie ceea ce este.

Diagrama Skew-T la Edmonton, AB, Canada, la 28 aprilie 2015 la ora 0000 UTC. Diagramă din datele publice ale NOAA.

Credit: NCAR

Dacă facem o medie a tuturor acestor profiluri pe parcursul întregului an și pe întreg globul, putem obține un profil tipic al temperaturii troposferice. Conform Organizației Aviației Civile Internaționale (Doc. 7488-CD, 1993), atmosfera standard are o temperatură de 15 oC la suprafață, o rată de lapsus de 6,5 oC km-1 de la 0 km la 11 km, o rată de lapsus zero de la 11 km la 20 km și o rată de lapsus de -1 oC km-1 de la 20 km la 32 km în stratosferă (adică temperatura crește cu înălțimea). Chiar dacă acest profil standard este o bună reprezentare a unui profil mediu la nivel global, este puțin probabil ca un astfel de profil de temperatură să fi fost observat vreodată cu o radiosondă.

Combinarea cunoștințelor despre stabilitate împreună cu cele despre procesele umede ne permite să înțelegem comportamentul norilor în atmosferă. Următoarea imagine a vaporilor de apă eliberați dintr-un turn de răcire de la reactorul nuclear Three-Mile Island de lângă Harrisburg, PA, arată cum vaporii de apă se condensează rapid pentru a forma un nor. Norul urcă, dar apoi ajunge la un nivel la care densitatea sa se potrivește cu cea a aerului din jur. Norul se oprește apoi din ascensiune și începe să se împrăștie.

Penajul de vapori de apă care se ridică de la centrala nucleară Three-Mile Island de lângă Harrisburg, PA. Forma de ciupercă se datorează profilului de temperatură din cea mai joasă parte a troposferei.

Credit: W. Brune

.