نمودارهای ترمودینامیکی

ابزارهای گرافیکی که داده‌های جوی را در برابر خطوط مرجع ترمودینامیکی ترسیم می‌کنند تا پایداری، رطوبت و پتانسیل همرفتی را تحلیل کنند.

Definition

نمودار ترمودینامیکی، یک چارت است که در آن پروفایل‌های دما و رطوبت جوی در برابر خطوط مختصات ترمودینامیکی ترسیم می‌شوند تا امکان تحلیل گرافیکی سریع فرآیندهای جوی فراهم شود.

Scope

پوشش‌دهنده نمودارهای اصلی آئرولوژیکی شامل نمودار Skew-T log-P، تفیگرام و نمودار Stuve؛ خانواده‌های خطوط مرجع برای ایزوترم‌ها، ایزوبارها، آدیابات‌های خشک و مرطوب و نسبت اختلاط اشباع؛ و تعیین گرافیکی کمیت‌هایی مانند سطح چگالش بالارونده، انرژی پتانسیل همرفتی موجود و مسیرهای بسته‌های هوا.

Core questions

• دما، فشار و رطوبت چگونه در نمودارهای آئرولوژیکی نمایش داده می‌شوند؟
• چگونه می‌توان پایداری و انرژی همرفتی را به صورت گرافیکی از یک داده جوی خواند؟
• چه چیزی نمودارهای Skew-T، تفیگرام و Stuve را از یکدیگر متمایز می‌کند؟

Key theories

نمودارهای ترمودینامیکی متناسب با مساحت

نمودارها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که مساحت‌های محصور شده توسط منحنی‌های بسته هوا و محیط با انرژی متناسب باشند و امکان تخمین انرژی همرفتی و مهار آن را با مشاهده فراهم کنند.

Mechanisms

در نمودار Skew-T log-P، فشار به صورت لگاریتمی به سمت بالا کاهش می‌یابد و ایزوترم‌ها کج ترسیم می‌شوند تا تروپوسفر را گسترش دهند. یک داده اندازه‌گیری شده از دما و نقطه شبنم در برابر آدیابات‌های خشک مرجع، آدیابات‌های مرطوب و خطوط نسبت اختلاط ترسیم می‌شود. بالا بردن یک بسته هوا در امتداد این خطوط، سطح چگالش بالارونده و سطح همرفت آزاد را مشخص می‌کند، و مساحت بین مسیر بسته هوا و منحنی دمای محیط، انرژی پتانسیل همرفتی موجود و مهار همرفتی را نشان می‌دهد.

Clinical relevance

نمودارهای آئرولوژیکی ابزارهای استانداردی در پیش‌بینی عملیاتی برای ارزیابی ناپایداری، پیش‌بینی پایه‌های ابر و تشخیص پتانسیل آب و هوای شدید از داده‌های رادیوسوند هستند.

History

تفیگرام توسط ناپیر شاو در اوایل قرن بیستم معرفی شد و نمودار Skew-T log-P که توسط هرلوفسون توسعه یافت، به دلیل چیدمان مناسب تروپوسفر، به استاندارد در هواشناسی عملیاتی تبدیل شد.

Key figures

• Napier Shaw
• Julio Iribarne

Seminal works

• iribarne1981

Frequently asked questions

چرا ایزوترم‌ها در نمودار Skew-T به صورت کج ترسیم می‌شوند؟

کج کردن ایزوترم‌ها داده‌ها را در مساحت بزرگ‌تری پخش می‌کند و خواندن نرخ کاهش دما، پایداری و زاویه بین منحنی‌های بسته هوا و محیط را آسان‌تر می‌سازد.