Конвективная нестабильность - Convective instability

Для более общего обсуждения того же явления см. Конвективная доступная потенциальная энергия.
Эта статья включает текст общественного достояния, созданный правительством США.
Конвективная неустойчивость, обозначенная красным цветом («положительная область») на Диаграмма Skew-T log-P.

В метеорология, конвективная неустойчивость или же стабильность из масса воздуха относится к его способности сопротивляться вертикальному движению. А стабильный атмосфера затрудняет вертикальное перемещение и небольшие вертикальные возмущения увлажнять выйти и исчезнуть. В неустойчивый атмосферу, вертикальные движения воздуха (например, в орографический лифтинг, где воздушная масса смещается вверх, когда ее выдувают ветер вверх по склону горного хребта) имеют тенденцию становиться больше, что приводит к турбулентному потоку воздуха и конвективный Мероприятия. Нестабильность может привести к значительному турбулентность, обширная вертикаль облака, и суровая погода Такие как грозы.[1]

Механизм

Адиабатический охлаждение и нагрев - это явления восходящего или нисходящего воздуха. Поднимающийся воздух расширяется и охлаждается из-за уменьшения давления воздуха с увеличением высоты. Противоположное верно для нисходящего воздуха; в качестве атмосферное давление увеличивается, температура количество нисходящего воздуха увеличивается по мере его сжатия. Адиабатический нагрев и адиабатическое охлаждение - это термины, используемые для описания этого изменения температуры.

Адиабатический градиент - это скорость, с которой температура поднимающейся или падающей воздушной массы понижается или увеличивается на расстояние вертикального смещения. Эмбиент или экологическая погрешность - изменение температуры (несмещенного) воздуха на расстояние по вертикали. Нестабильность возникает из-за разницы между адиабатический градиент воздушной массы и окружающего градиента в атмосфере.[2]

Если адиабатический градиент ниже чем окружающий градиент, воздушная масса, вытесненная вверх, охлаждает меньше быстрее, чем воздух, в котором он движется. Следовательно, такая воздушная масса становится грелка относительно атмосферы. Поскольку более теплый воздух менее плотный, такая воздушная масса будет продолжать подниматься.

И наоборот, если адиабатический градиент выше чем окружающий градиент, воздушная масса, вытесненная вверх, охлаждает более быстрее, чем воздух, в котором он движется. Следовательно, такая воздушная масса становится кулер относительно атмосферы. Поскольку более прохладный воздух более плотный, подъем такой воздушной массы будет иметь тенденцию сопротивляться.

Когда воздух поднимается вверх, влажный воздух охлаждается медленнее, чем сухой. То есть при одном и том же вертикальном движении вверх и начальной температуре посылка влажного воздуха будет теплее, чем посылка сухого воздуха. Это из-за конденсация из водяной пар в воздушном пакете из-за охлаждения расширением. Когда водяной пар конденсируется, скрытая теплота выпускается в воздух посылкой. Влажный воздух содержит больше водяного пара, чем сухой воздух, поэтому больше скрытого тепла выделяется в пакет влажного воздуха, когда он поднимается. В сухом воздухе меньше водяного пара, поэтому при вертикальном движении сухой воздух охлаждается с большей скоростью, чем влажный. В результате скрытой теплоты, выделяющейся при конденсации водяного пара, влажный воздух имеет относительно более низкую адиабатическую скорость градиента, чем сухой воздух. Это делает влажный воздух менее стабильным, чем сухой (см. конвективная доступная потенциальная энергия [МЫС]). Скорость сухого адиабатического градиента (для ненасыщенного воздуха) составляет 3 ° C (5,4 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м). Скорость адиабатического градиента влажности варьируется от 1,1 до 2,8 ° C (2,0-5,0 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м).

Сочетание влага и температура определяют стабильность воздуха и погодные условия. Холодный сухой воздух очень стабилен и сопротивляется вертикальному перемещению, что приводит к хорошей и в целом ясной погоде. Наибольшая нестабильность возникает, когда воздух влажный и теплый, как летом в тропических регионах. Обычно грозы появляются в этих регионах ежедневно из-за нестабильности окружающего воздуха.

Окружающий градиент отличается в разных метеорологических условиях, но в среднем составляет 2 ° C (3,6 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Теория погоды" (PDF). Справочник пилота по аэронавигационным знаниям. Министерство транспорта США, Федеральная авиационная администрация. 2016. С. 12–12–12–13.
  2. ^ Аллаби, Майкл; Гаррат, Ричард (2007). Энциклопедия погоды и климата, исправленное издание, набор из 2 томов. Sonlight Christian -m. С. 435–436. ISBN  9780816063505.