3.6 Att förstå atmosfärens temperaturprofil
3.6 Att förstå atmosfärens temperaturprofil
Nu kan vi börja förstå orsakerna till troposfärens typiska temperaturprofil. Atmosfären är mestadels genomskinlig för den inkommande synliga solstrålningen, så jordens yta värms och därmed värms och fuktas luften ovanför den. Denna varma, fuktiga luft stiger till att börja med adiabatiskt torr och sedan adiabatiskt fuktig när ett moln bildas. Olika luftmassor med olika historik och olika mängder vatten blandas och resultatet är en typisk troposfärisk temperaturprofil som har en lapse rate på (5-8) K km-1.
Om atmosfärens temperaturprofiler endast bestämdes av atmosfärens fuktighet skulle torrare luftmassor ha lapse rates som mer liknar den torra adiabatiska lapse rate, och i så fall skulle vi förvänta oss att himlen skulle ha färre och tunnare moln. Fuktigare luftmassor skulle ha lapse rate som ligger närmare den fuktiga adiabatiska lapse rate, vilket skulle resultera i en himmel fylld av moln på många höjder.
Men många processer påverkar luftens temperatur på olika höjder, bland annat blandning av luftpaket, ibland till och med från stratosfären, samt regn och avdunstning av regn. Utbyte av infraröd strålning mellan jordytan, moln och IR-absorberande gaser (dvs. vattenånga och koldioxid) spelar också en viktig roll när det gäller att bestämma atmosfärens temperaturprofil, vilket vi kommer att visa i lektionen om atmosfärisk strålning De resulterande atmosfäriska profilerna kan ha lokala lapse rates som kan vara allt från mindre än den torra adiabatiska lapse rate till större än den fuktiga adiabatiska lapse rate. Titta noga på temperaturprofilen nedan. Du kommer att se tecken på att många av dessa processer kombineras för att göra temperaturprofilen till vad den är.
Om vi gör ett genomsnitt av alla dessa profiler över hela året och över hela jordklotet kan vi få fram en typisk troposfärisk temperaturprofil. Enligt Internationella civila luftfartsorganisationen (Doc 7488-CD, 1993) har standardatmosfären en temperatur på 15 oC vid ytan, en lapshastighet på 6,5 oC km-1 från 0 km till 11 km, en lapshastighet på noll från 11 km till 20 km och en lapshastighet på -1 oC km-1 från 20 km till 32 km i stratosfären (dvs. temperaturen ökar med höjden). Även om denna standardprofil är en bra representation av en globalt genomsnittlig profil är det osannolikt att en sådan temperaturprofil någonsin har setts med en radiosond.
Kombination av kunskap om stabilitet tillsammans med kunskap om fuktiga processer gör det möjligt för oss att förstå molnens beteende i atmosfären. Följande bild av vattenånga som släpps ut från ett kyltorn vid kärnkraftsreaktorn Three-Mile Island nära Harrisburg, PA, visar hur vattenångan snabbt kondenserar och bildar ett moln. Molnet stiger uppåt, men når sedan en nivå där dess densitet motsvarar den omgivande luftens densitet. Molnet slutar sedan att stiga och börjar sprida sig.
Leave a Reply