Lapse rate (Français)

Le lapse rate est défini comme le négatif du taux de changement d’une variable atmosphérique, généralement la température, avec la hauteur observée lors du déplacement vers le haut à travers une atmosphère. Bien que généralement appliqué à l’atmosphère terrestre, le concept peut être étendu à n’importe quelle boule de gaz supportée gravitationnellement.

• 1 Définition
• 2 Types de taux de déchéance
  • 2.1 de l’Environnement taux de chute
  • 2.2 Sec adiabatique taux de chute
  • 2.,3 adiabatique Saturé taux de chute
• 3 Importance de la météorologie
• 4 définition Mathématique
• 5 Voir aussi
• 6 lectures Supplémentaires
• 7 Références

Définition

Un formel, évaluation par les pairs définition dans le Glossaire de la Météorologie:

La diminution de l’atmosphère de la variable avec la hauteur, la variable de la température, à moins d’indication contraire. Le terme s’applique de manière ambiguë au taux de déchéance environnementale et au taux de déchéance du processus, et la signification doit souvent être déterminée à partir du contexte.,

Types de taux de déchéance

Il existe deux types de taux de déchéance:

• taux de déchéance environnemental – qui fait référence au changement réel de température avec l’altitude pour l’atmosphère stationnaire (c’est – à-dire le gradient de température)
• taux de déchéance adiabatique-qui fait référence au changement de température d’une masse d’air lorsqu’elle monte., Il existe deux taux adiabatiques:
  • taux de déchéance adiabatique sec
  • taux de déchéance adiabatique humide

taux de déchéance environnementale

le taux de déchéance environnementale (ELR), est le négatif du changement réel de température avec l’altitude de l’atmosphère stationnaire à un moment et un endroit précis. L’ELR à un endroit donné varie d’un jour à l’autre et même au cours de chaque journée. En moyenne, l’organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI) définit une atmosphère standard internationale avec un taux de chute de température de 6,49 °C/1000 m (3,56 °F ou 1.,98 °C / 1000 ft) du niveau de la mer à 11 km (36 090 ft). À partir de 11 km (36 090 pi ou 6,8 mi) jusqu’à 20 km (65 620 pi ou 12,4 mi), la température constante est de -56,5 °c (-69,7 °F), ce qui est la température supposée la plus basse dans ISA. Il est important de se rappeler que l’atmosphère standard contient pas d’humidité, et que la température de l’atmosphère ne tombent pas toujours constante. Par exemple, il peut y avoir une couche d’inversion dans laquelle la température augmente avec l’augmentation de la hauteur.,

taux d’écoulement adiabatique sec

le taux d’écoulement adiabatique sec (DALR) est le négatif de la vitesse à laquelle une parcelle montante d’air sec ou insaturé change de température avec l’augmentation de la hauteur, dans des conditions adiabatiques. L’air insaturé a une humidité relative inférieure à 100%, c’est-à-dire que sa température est supérieure à son point de rosée. Le terme adiabatique signifie qu’aucun transfert de chaleur (transfert d’énergie dû à une différence de température) ne se produit dans ou hors de la parcelle., L’Air a une faible conductivité thermique et les corps d’air impliqués sont très grands, de sorte que le transfert de chaleur par conduction est négligeable.

dans ces conditions, lorsque l’air est agité (par convection, par exemple) et qu’une parcelle d’air monte, elle se dilate, car la pression est plus faible à des altitudes plus élevées. Comme la parcelle d’air se dilate, elle pousse sur l’air qui l’entoure, faisant du travail; puisque la parcelle fonctionne et ne gagne pas de chaleur, elle perd de l’énergie interne, et donc sa température diminue. (L’inverse se produit pour une parcelle d’air qui coule.,)

pour un gaz idéal, l’équation reliant température T et pression p pour un processus adiabatique est

Où γ est le rapport de capacité thermique (γ=7/5, pour l’air) et z est l’altitude. Une seconde relation entre la pression et la température est l’équation de l’équilibre hydrostatique:

où g est la gravité standard, R La constante des gaz et m la masse molaire. En combinant ces deux équations pour éliminer la pression, on arrive au résultat pour le DALR,

.,

taux D’écoulement adiabatique saturé

lorsque l’air est saturé de vapeur d’eau (à son point de rosée), le taux d’écoulement adiabatique humide (MALR) ou le taux d’écoulement adiabatique saturé (SALR) s’applique. Il varie fortement avec la teneur en humidité, qui dépend de la température, et légèrement avec la pression de +3 °c/km (haute température près de la surface) à +9,78 °c/km (très basse température) comme on peut le voir sur le diagramme. Cependant, à des températures supérieures au point de congélation, il est généralement proche de +4,9 °c/km (+2,7 °F/1000 ft ou +1,51°C/1000 ft)., La raison de la différence est que la chaleur latente est libérée lorsque l’eau se condense. Même s’il n’y a pas plus de 10 grammes d’eau dans un kilogramme d’air à 15 degrés Celsius, la forte chaleur de vaporisation de l’eau crée une libération significative de l’énergie lorsqu’elle se condense (et constitue une source d’énergie importante dans le développement des orages). Jusqu’à ce que l’humidité commence à se condenser, la parcelle d’air se refroidit au DALR, de sorte que tout air insaturé peut être supposé « sec ».,

importance en météorologie

Les différents taux de déchéance de l’environnement dans l’atmosphère terrestre sont d’une importance critique en météorologie, en particulier dans la troposphère. Ils sont utilisés pour déterminer si la parcelle d’air montante s’élèvera suffisamment haut pour que son eau se condense pour former des nuages, et, après avoir formé des nuages, si l’air continuera à monter et à former de plus gros nuages de douche, et si ces nuages deviendront encore plus gros et formeront des cumulonimbus (nuages de tonnerre).

lorsque l’air insaturé monte, sa température baisse à la vitesse adiabatique sèche., Le point de rosée baisse également, mais beaucoup plus lentement, généralement environ – 2 °C PAR 1000 m. Si l’air insaturé monte assez loin, sa température atteindra finalement son point de rosée et de la condensation commencera à se former. Cette altitude est connue sous le nom de niveau de condensation de levage (LCL) lorsque la portance mécanique est présente et le niveau de condensation convective (CCL) absence de portance mécanique, auquel cas, la parcelle doit être chauffée par le bas jusqu’à sa température convective. La base du nuage sera quelque part dans la couche délimitée par ces paramètres.,

la différence entre la vitesse de chute adiabatique sèche et la vitesse de chute du point de rosée est d’environ 8 °C PAR 1000 m. compte tenu d’une différence de température et de points de rosée au sol, on peut facilement trouver le LCL en multipliant la différence par 125 m/°c.

si la vitesse de chute adiabatique ambiante est inférieure à la vitesse de chute adiabatique humide, l’air est absolument stable — l’air ascendant se refroidira plus rapidement que l’air environnant et perdra sa flottabilité. Cela se produit souvent tôt le matin, lorsque l’air près du sol s’est refroidi pendant la nuit. La formation de nuages dans l’air stable est peu probable.,

Si le taux d’écoulement dans l’environnement se situe entre le taux d’écoulement adiabatique humide et le taux d’écoulement adiabatique sec, l’air est conditionnellement instable — une parcelle d’air non saturée n’a pas une flottabilité suffisante pour atteindre le LCL ou le CCL, et il est stable à de faibles déplacements verticaux dans les deux sens., Si la parcelle est saturée, elle est instable et monte au LCL ou au CCL, et soit elle est arrêtée en raison d’une couche d’inversion d’inhibition convective, soit si le soulèvement se poursuit, une convection profonde et humide (DMC) peut s’ensuivre, car une parcelle monte au niveau de convection libre (LFC), après quoi elle entre dans la couche convective libre (FCL) et monte habituellement au niveau d’équilibre (EL).,

Si le taux de perte d’air dans l’environnement est supérieur au taux de perte d’air adiabatique sec, il a un taux de perte d’air superadiabatique, l’air est absolument instable — une parcelle d’air gagnera en flottabilité à mesure qu’elle s’élève à la fois en dessous et au-dessus du niveau de condensation de levage ou Cela se produit souvent dans l’après-midi sur de nombreuses masses terrestres. Dans ces conditions, la probabilité de cumulus, d’averses ou même d’orages est accrue.,

les météorologues utilisent des radiosondes pour mesurer le taux de lapse dans l’environnement et le comparer au taux de lapse adiabatique prévu pour prévoir la probabilité que l’air monte. Les diagrammes du taux de déchéance environnementale sont connus sous le nom de diagrammes thermodynamiques, dont des exemples sont les diagrammes Skew-t log-P et les téphigrammes. (Voir aussi Fig.

la différence entre le taux adiabatique humide et le taux sec est la cause du phénomène des vents de Föhn (également connu sous le nom de « vents Chinook » dans certaines parties de l’Amérique du Nord).,

définition mathématique

en général, un taux de déchéance est exprimé comme le rapport négatif du changement de température et du changement d’altitude, ainsi:

Où γ est le taux de déchéance adiabatique donné en unités de température divisé par unités d’altitude, T = température et z = altitude, et les points 1 et 2 sont des mesures à deux altitudes différentes.,

Remarque: Dans certains cas, Γ OU α peuvent être utilisés pour représenter le taux de déchéance adiabatique afin d’éviter toute confusion avec d’autres termes symbolisés par γ, tels que le rapport thermique spécifique ou la constante psychométrique.

Voir aussi

• processus Adiabatique
• thermodynamique Atmosphérique
• la mécanique des Fluides
  • la dynamique des Fluides
• sèche-cheveux au vent

la lecture Supplémentaire