Lapso de taxa

O lapso taxa é definida como o negativo da taxa de variação em uma atmosfera de variável, geralmente de temperatura, com altura observada enquanto a mover-se para cima através de uma atmosfera. Embora normalmente aplicado à atmosfera da terra, o conceito pode ser estendido A qualquer bola de gás gravitacionalmente suportada.

• 1 Definição
• 2 Tipos de lapso de taxas de
  • 2.1 Ambiental lapso de taxa
  • 2.2 Seco adiabática lapso de taxa
  • 2.,3 adiabática Saturada lapso de taxa
• 3 Importância na meteorologia
• 4 definição Matemática
• 5
• 6 leitura Adicional
• 7 Referências

Definição

formal, peer-reviewed definição do Glossário de Meteorologia é:

A diminuição de um atmosférica variável com a altura, a variável temperatura, a menos que especificado de outra forma. O termo aplica-se de forma ambígua à taxa de caducidade ambiental e à taxa de caducidade do processo, e o Significado deve muitas vezes ser determinado a partir do contexto.,

Tipos de lapso de taxas

Existem dois tipos de lapse rate:

• Ambiental lapso de taxa – que refere-se a real mudança de temperatura com a altitude para o estacionário atmosfera (por exemplo, o gradiente de temperatura)
• O lapso adiabático taxas – que se referem à mudança de temperatura de uma massa de ar se move para cima., Existem duas taxas adiabáticas:
  • taxa de lapso adiabático seco
  • taxa de lapso adiabático húmido

taxa de lapso ambiental

a taxa de lapso ambiental (ELR), é o negativo da mudança real de temperatura com a altitude da atmosfera estacionária num momento específico e localização específica. O ELR em um determinado lugar varia de dia para dia e até mesmo durante cada dia. Como média, a organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) define uma atmosfera padrão internacional com uma taxa de gradação de temperatura de 6,49 °C/1000 m (3,56 °F ou 1.,98 ° C / 1000 pés) do nível do mar para 11 km (36.090 pés). De 11 km (36.090 pés ou 6,8 mi) até 20 km (65.620 pés ou 12,4 mi), a temperatura constante é de -56,5 °c (-69,7 °F), Que é a temperatura mais baixa assumida em ISA. É importante lembrar que a atmosfera padrão não contém umidade, e que a temperatura da atmosfera nem sempre cai de forma constante. Por exemplo, pode haver uma camada de inversão na qual a temperatura sobe com o aumento da altura.,

taxa de lapso adiabático seco

a taxa de lapso adiabático seco (DALR) é o negativo da taxa à qual uma parcela crescente de ar seco ou insaturado muda de temperatura com aumento de altura, em condições adiabáticas. O ar insaturado tem menos de 100% de umidade relativa, ou seja, sua temperatura é maior do que seu ponto de orvalho. O termo adiabático significa que nenhuma transferência de calor (transferência de energia devido a uma diferença de temperatura) ocorre dentro ou fora da parcela., O ar tem baixa condutividade térmica, e os corpos de ar envolvidos são muito grandes, por isso a transferência de calor por condução é insignificante. nestas condições, quando o ar é agitado (por exemplo, por convecção), e uma parcela de ar sobe, expande-se, porque a pressão é menor em altitudes mais altas. À medida que o pacote aéreo se expande, ele empurra o ar em torno dele, fazendo o trabalho; uma vez que o pacote funciona e não ganha calor, ele perde energia interna, e assim sua temperatura diminui. (O reverso ocorre para uma parcela afundando do ar.,)

Para um gás ideal, a equação relativa temperatura T e pressão p para um processo adiabático é

onde γ é a capacidade de calor ratio (γ=7/5, para o ar) e z é a altitude. Uma segunda relação entre a pressão e a temperatura é a equação de equilíbrio hidrostático:

onde g é a Gravidade Padrão, R A constante de gás, e m a massa molar. Combinando estas duas equações para eliminar a pressão, chega-se ao resultado da DALR,

., quando o ar é saturado com vapor de água (no seu ponto de orvalho), aplica-se a taxa de lapso adiabático húmido (MALR) ou a taxa de lapso adiabático saturado (SALR). Varia fortemente com o teor de umidade, que depende da temperatura, e levemente com a pressão de + 3 ° c / km (alta temperatura perto da superfície) a +9,78 °c/km (temperatura muito baixa), como se pode ver no diagrama. No entanto, a temperaturas acima da congelação é geralmente próximo a +4,9 °c/km (+2,7 °F/1000 pés ou +1,51°C/1000 pés)., A razão para a diferença é que o calor latente é liberado quando a água condensa. Apesar de não haver mais de 10 gramas de água em um quilograma de ar a 15 graus Celsius, o alto calor de vaporização da água cria uma liberação significativa da energia quando condensa (e é uma importante fonte de energia no desenvolvimento de tempestades). Até que a humidade comece a condensar, a parcela de ar arrefece na DALR, de modo que qualquer ar não saturado pode ser considerado “seco”.,

significância em meteorologia

as taxas variáveis de lapso ambiental em toda a atmosfera da terra são de importância crítica na meteorologia, particularmente dentro da troposfera. Eles são usados para determinar se a parcela de ar Em ascensão irá subir alto o suficiente para a sua água condensar para formar nuvens, e, tendo formado nuvens, se o ar continuará a subir e formar nuvens de chuva maiores, e se essas nuvens vão ficar ainda maiores e formar nuvens cumulonimbus (nuvens de trovão).à medida que o ar insaturado aumenta, a sua temperatura cai à taxa adiabática seca., O ponto de orvalho também cai, mas muito mais lentamente, tipicamente cerca de – 2 °C por 1000 m. Se o ar não saturado subir o suficiente, eventualmente a sua temperatura atingirá o seu ponto de orvalho, e a condensação começará a formar-se. Esta altitude é conhecida como o nível de condensação de elevação (LCL) quando o elevador mecânico está presente e o nível de condensação convectiva (CCL) ausência do elevador mecânico, caso em que a parcela deve ser aquecida de baixo para a sua temperatura convectiva. A base da nuvem estará algures dentro da camada delimitada por estes parâmetros.,

A diferença entre a adiabática seca lapso de taxa e a taxa em que o ponto de orvalho cai é em torno de 8 °C por 1000 m. Dada a diferença de temperatura e ponto de orvalho de leituras sobre o solo, pode-se facilmente encontrar o LCL multiplicando-se a diferença de 125 m/°C.

Se o ambiente lapso taxa é menor do que a úmido adiabática lapso de taxa, o ar é absolutamente estável — ar subindo vai esfriar mais rápido do que o ar circundante e perder a flutuabilidade. Isto acontece muitas vezes no início da manhã, quando o ar perto do solo arrefeceu durante a noite. A formação de nuvens no ar estável é improvável.,

Se a taxa de lapso ambiental estiver entre as taxas de lapso adiabático húmido e seco, o ar é condicionalmente instável — uma parcela não saturada de ar não tem flutuabilidade suficiente para subir para o LCL ou CCL, e é estável a deslocamentos verticais fracos em qualquer direção., Se o pacote está saturado é instável e vai subir para a LCL ou CCL, e quer ser interrompido devido a uma inversão da camada de inibição convectiva, ou se o levantamento continua, profundo, úmido convecção (DMC) podem surgir, como uma parcela sobe para o nível de convecção livre (LFC), depois que entra o livre camada convectiva (FCL) e, geralmente, sobe para o nível de equilíbrio (EL).,se a taxa de lapso ambiental for maior que a taxa de lapso adiabático seco, ela tem uma taxa de lapso superadiabático, o ar é absolutamente instável — uma parcela de ar vai ganhar flutuabilidade, uma vez que sobe tanto abaixo quanto acima do nível de condensação de elevação ou nível de condensação convectiva. Isso acontece muitas vezes à tarde em muitas massas de terra. Nestas condições, a probabilidade de nuvens cumulus, chuveiros ou mesmo tempestades é aumentada.,

meteorologistas usam radiossondas para medir a taxa de lapso ambiental e compará-la com a taxa de lapso adiabático prevista para prever a probabilidade de que o ar aumente. Charts of the environmental lapse rate are known as thermodynamic diagrams, examples of which being Skew-T log-P diagrams and tephigrams. (Ver também termais).

a diferença na taxa de lapso adiabático úmido e a taxa seca é a causa do fenômeno dos ventos de Föhn (também conhecido como “ventos Chinook” em partes da América do Norte).,

definição Matemática

Em geral, um lapso taxa é expressa como o negativo, a proporção da variação de temperatura e a mudança de altitude, assim:

onde γ é o lapso adiabático taxa, dada em unidades de temperatura dividido por unidades de altitude, T = temperatura, e z = altitude, e os pontos 1 e 2 são medidas em dois diferentes altitudes.,

nota: em alguns casos, Γ Ou α pode ser usado para representar a taxa de lapso adiabático, a fim de evitar confusão com outros termos simbolizados por γ, tais como a razão de calor específica ou a constante psicométrica.

Veja também:

• processo Adiabático
• Atmosférica termodinâmica
• mecânica dos Fluidos
  • a dinâmica de Fluidos
• vento Föhn

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