Adiabatisk temperaturendring
Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket
Adiabatisk temperaturendring seier kor mykje temperaturen i atmosfæren endrar seg med høgda når vi antar at lufta er adiabatisk. At lufta er adiabatisk betyr at den ikkje får tilført eller fråtatt varme.
Forholdet mellom endringa av høgda og endringa av temperaturen er gjeve ved ein lapse rate. Generelt kan vi si at ein lapse rate seier kor mykje ein atmosfærisk variabel (vanlegvis temperatur) minkar med høgda. Den er uttrykt som det negative forholdet mellom temperaturendringa og endringa av høgda:
der
- γ = lapse rate er gjeve i grader delt på meter
- T = temperatur
- z = høgda
- 1 and 2 angir to forskjellige høgder.
Innhaldsliste |
[endre] Temperaturendring
Det finns tre forskjellige lapse rater som blir brukt i meteorologi:
[endre] Tørradiabatisk temperaturendring
Den tørradiabatiske temperaturendringa angir kor raskt ein stigande pakke med umetta luft, som ein termal, vil bli avkjølt. Umetta luft har mindre enn 100 % relativ fuktighet, altså er temperaturen til luftpakken over doggpunktet. Den tørradiabatiske temperaturendringa er 9,78 °C/km. Den adibatiske temperaturendringa kan forklarast ved enkel væskedynamikk. Når ein luftpakke flyttar seg nedover i atmosfæren vil det hydrostatiske trykket til omgivnadane rundt pakken stige. Trykket presser luftpakken saman og det blir dermed gjort eit arbeid på pakken. Pakken får då tilført energi og temperaturen stig. Det motsatte gjeld for ein stigande luftpakke. Den vil utvide seg sidan trykket i omgivnadane rundt minkar. Pakken gjer eit arbeid på omgivnadane, mister energi og temperaturen minkar. Luft har dårleg varmeleiingsevne og dei stigande luftmassane er som regel veldig store. Derfor kan overføring av varme ved konduksjon neglisjerast og vi kan rekne prosessen som tilnærma adiabatisk.
[endre] Fuktig adiabatisk temperaturendring
Når lufta er metta med vassdamp, altså nådd doggpunktet, er det den fuktige adiabatiske temperaturendringa som gjeld. Den varierar med temperatur og trykk, men er vanlegvis nær 4,9 °C/km. Årsaka til at det er ein skilnad mellom metta og umetta luft er at det blir frigjeve latent varme når vatn kondenserer. Sjølv om det ikkje er meir enn 10 gram vatn i eitt kilogram luft ved 15°C, fører vatnet sin høge fordampingsvarme til at det blir frigjeve ein god mengde energi når det kondenserer. Denne energien er óg viktig i utviklinga av torebyger. Før fuktigheten begynner å kondensere, blir luftpakken avkjølt ved den tørradiabatiske temperaturendringa. Altså kan all luft som er umetta reknast som tørr.
[endre] I praksis
I praksis vil lapse raten endre seg i løpet av dagen. Vanlegvis set ein temperatur lapse raten til 6,5°C per km frå havnivå til 11 km høgde. Temperaturen i atmosfæren minkar derimot ikkje gradvis. For eksempel kan det oppstå inversjonslag der temperaturen ikkje endrar seg eller stig med høgda (negativ temperaturendring).
[endre] Rolla i meteorologi
Temperaturen til ein umetta luftpakke som stig følgjer den tørradiabatiske temperaturendringa. Doggpunktet minkar óg, men mykje seinare, vanlegvis rundt 2°C/km. Men visst umetta luft stig høgt nok vil den til slutt nå doggpunktet, og kondensasjonen vil starte. Denne høgda blir kalla kondensasjonsnivået for heving (LCL eller lifting condensation level). Skybasen vil typisk ligge i denne høgda.
Skilnaden mellom den tørradiabatiske temperaturendringa og raten doggpunktet minkar med er omlag 8°C/km. Visst ein har temperaturen og doggpunktet ved overflata kan ein lett finne kondensasjonsnivået for heving ved å multiplisere skilnaden med 125 m/°C.
Skilnaden i temperaturendringa rundt om på jordoverflata er svært viktig i meteorologien. Denne skilnaden blir brukt til å avgjere om stigande luft vil stige høgt nok til å kondensere og danne skyer. Visst skyer er danna kan den vidare brukast til å avgjere om lufta vil fortsette å stige og danne større skyer som f.eks. cumulonimbus skyer (bygeskyer).
Visst temperaturendringa er mindre enn den fuktig adiabatiske temperaturendringa, er lufta absolutt stabil — stigande luft vil avkjølast raskare enn den omliggande lufta og miste oppdrift. Dette skjer oftast tidleg om morgonen når lufta nær overflata har blitt avkjølt gjennom natta. Skyer blir sjeldan danna i slik stabil luft.
Visst temperaturendringa er mellom den tørradiabatiske og fuktig adiabatiske temperaturendringa, er lufta betinga stabil — ein umetta luftpakke vil då ikkje ha nok oppdrift til å stige til å nå kondensasjonsnivået for heving, men visst den kjem opp på det nivået vil den få oppdrift inne i skyen.
Visst temperaturendringa er større enn den tørradiabatiske temperaturendringa er lufta ubetinga ustabil — ein luftpakke vil få meir oppdrift etter kvart som den stig både over og under kondensasjonsnivået for heving. Dette skjer ofte om ettermiddagen over land. Under slike forhold kan det fort dannast cumulus skyer, regnbyger og til og med torevêr.
Meteorologar bruker radiosondar for å måle lapse raten og for å varsle lufta si oppdrift og atmosfæren sin stabilitet.
