Lapse rate (Svenska)

lapse rate definieras som negativ av förändringstakten i en atmosfärisk variabel, vanligtvis temperatur, med höjd observerad när den rör sig uppåt genom en atmosfär. Medan vanligtvis tillämpas på jordens atmosfär, kan konceptet utvidgas till någon gravitationellt stödd boll av gas.

• 1 Definition
• 2 typer av lapse priser
  • 2.1 miljöavbrott hastighet
  • 2.2 torr adiabatisk lapse hastighet
  • 2.,3 mättad adiabatisk lapse rate
• 3 signifikans i meteorologi
• 4 matematisk definition
• 5 Se även
• 6 Ytterligare läsning
• 7 Referenser

Definition

en formell, peer-reviewed definition från meteorologins ordlista är:

minskningen av en atmosfärisk variabel med höjd, variabeln är temperatur, om inte annat anges. Termen gäller tvetydigt för miljöavbrott och processavbrott, och meningen måste ofta fastställas ur sammanhanget.,

typer av lapse priser

det finns två typer av lapse rate:

• Environmental lapse rate-som hänvisar till den faktiska temperaturförändringen med höjd för den stationära atmosfären (dvs temperaturgradienten)
• adiabatiska lapse rates – som hänvisar till temperaturförändringen av en massa luft när den rör sig uppåt., Det finns två adiabatiska hastigheter:
  • torr adiabatisk lapse rate
  • fuktig adiabatisk lapse rate

miljö lapse rate

miljö lapse rate (ELR), är den negativa av den faktiska temperaturförändringen med höjd av den stationära atmosfären vid en viss tid och specifik plats. ELR på en viss plats varierar från dag till dag och även under varje dag. Som ett genomsnitt definierar Internationella civila luftfartsorganisationen (ICAO) en internationell standardatmosfär med en temperatur på 6,49 °C/1000 m (3,56 °F eller 1.,98 ° C / 1000 ft) från havsnivå till 11 km. Från 11 km (36,090 ft eller 6,8 mi) upp till 20 km (65,620 ft eller 12,4 mi) är konstant temperatur -56,5 °C (-69,7 °F), vilket är den lägsta antagna temperaturen i isa. Det är viktigt att komma ihåg att standardatmosfären inte innehåller fukt och att atmosfärens temperatur inte alltid faller stadigt. Till exempel kan det finnas ett inversionsskikt där temperaturen stiger med ökande höjd.,

dry adiabatic lapse rate

dry adiabatic lapse rate (DALR) är den negativa av den hastighet med vilken ett stigande paket av torr eller omättad luft ändrar temperatur med ökande höjd, under adiabatiska förhållanden. Omättad luft har mindre än 100% relativ luftfuktighet, d. v.s. dess temperatur är högre än dess Daggpunkt. Termen adiabatisk innebär att ingen värmeöverföring (energiöverföring på grund av temperaturskillnad) sker in i eller ut ur paketet., Luft har låg värmeledningsförmåga, och de involverade luftkropparna är mycket stora, så överföring av värme genom ledning är försumbart liten.

under dessa förhållanden, när luften omröres (till exempel genom konvektion) och ett luftpaket stiger, expanderar det, eftersom trycket är lägre vid högre höjder. När luftpaketet expanderar, trycker det på luften runt det, gör arbete; eftersom paketet fungerar och får ingen värme, förlorar den inre energi, och så minskar temperaturen. (Det omvända sker för ett sjunkande paket av luft.,)

för en idealisk gas är ekvationen avseende temperatur t och tryck p för en adiabatisk process

där γ är värmekapacitetsförhållandet (γ=7/5, för luft) och z är höjden. En andra relation mellan tryck och temperatur är ekvationen för hydrostatisk jämvikt:

där g är standard gravitation, R gaskonstanten och m molmassan. Genom att kombinera dessa två ekvationer för att eliminera trycket kommer man till resultatet för DALR,

.,

mättad adiabatisk lapse hastighet

När luften är mättad med vattenånga (vid dess Daggpunkt), den fuktiga adiabatiska lapse hastighet (MALR) eller mättad adiabatisk lapse hastighet (SALR) gäller. Det varierar kraftigt med fukthalten, vilket beror på temperatur och lätt med tryck från +3 °C/km (hög temperatur nära ytan) till +9,78 °C/km (mycket låg temperatur) som man kan se i diagrammet. Men vid temperaturer över frysning är det vanligtvis nära + 4,9 ° C/km (+2.7 °f/1000 ft eller +1.51°C / 1000 ft)., Anledningen till skillnaden är att latent värme släpps när vattnet kondenserar. Även om det inte finns mer än 10 gram vatten i ett kilo luft vid 15 grader Celsius, skapar vattnets höga förångningsvärme en signifikant frisättning av energin när den kondenserar (och är en viktig energikälla vid utvecklingen av åskväder). Tills fukten börjar kondensera kyls luftpaketet vid DALREN så att all luft som är omättad kan antas vara ”torr”.,

betydelse för meteorologi

de varierande miljöavvikelserna i jordens atmosfär är av avgörande betydelse för meteorologi, särskilt inom troposfären. De används för att avgöra om paketet med stigande luft kommer att stiga tillräckligt högt för att vattnet ska kondensera för att bilda moln och, efter att ha bildat moln, om luften kommer att fortsätta att stiga och bilda större duschmoln, och om dessa moln kommer att bli ännu större och bilda cumulonimbus moln (åska moln).

När omättad luft stiger, sjunker temperaturen vid den torra adiabatiska hastigheten., Daggpunkten sjunker också, men mycket långsammare, typiskt ca – 2 ° C per 1000 m. om omättad luft stiger tillräckligt långt, så småningom kommer temperaturen att nå sin daggpunkt och kondens börjar bildas. Denna höjd kallas lyftkondensationsnivån (LCL) när mekanisk hiss är närvarande och konvektiv kondensationsnivå (CCL) frånvarande mekanisk hiss, i vilket fall paketet måste värmas underifrån till dess konvektiva temperatur. Molnbasen kommer att ligga någonstans inom skiktet avgränsat av dessa parametrar.,

skillnaden mellan den torra adiabatiska bortfallshastigheten och den hastighet vid vilken daggpunkten sjunker är cirka 8 °C per 1000 m. med tanke på en skillnad i temperatur — och daggpunktsavläsningar på marken kan man enkelt hitta LCL genom att multiplicera skillnaden med 125 m/°C.

om miljöavvikelsehastigheten är mindre än den fuktiga adiabatiska bortfallshastigheten är luften helt stabil-stigande luft kommer att svalna snabbare än den omgivande luften och förlora flytkraft. Detta händer ofta tidigt på morgonen, när luften nära marken har svalnat över natten. Molnbildning i stabil luft är osannolikt.,

om miljöavvikelsehastigheten ligger mellan de fuktiga och torra adiabatiska förfallodatumet är luften villkorligt instabil — ett omättat luftpaket har inte tillräcklig flytkraft för att stiga till LCL eller CCL, och det är stabilt för svaga vertikala förskjutningar i båda riktningarna., Om paketet är mättat är det instabilt och kommer att stiga till LCL eller CCL, och antingen stoppas på grund av ett inversionsskikt av konvektiv hämning, eller om lyften fortsätter, kan djup, fuktig konvektion (DMC) uppstå, eftersom ett paket stiger till nivån för fri konvektion (LFC), varefter den går in i det fria konvektiva skiktet (FCL) och vanligtvis stiger till jämviktsnivån (EL).,

om miljöavvikelsehastigheten är större än den torra adiabatiska lapse-hastigheten, har den en superadiabatisk lapse-hastighet, luften är helt instabil — ett luftpaket kommer att få flytkraft när den stiger både under och över lyftkondensationsnivån eller konvektiv kondensationsnivå. Detta händer ofta på eftermiddagen över många landmassor. Under dessa förhållanden ökar sannolikheten för cumulusmoln, duschar eller till och med åskväder.,

meteorologer använder radiokonder för att mäta miljöavvikelsehastigheten och jämföra den med den förutsagda adiabatiska bortfallshastigheten för att förutse sannolikheten för att luften kommer att stiga. Diagram över miljöavvikelsehastigheten är kända som termodynamiska diagram, exempel på vilka Skew-t log-P-diagram och tephigrams. (Se även Termik).

skillnaden i fuktig adiabatisk lapse hastighet och torrhastigheten är orsaken till Föhn winds fenomen (även känd som ”Chinook winds” i delar av Nordamerika).,

matematisk definition

i allmänhet uttrycks en bortfallsfrekvens som det negativa förhållandet mellan temperaturförändringen och höjdförändringen, sålunda:

där γ är den adiabatiska bortfallsfrekvensen som anges i temperaturenheter dividerat med enheter av höjd, t = temperatur och z = höjd, och punkterna 1 och 2 är mätningar på två olika höjder.,

Obs: i vissa fall kan Γ Eller α användas för att representera den adiabatiska bortfallshastigheten för att undvika förvirring med andra termer som symboliseras av γ, såsom det specifika värmeförhållandet eller den psykometriska konstanten.

Se även

• adiabatisk process
• atmosfärisk termodynamik
• fluidmekanik
  • fluiddynamik
• Föhn vind

Ytterligare läsning