Thermodynamische Diagramme

Grafische Werkzeuge, die atmosphärische Sondierungen gegen thermodynamische Referenzlinien auftragen, um Stabilität, Feuchtigkeit und konvektives Potenzial zu analysieren.

Definition

Ein thermodynamisches Diagramm ist eine Grafik, auf der atmosphärische Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile gegen thermodynamische Koordinatenlinien aufgetragen werden, um eine schnelle grafische Analyse atmosphärischer Prozesse zu ermöglichen.

Scope

Umfasst die wichtigsten aerologischen Diagramme, einschließlich des Skew-T-Log-P-Diagramms, des Tephigramms und des Stüve-Diagramms; die Familien der Referenzlinien für Isothermen, Isobaren, trockene und feuchte Adiabaten sowie das Sättigungsmischungsverhältnis; und die grafische Bestimmung von Größen wie dem Hebungskondensationsniveau, der konvektiven verfügbaren potenziellen Energie und den Paketpfaden.

Core questions

• Wie werden Temperatur, Druck und Feuchtigkeit in aerologischen Diagrammen dargestellt?
• Wie können Stabilität und konvektive Energie grafisch aus einer Sondierung abgelesen werden?
• Was unterscheidet das Skew-T-, Tephigramm- und Stüve-Diagramm?

Key theories

Flächenproportionale thermodynamische Diagramme

Diagramme werden so konstruiert, dass die von Paket- und Umgebungskurven umschlossenen Flächen proportional zur Energie sind, was eine Abschätzung der konvektiven Energie und Hemmung durch Inspektion ermöglicht.

Mechanisms

Auf einem Skew-T-Log-P-Diagramm nimmt der Druck logarithmisch nach oben ab, und Isothermen sind schräg angeordnet, um die Troposphäre auszubreiten. Eine gemessene Sondierung von Temperatur und Taupunkt wird gegen Referenz-Trockenadiabaten, Feuchtadiabaten und Mischungsverhältnislinien aufgetragen. Das Anheben eines Luftpakets entlang dieser Linien lokalisiert das Hebungskondensationsniveau und das Niveau der freien Konvektion, und die Fläche zwischen dem Paketpfad und der Umgebungstemperaturkurve gibt die konvektive verfügbare potenzielle Energie und die konvektive Hemmung an.

Clinical relevance

Aerologische Diagramme sind Standardwerkzeuge in der operationellen Vorhersage zur Beurteilung von Instabilität, zur Vorhersage von Wolkenuntergrenzen und zur Diagnose des Potenzials für schwere Wetterereignisse aus Radiosondendaten.

History

Das Tephigramm wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Napier Shaw eingeführt, und das von Herlofson entwickelte Skew-T-Log-P-Diagramm wurde aufgrund seiner praktischen Darstellung der Troposphäre zum Standard in der operationellen Meteorologie.

Key figures

• Napier Shaw
• Julio Iribarne

Seminal works

• iribarne1981

Frequently asked questions

Warum werden Isothermen in einem Skew-T-Diagramm schräg gezeichnet?

Das Schrägstellen der Isothermen verteilt die Daten über eine größere Fläche und erleichtert das Ablesen des Temperaturgradienten, der Stabilität und des Winkels zwischen Paket- und Umgebungskurven.