– Lapse rate

lapse rate er definert som den negative av endring i en atmosfærisk variabel, vanligvis temperatur, med høyde observert mens den beveger seg oppover gjennom en atmosfære. Mens du vanligvis brukes til Jordens atmosfære, konseptet kan utvides til alle med sin egen tyngdekraft støttes ball av gass.

• 1 Definisjon
• 2 Typer lapse priser
  • 2.1 Miljø-lapse rate
  • 2.2 Tørr adiabatic lapse rate
  • 2.,3 Mettet adiabatic lapse rate
• 3 Betydning i meteorologi
• 4 Matematisk definisjon
• 5 Se også
• 6 Ekstra å lese
• 7 Referanser

Definisjon

En formell, peer-reviewed definisjon fra Ordliste av Meteorologi er:

nedgangen av en atmosfærisk variabel med høyden, variabel som temperatur, med mindre annet er angitt. Begrepet gjelder ambiguously til miljø-lapse rate og prosessen lapse rate, og betydningen må ofte bli konsatert fra kontekst.,

Typer lapse priser

Det er to typer lapse rate:

• Miljø-lapse rate – som refererer til den faktiske endringen av temperaturen med høyden for den stasjonære atmosfæren (dvs. temperaturgradient)
• adiabatic lapse priser – som refererer til endring i temperatur av en masse av luft som det beveger seg oppover., Det er to adiabatic priser:
  • Tørr adiabatic lapse rate
  • Fuktig adiabatic lapse rate

Miljø-lapse rate

miljø-lapse rate (ELR), er den negative av den faktiske endringen av temperaturen med høyden av den stasjonære atmosfæren på et bestemt tidspunkt og til en bestemt plassering. Den ELR på et gitt sted varierer fra dag til dag, og selv i løpet av hver dag. Som et gjennomsnitt av den Internasjonale Organisasjonen for Sivil Luftfart (ICAO) definerer en internasjonal standard atmosfære med en temperatur lapse rate av 6.49 °C/1000 m (3.56 °F eller 1.,98 °C/1000 ft) fra havnivå til 11 km (36,090 ft). Fra 11 km (36,090 ft eller 6.8 mi) opp til 20 km (65,620 ft eller 12.4 mi), konstant temperatur er -56.5 °C (-69.7 °F), som er det laveste antatt temperatur i ILA. Det er viktig å huske på at standard atmosfære inneholder ingen fuktighet, og at temperaturen i atmosfæren ikke alltid faller jevnt og trutt. For eksempel kan det være en inversjon lag der temperaturen øker med økende høyde.,

Tørr adiabatic lapse rate

Den tørre adiabatic lapse rate (DALR) er negative til den hastigheten som en stigende pakke av tørr eller umettet luft endringer i temperatur og med økende høyde, under adiabatic forhold. Umettet luft har mindre enn 100% relativ fuktighet, dvs. at det har en temperatur som er høyere enn duggpunktet. Begrepet adiabatic betyr at ingen varmetransport (energioverføring på grunn av en temperaturforskjell) oppstår inn i eller ut av pakken., Air har lav termisk konduktivitet, og likene av luft som er involvert er veldig stor, så overføring av varme ved gjennomføring er neglisjerbart liten.

Under disse forholdene, når luften er rørt (for eksempel ved konveksjon), og en pakke av luft stiger, det utvider seg, fordi trykket er lavere ved høyere høyder. Som luften pakken kan utvides, det presser på luft rundt seg, det gjør arbeidet; siden pakken fungerer og får ingen varme, mister den indre energi, og slik at temperaturen synker. (Det motsatte skjer for en synkende pakke av luft.,)

For en ideell gass, ligningen knyttet temperaturen T og trykk p for en adiabatic prosessen er

hvor γ er varmekapasitet ratio (γ=7/5, for air) og z er høyden. Et annet forhold mellom trykk og temperatur er ligningen for hydrostatisk likevekt:

hvor g er standard tyngdekraften, R gassen konstant, og m molar masse. Ved å kombinere disse to ligninger for å eliminere press, man kommer på resultatet for DALR,

.,

Mettet adiabatic lapse rate

Når lufta er mettet med vanndamp (på sitt duggpunkt), fuktig adiabatic lapse rate (MALR) eller mettet adiabatic lapse rate (SALR) gjelder. Det varierer sterkt med fuktighet, noe som avhenger av temperaturen, og lett med press fra +3 °C/km (høy temperatur nær overflaten) til +9.78 °C/km (svært lav temperatur) som man kan se i diagrammet. Imidlertid, ved temperaturer over frysepunktet det er vanligvis nær +4.9 °C/km (+2.7 °F/1000 fot eller +1.51°C/1000 ft)., Grunnen til forskjellen er at latent varme frigjøres når vannet kondenserer. Selv om det ikke er mer enn 10 gram vann i et kilogram luft på 15 grader Celsius, vann er på høy varme med dampfunksjon skaper en betydelig frigjøring av energi når den kondenserer (og er en viktig kilde til energi i utviklingen av tordenvær). Til fuktighet begynner å kondensere, pakke av luft kjøler på DALR, slik at all luft som er umettet kan antas å være «tørt».,

Betydning i meteorologi

varierende miljø-lapse priser over hele jordens atmosfære er av kritisk betydning i meteorologi, spesielt i troposfæren. De brukes for å avgjøre om den pakken av stigende luft vil stige høyt nok for sitt vann kondenserer til å danne skyer, og etter å ha dannet skyer, om luften vil fortsette å stige, og danne større dusj skyer, og om disse skyene vil få enda større og form cumulonimbusskyer (thunder skyer).

Som umettet luft stiger, temperaturen faller på tørre adiabatic pris., Den duggpunkt faller også, men mye mer langsomt, vanligvis omkring 2 °C per 1000 m. Hvis umettet luft stiger langt nok, til slutt temperatur vil nå sine duggpunkt, og kondens vil begynne å danne. Denne høyden er kjent som løfte kondens nivå (LCL) når mekanisk heis er til stede og konvektiv kondens nivå (CCL) fraværende mekanisk heis, i hvilket tilfelle, pakken må varmes opp fra undersiden til sin konvektiv temperatur. Skyen basen vil bli et eller annet sted i lag avgrenset av disse parametrene.,

forskjellen mellom den tørre adiabatic lapse rate og hastigheten som de duggpunkt dråper er rundt 8 °C per 1000 m. Gitt en forskjell i temperatur og duggpunkt målinger på bakken, kan man lett finne LCL ved å multiplisere forskjellen med 125 m/°C.

Hvis miljø-lapse rate er mindre enn fuktig adiabatic lapse rate, luften er helt stabilt stigende luft vil kjøle raskere enn luften omkring og miste oppdrift. Dette skjer ofte tidlig på morgenen, når luften nær bakken har kjølt seg over natten. Cloud-formasjonen i stabil luft er lite sannsynlig.,

Hvis miljø-lapse rate er mellom fuktig og tørr adiabatic lapse priser, luften er betinget ustabil — en umettet pakke av luften ikke har tilstrekkelig oppdrift til å stige til LCL eller CCL, og den er stabil til svak vertikale forskyvninger i begge retninger., Hvis pakken er mettet den er ustabil og vil stige til LCL eller CCL, og enten bli stoppet på grunn av en inversjon lag av konvektiv hemming, eller hvis løfte fortsetter, dyp, fuktig konveksjon (DMC) kan følge, som en pakke stiger til nivået av fri konveksjon (LFC), etter som det går gratis konvektiv layer (FCL) og vanligvis stiger til likevektsnivå (EL).,

Hvis miljø-lapse rate er større enn den tørre adiabatic lapse rate, det har en superadiabatic lapse rate, luften er helt ustabil — en pakke av luft vil få oppdrift, som det stiger både under og over løfte kondens nivå eller konvektiv kondens nivå. Dette skjer ofte i ettermiddag over mange land massene. I disse forholdene, sannsynligheten for cumulus skyer, dusjer eller til og med tordenvær er økt.,

Meteorologer bruker radiosondes å måle miljø-lapse rate og sammenligne det til spådd adiabatic lapse rate til å forutsi sannsynligheten for at luft vil stige. Kart av miljø-lapse rate er kjent som termodynamiske diagrammer, eksempler som blir Skew-T log-P-diagrammer og tephigrams. (Se også Termikk).

forskjellen i fuktig adiabatic lapse rate og tørr pris er årsaken til Föhn vind fenomen (også kjent som «Chinook winds» i deler av Nord-Amerika).,

Matematisk definisjon

generelt, en lapse rate er uttrykt som negative forholdet mellom temperatur endring og høyde endres, slik:

hvor γ er adiabatic lapse rate gitt i enheter av temperatur delt av enheter i høyde, T = temperatur, og z = høyde over havet, og punktene 1 og 2 er målinger på to forskjellige høyder.,

Merk: I noen tilfeller, Γ-eller α kan brukes til å representere den adiabatic lapse rate for å unngå forvirring med andre ord symbolisert ved γ, slik som spesifikk varme-forhold eller psykometriske konstant.

Se også:

• Adiabatic process
• Atmosfæriske termodynamikk
• fluidmekanikk
  • Fluid dynamics
• Föhn vind

Mer å lese