0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
17
°
19
°
22
°
γ=0
°/100m
γ=0,5
°/10
γ=1
°/100m
γ=1,5
°/10
γ=3
°/100m
γ=-
r. chwiejna
r. obojętna
r. stała
inwersj
izotermi
17
°
wys. w
m.
T [
°C]
Diagram aerologiczny ( łącząc punkty jednostkowe na obu osiach otrzymujemy
linie równoległe (przerywane), zwane suchymi adiabatami; są one liniami
odniesienia w stosunku do aktualnej krzywej zmiany temperatury z wysokością
Ćwiczenia 7. Termodynamika
Pionowy gradient stanu atmosfery – jest to zmiana
temperatury z wysokością w atmosferze w danym
momencie (pionowa zmiana temperatury otaczającego
powietrza)
γ = -ΔT/ΔZ
Pionowy gradient suchoadiabatyczny temperatury -
zmiana temperatury jaka zachodzi w porcji powietrza
suchego (tj. bez produktów kondensacji)
przemieszczającego się w górę lub w dół. Zmiana stanu
termodynamicznego odbywa się adiabatycznie, czyli bez
wymiany ciepła z otoczeniem.
Dla powietrza suchego związek między zmianami
temperatury a zmianami ciśnienia jest opisywany równaniem
gazu doskonałego POISSONA
( )
p
p
T
T
p
c
AR
0
0
=
; gdzie AR/c
p
=0.286
Gradient suchoadiabatyczny jest wielkością stałą i wynosi ok.
1
°C/100m
Gradient wilgotnoadiabatyczny dotyczy powietrza
wilgotnego (U=100%); w wyniku kondensacji uwalnia się
utajone ciepło kondensacji, co powoduje wolniejszy spadek
temperatury wraz z wysokością. Gradient
wilgotnoadiabatyczny nie jest wielkością stałą, a jego wartość
zależy od temperatury i ciśnienia :
P [hPa] T[
°C]
-20 0
30
1000 0,85
0,64
0,35
800 0,83
0,60
0,32
600 0,79
0,54
0,29
Stratyfikacja termiczna atmosfery:
Stratyfikacja chwiejna: rzeczywisty spadek T jest większy
od adiabatycznego (
γ > γ
sa
)
Stratyfikacja obojętna: rzeczywisty spadek T jest równy
adiabatycznemu (
γ = γ
sa
)
Stratyfikacja stała: rzeczywisty spadek T jest mniejszy od
adiabatycznego (
γ < γ
sa
)
Konwekcja: pionowe przemieszczanie się powietrza pod
działaniem sił ciężkości i wyporu hydrostatycznego, r.
konwekcyjne zachodzą jednocześnie w gore i w dół
Poziom kondensacji: wysokość na jaką należy wznieść
cząstkę powietrza, aby zawarta w niej para wodna, w wyniku
adiabatycznego rozprężania, osiągnęła stan nasycenia ( z
dobrym przybliżeniem można obliczyć ze wzoru:
H
kon
= 123 (t
o
- t
d
)
t
o
- temp powietrza, t
d
– temp punktu rosy
Temperatura potencjalna (
θ): jest to temperatura jaką
osiągnie porcja powietrza o temperaturze T i ciśnieniu p
sprowadzona suchoadiabatycznie do poziomu o ciśnieniu p
0
=
1000 hPa
Lifted index – różnica między temperaturą powietrza na
poziomie 500 hPa (T
500
) a temperaturą porcji powietrza (T
a
)
podniesionej adiabatycznie z rozpatrywanego poziomu do
wysokości powierzchni izobarycznej 500 hPa. Lifted index
przyjmuje następujące wielkości:
>0 – wystąpienie burzy niemożliwe
0 - -2 burze możliwe (prawdopodobieństwo <60%)
-3 - -5 burze bardzo możliwe (prawdopodobieństwo >60%)
-5 - -7 silne burze, możliwe tornada
<-7 b. silne burze, bardzo duże prawdopodobieństwo tornada (jeśli jesteś w
USA – zalecana ucieczka na Alaskę!)
600 17,6
14,0
12,8
500 18,0
15,0
14,0
400 18,4
16,0
15,2
300 18,8
17,0
16,4
200 19,2
18,0
17,8
100 19,6
19,0
18,8
0 20,0
200
20,0
18,8
16,0
18,0
15,4
16,4
14,4
13,4
17,4
18,4
17,0
17,4
19,8
Wys.[m]
r. stała
γ < γ
sa
(np.
γ=0.4°C/100m)
r. obojętna
γ = γ
sa
(np.
γ=1,0°C/100m)
r. chwiejna
γ > γ
sa
(np.
γ=1,2°C/100m)
17,8
20,0
T
z
Adiabata
sucha
Pseudoadiabata
wilgotna
Równowaga
warunkowo
stała
Równowaga
bezwzględnie
chwiejna
Równowaga
bezwzględnie stała
Warunki równowagi pionowej, diagram przedstawia warunki równowagi
zarówno dla powietrza nasyconego jak i nienasyconego
