Lapse rate (Italiano)

Il lapse rate è definito come il negativo del tasso di variazione in una variabile atmosferica, solitamente temperatura, con altezza osservata mentre si muove verso l’alto attraverso un’atmosfera. Mentre tipicamente applicato all’atmosfera terrestre, il concetto può essere esteso a qualsiasi sfera di gas supportata gravitazionalmente.

• 1 Definizione
• 2 Tipi di tassi di lapse
  • 2.1 Tasso di lapse ambientale
  • 2.2 Tasso di lapse secco adiabatico
  • 2.,3 adiabatico Saturo lapse rate
• 3 Significato in meteorologia
• 4 definizione Matematica
• 5
• 6 letture Aggiuntive
• 7 Riferimenti

Definizione

formale, peer-reviewed definizione dal Glossario della Meteorologia è:

La diminuzione di un suggestivo variabile con l’altezza, variabile di temperatura, a meno che non diversamente specificato. Il termine si applica ambiguamente al tasso di lapse ambientale e al tasso di lapse del processo, e il significato deve spesso essere accertato dal contesto.,

Tipi di tassi di lapse

Esistono due tipi di tassi di lapse:

• Tasso di lapse ambientale – che si riferisce al cambiamento effettivo di temperatura con l’altitudine per l’atmosfera stazionaria (cioè il gradiente di temperatura)
• I tassi di lapse adiabatici – che si riferiscono al cambiamento di temperatura di una massa d’aria mentre si muove verso l’alto., Ci sono due tassi adiabatici:
  • Tasso di lapse adiabatico secco
  • Tasso di lapse adiabatico umido

Tasso di lapse ambientale

Il tasso di lapse ambientale (ELR), è il negativo della variazione effettiva della temperatura con altitudine dell’atmosfera stazionaria in un momento specifico e posizione specifica. L’ELR in un determinato luogo varia di giorno in giorno e anche durante ogni giorno. Come media l’Organizzazione internazionale dell’aviazione civile (ICAO) definisce un’atmosfera standard internazionale con un tasso di intervallo di temperatura di 6,49 °C/1000 m (3,56 °F o 1.,98 °C / 1000 ft) dal livello del mare a 11 km (36,090 ft). Da 11 km (36,090 ft o 6.8 mi) fino a 20 km (65,620 ft o 12.4 mi), la temperatura costante è -56.5 °C (-69.7 °F), che è la temperatura più bassa assunta in ISA. È importante ricordare che l’atmosfera standard non contiene umidità e che la temperatura dell’atmosfera non sempre diminuisce costantemente. Ad esempio può esserci uno strato di inversione in cui la temperatura aumenta con l’aumentare dell’altezza.,

Dry adiabatic lapse rate

Il dry adiabatic lapse rate (DALR) è il negativo della velocità con cui un pacco crescente di aria secca o insatura cambia temperatura con l’aumentare dell’altezza, in condizioni adiabatiche. L’aria insatura ha meno del 100% di umidità relativa, cioè la sua temperatura è superiore al suo punto di rugiada. Il termine adiabatico significa che non si verifica alcun trasferimento di calore (trasferimento di energia dovuto a una differenza di temperatura) all’interno o all’esterno del pacco., L’aria ha una bassa conduttività termica e i corpi d’aria coinvolti sono molto grandi, quindi il trasferimento di calore per conduzione è trascurabilmente piccolo.

In queste condizioni, quando l’aria viene agitata (ad esempio per convezione) e una particella d’aria sale, si espande, perché la pressione è inferiore a quote più elevate. Quando il pacco d’aria si espande, spinge l’aria intorno ad esso, facendo lavoro; poiché il pacco funziona e non guadagna calore, perde energia interna e quindi la sua temperatura diminuisce. (Il contrario si verifica per un pacco d’aria che affonda.,)

Per un gas ideale, l’equazione relativa temperatura T e pressione p per un processo adiabatico è

dove γ è il rapporto di capacità termica (γ=7/5, per l’aria) e z è l’altitudine. Una seconda relazione tra la pressione e la temperatura è l’equazione dell’equilibrio idrostatico:

dove g è la gravità standard, R la costante del gas e m la massa molare. Combinando queste due equazioni per eliminare la pressione, si arriva al risultato per il DALR,

.,

Tasso di decadimento adiabatico saturo

Quando l’aria è satura di vapore acqueo (al suo punto di rugiada), si applica il tasso di decadimento adiabatico umido (MALR) o il tasso di decadimento adiabatico saturo (SALR). Varia fortemente con il contenuto di umidità, che dipende dalla temperatura, e leggermente con la pressione da + 3 °C / km (alta temperatura vicino alla superficie) a + 9,78 °C/km (temperatura molto bassa) come si può vedere nel diagramma. Tuttavia, a temperature superiori allo zero è di solito vicino a + 4,9 °C / km (+2,7 °F/1000 ft o + 1,51°C/1000 ft)., La ragione della differenza è che il calore latente viene rilasciato quando l’acqua si condensa. Anche se non ci sono più di 10 grammi di acqua in un chilogrammo di aria a 15 gradi Celsius, l’elevato calore di vaporizzazione dell’acqua crea un significativo rilascio di energia quando si condensa (ed è un’importante fonte di energia nello sviluppo dei temporali). Fino a quando l’umidità inizia a condensare, il pacco di aria si raffredda al DALR in modo che qualsiasi aria insatura possa essere considerata “secca”.,

Significato in meteorologia

I vari tassi di lapse ambientale in tutta l’atmosfera terrestre sono di importanza critica in meteorologia, in particolare all’interno della troposfera. Sono usati per determinare se il pacco di aria in aumento salirà abbastanza in alto perché la sua acqua si condensa per formare nuvole e, dopo aver formato nuvole, se l’aria continuerà a salire e formare nuvole di doccia più grandi, e se queste nuvole diventeranno ancora più grandi e formeranno nuvole cumulonimbus (nuvole di tuono).

Quando l’aria insatura aumenta, la sua temperatura scende alla velocità adiabatica secca., Anche il punto di rugiada diminuisce, ma molto più lentamente, in genere circa – 2 °C per 1000 m. Se l’aria insatura sale abbastanza lontano, alla fine la sua temperatura raggiungerà il suo punto di rugiada e inizierà a formarsi condensa. Questa altitudine è nota come livello di condensazione di sollevamento (LCL) quando il sollevamento meccanico è presente e il livello di condensazione convettiva (CCL) assente sollevamento meccanico, nel qual caso, il pacco deve essere riscaldato dal basso alla sua temperatura convettiva. La base cloud sarà da qualche parte all’interno del livello delimitato da questi parametri.,

La differenza tra il lavaggio adiabatica lapse rate e il tasso al quale il punto di rugiada gocce è di circa 8 °C ogni 1000 m. Dato una differenza di temperatura e punto di rugiada sulla terra, si può facilmente trovare il LCL moltiplicando la differenza da 125 m/°C.

Se l’ambientali lapse rate è inferiore a umido adiabatica lapse rate, l’aria è assolutamente stabile — l’ascesa dell’aria si raffredderà più velocemente dell’aria circostante e perdere l’assetto. Questo accade spesso al mattino presto, quando l’aria vicino al suolo si è raffreddata durante la notte. La formazione di nubi in aria stabile è improbabile.,

Se il tasso di lapse ambientale è tra i tassi di lapse adiabatico umido e secco, l’aria è condizionatamente instabile — un pacco insaturo di aria non ha sufficiente galleggiabilità per salire al LCL o CCL, ed è stabile a deboli spostamenti verticali in entrambe le direzioni., Se il pacco è saturo, è instabile e salirà al LCL o CCL, e di essere interrotta a causa di uno strato d’inversione di inibizione convettiva, o se il sollevamento continua, profondo, umido convezione (DMC) possono derivarne, come un pacco raggiunge il livello di libera convezione (LFC), dopo di che si entra gratis strato convettivo (FCL) e di solito si alza il livello di equilibrio (EL).,

Se il tasso di lapse ambientale è maggiore del tasso di lapse adiabatico secco, ha un tasso di lapse superadiabatico, l’aria è assolutamente instabile — un pacco di aria acquisirà galleggiabilità mentre sale sia al di sotto che al di sopra del livello di condensazione di sollevamento o del livello di condensazione convettiva. Questo accade spesso nel pomeriggio su molte masse di terra. In queste condizioni, aumenta la probabilità di nubi cumuliformi, acquazzoni o persino temporali.,

I meteorologi usano le radiosonde per misurare il tasso di lapse ambientale e confrontarlo con il tasso di lapse adiabatico previsto per prevedere la probabilità che l’aria aumenti. I grafici del tasso di lapse ambientale sono noti come diagrammi termodinamici, esempi dei quali sono diagrammi Skew-T log-P e tefigrammi. (Vedi anche Termiche).

La differenza tra il tasso di lapse adiabatico umido e il tasso secco è la causa del fenomeno dei venti di Föhn (noto anche come “venti di Chinook” in alcune parti del Nord America).,

definizione Matematica

In generale, un lasso di tasso è espresso come il rapporto negativo della variazione di temperatura e la variazione di quota, così:

dove γ è adiabatica lapse rate dato in unità di temperatura diviso per unità di altitudine, T = temperatura, e z = altitudine, e ai punti 1 e 2 sono misure a due diverse altitudini.,

Nota: In alcuni casi, Γ o α possono essere utilizzati per rappresentare il tasso di lapse adiabatico al fine di evitare confusione con altri termini simboleggiati da γ, come il rapporto di calore specifico o la costante psicometrica.

Vedi anche

• Adiabatica processo
• Atmosferica termodinamica
• meccanica dei Fluidi
  • Fluid dynamics
• Föhn vento

Ulteriori informazioni