Lapse rate

de lapse rate wordt gedefinieerd als het negatief van de veranderingssnelheid in een atmosferische variabele, meestal temperatuur, waarbij de hoogte wordt waargenomen terwijl deze omhoog beweegt door een atmosfeer. Hoewel het concept meestal wordt toegepast op de atmosfeer van de aarde, kan het worden uitgebreid tot elke door zwaartekracht ondersteunde gasbal.

• 1 Definitie
• 2 Types of lapse rates
  • 2.1 Environmental lapse rate
  • 2.2 droge adiabatische lapse rate
  • 2.,3 verzadigde adiabatische lapse rate
• 3 significantie in meteorologie
• 4 wiskundige definitie
• 5 Zie ook
• 6 Aanvullende lezing
• 7 referenties

definitie

een formele, peer-reviewed definitie uit de Glossary of Meteorology is:

de afname van een atmosferische variabele met hoogte, waarbij de variabele temperatuur is; tenzij anders vermeld. De term is dubbelzinnig van toepassing op de omgevingsvertraging en de procesvertraging, en de Betekenis moet vaak uit de context worden bepaald.,

Types lapse rates

Er zijn twee soorten lapse rates:

• Omgevingsvertraging – dat verwijst naar de werkelijke verandering van temperatuur met hoogte voor de stationaire atmosfeer (d.w.z. de temperatuurgradiënt)
• de adiabatische lapse rates – die verwijzen naar de verandering in temperatuur van een luchtmassa als deze omhoog beweegt., Er zijn twee adiabatische snelheden:
  • droge adiabatische lapsesnelheid
  • vochtige adiabatische lapsesnelheid

Omgevingslassesnelheid

De omgevingslassesnelheid (ELR) is het negatief van de werkelijke temperatuurverandering met de hoogte van de stationaire atmosfeer op een specifieke tijd en locatie. De ELR op een bepaalde plaats varieert van dag tot dag en zelfs gedurende elke dag. Als gemiddelde definieert de Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (ICAO) een internationale standaardatmosfeer met een temperatuur-lapsesnelheid van 6,49 °C/1000 m (3,56 °F of 1).,98 °C / 1000 ft) vanaf zeeniveau tot 11 km (36.090 ft). Van 11 km (36,090 ft of 6,8 mi) tot 20 km (65,620 ft of 12,4 mi), de constante temperatuur is -56,5 °C (-69,7 °F), dat is de laagste veronderstelde temperatuur in ISA. Het is belangrijk om te onthouden dat de standaard atmosfeer geen vocht bevat en dat de temperatuur van de atmosfeer niet altijd gestaag daalt. Er kan bijvoorbeeld een inversielaag zijn waarin de temperatuur stijgt met toenemende hoogte.,

droge adiabatische lapse rate

de droge adiabatische lapse rate (DALR) is het negatieve van de snelheid waarbij een stijgend perceel droge of onverzadigde lucht onder adiabatische omstandigheden temperatuur verandert met toenemende hoogte. Onverzadigde lucht heeft minder dan 100% relatieve vochtigheid, d.w.z. de temperatuur is hoger dan het dauwpunt. De term adiabatisch betekent dat er geen warmteoverdracht (energieoverdracht door een temperatuurverschil) plaatsvindt in of uit het perceel., Lucht heeft een lage thermische geleidbaarheid, en de lichamen van de betrokken lucht zijn zeer groot, zodat de overdracht van warmte door geleiding is verwaarloosbaar klein.

onder deze omstandigheden, wanneer de lucht wordt geroerd (bijvoorbeeld door convectie), en een pakket lucht stijgt, zet het uit, omdat de druk op grotere hoogten lager is. Als het luchtpakket uitzet, duwt het de lucht eromheen, terwijl het werk doet; omdat het pakket werkt en geen warmte krijgt, verliest het interne energie, waardoor de temperatuur daalt. (Het omgekeerde gebeurt voor een zinkend pakket lucht.,)

voor een ideaal gas is de vergelijking betreffende temperatuur T en druk p voor een adiabatisch proces

waarbij γ de warmtecapaciteit verhouding is (γ=7/5, voor lucht) en z de hoogte. Een tweede verband tussen druk en temperatuur is de vergelijking van hydrostatisch evenwicht:

waarbij g de standaard zwaartekracht is, R de gasconstante en m de molaire massa. Door deze twee vergelijkingen te combineren om de druk te elimineren, komt men tot het resultaat voor de DALR,

.,

verzadigde adiabatische lapse rate

wanneer de lucht verzadigd is met waterdamp (op het dauwpunt), is de vochtige adiabatische lapse rate (MALR) of de verzadigde adiabatische lapse rate (SALR) van toepassing. Het varieert sterk met het vochtgehalte, dat afhankelijk is van de temperatuur, en licht met de druk van +3 °c/km (hoge temperatuur nabij het oppervlak) tot +9.78 °C/km (zeer lage temperatuur) zoals men kan zien in het diagram. Nochtans, bij temperaturen boven het bevriezen is het gewoonlijk dichtbij +4.9 °C/km (+2.7 °F/1000 ft of +1.51°C/1000 ft)., De reden voor het verschil is dat latente warmte vrijkomt wanneer water condenseert. Hoewel er niet meer dan 10 gram water in een kilogram lucht bij 15 graden Celsius, water hoge warmte van verdamping zorgt voor een significante afgifte van de energie wanneer het condenseert (en is een belangrijke bron van energie in de ontwikkeling van onweersbuien). Totdat het vocht begint te condenseren, koelt het luchtpakket af aan de DALR zodat elke onverzadigde lucht als ‘droog’kan worden beschouwd.,

significantie in de meteorologie

de wisselende omgevingslawaai in de atmosfeer van de aarde is van cruciaal belang in de meteorologie, met name binnen de troposfeer. Ze worden gebruikt om te bepalen of het perceel van stijgende lucht hoog genoeg zal stijgen om zijn water te condenseren om wolken te vormen, en, na gevormd wolken, of de lucht zal blijven stijgen en vormen grotere douche wolken, en of deze wolken nog groter zullen worden en vormen cumulonimbus wolken (donderwolken).

wanneer onverzadigde lucht stijgt, daalt de temperatuur met de droge adiabatische snelheid., Het dauwpunt daalt ook, maar veel langzamer, meestal ongeveer-2 °C per 1000 m. als onverzadigde lucht ver genoeg stijgt, zal uiteindelijk de temperatuur zijn Dauwpunt bereiken en zal condensatie beginnen te vormen. Deze hoogte staat bekend als het hefcondensatieniveau (LCL) wanneer mechanische lift aanwezig is en het convectieve condensatieniveau (CCL) zonder mechanische lift, in welk geval het pakket van onderaf tot zijn convectieve temperatuur moet worden verwarmd. De cloudbasis bevindt zich ergens binnen de laag die door deze parameters wordt begrensd.,

het verschil tussen de droge adiabatische lapsesnelheid en de snelheid waarbij het dauwpunt daalt is ongeveer 8 °C per 1000 m. gegeven een verschil in temperatuur en Dauwpunt op de grond, kan men gemakkelijk de LCL vinden door het verschil te vermenigvuldigen met 125 m/°C.

als de omgevingslassesnelheid lager is dan de vochtige adiabatische lapsesnelheid, is de lucht absoluut stabiel — stijgende lucht zal sneller afkoelen dan de omringende lucht en het drijfvermogen verliezen. Dit gebeurt vaak in de vroege ochtend, wanneer de lucht in de buurt van de grond ‘ s nachts is afgekoeld. Wolkenvorming in stabiele lucht is onwaarschijnlijk.,

als de omgevingslasssnelheid tussen de vochtige en droge adiabatische lapsesnelheid ligt, is de lucht voorwaardelijk onstabiel — een onverzadigd perceel lucht heeft niet voldoende drijfvermogen om te stijgen tot de LCL of CCL, en is stabiel tot zwakke verticale verschuivingen in beide richtingen., Als het pakket verzadigd is is het onstabiel en zal stijgen tot de LCL of CCL, en ofwel worden gestopt als gevolg van een inversielaag van convectieve inhibitie, of als het tillen doorgaat, kan diepe, vochtige convectie (DMC) volgen, als een pakket stijgt tot het niveau van vrije convectie (LFC), waarna het de vrije convectieve laag (FCL) binnenkomt en meestal stijgt tot het evenwichtsniveau (EL).,

als de omgevingslasssnelheid groter is dan de droge adiabatische lapsesnelheid, heeft deze een superadiabatische lapsesnelheid, de lucht is absoluut onstabiel — een pakket lucht zal drijfvermogen krijgen als het zowel onder als boven het hijscondensatieniveau of het convectieve condensatieniveau stijgt. Dit gebeurt vaak in de middag over veel landmassa ‘ s. In deze omstandigheden is de kans op cumulus wolken, buien of zelfs onweer toegenomen.,

meteorologen gebruiken radiosondes om de omgevingslooptijd te meten en te vergelijken met de voorspelde adiabatische lapsesnelheid om de kans te voorspellen dat de lucht zal stijgen. Grafieken van de omgevingslawse rate staan bekend als thermodynamische diagrammen, waarvan voorbeelden scheef-t log-P diagrammen en tephigrammen zijn. (Zie ook thermiek).

het verschil in vochtige adiabatische lapse snelheid en de droge snelheid is de oorzaak van Föhn windfenomeen (ook bekend als “Chinook wind” in delen van Noord-Amerika).,

wiskundige definitie

in het algemeen wordt een lapsesnelheid uitgedrukt als de negatieve verhouding tussen de temperatuurverandering en de hoogteverandering, dus:

waarbij γ de adiabatische lapsesnelheid is gegeven in eenheden van temperatuur gedeeld door eenheden van hoogte, T = temperatuur, en z = hoogte, en de punten 1 en 2 zijn metingen op twee verschillende hoogten.,

opmerking: in sommige gevallen kan Γ Of α worden gebruikt om de adiabatische lapsesnelheid weer te geven om verwarring met andere Door γ gesymboliseerde termen, zoals de soortelijke warmteverhouding of de psychometrische constante, te voorkomen.

zie ook

• adiabatisch proces
• Atmosferische thermodynamica
• Vloeistofmechanica

Föhn wind

aanvullende aflezing