Stabilità atmosferica e convezione
Se il cielo rimanga sereno o si scateni in imponenti temporali dipende dalla stabilità, il braccio di ferro tra la galleggiabilità di una massa d'aria in ascesa e la resistenza dell'aria circostante.
Definition
La stabilità atmosferica descrive la tendenza di una massa d'aria spostata a tornare o ad accelerare via dal suo livello originale, e la convezione è il rimescolamento verticale che si verifica quando l'atmosfera è instabile e le masse d'aria diventano galleggianti.
Scope
Questo argomento tratta la stabilità statica e la teoria delle masse d'aria, le condizioni di instabilità assoluta, condizionale e convettiva, l'energia disponibile per la convezione misurata dall'energia potenziale convettiva disponibile (CAPE), e la convezione libera e forzata risultante.
Core questions
- In che modo il confronto del gradiente termico verticale di una massa d'aria con l'ambiente determina la stabilità?
- Qual è la differenza tra instabilità assoluta, condizionale e convettiva?
- In che modo l'energia potenziale convettiva disponibile quantifica il potenziale per i temporali?
- Cosa innesca e sostiene la convezione atmosferica?
Key theories
- Teoria delle masse d'aria per la stabilità
- Una massa d'aria spostata che risulta più calda e meno densa dell'ambiente circostante continua a salire, segnalando instabilità, mentre una che risulta più fredda ricade, base per il confronto tra i gradienti termici verticali della massa d'aria e dell'ambiente.
- Energia potenziale convettiva disponibile
- La galleggiabilità integrata che una massa d'aria guadagnerebbe durante l'ascesa attraverso il suo strato di area positiva misura l'energia disponibile per la convezione e aiuta ad anticipare il vigore dei temporali.
Mechanisms
La stabilità è giudicata sollevando una massa d'aria ipotetica e confrontando la sua temperatura, governata dal gradiente adiabatico secco o saturo, con l'ambiente. Se l'ambiente si raffredda con l'altezza più rapidamente della massa d'aria, la massa d'aria rimane galleggiante e si verifica convezione; se più lentamente, la massa d'aria ricade e l'aria è stabile. L'instabilità condizionale si verifica quando lo strato è stabile per l'ascesa secca ma instabile per quella satura, in modo che il sollevamento fino alla saturazione possa rilasciare convezione, con l'energia disponibile quantificata dall'energia potenziale convettiva disponibile.
Clinical relevance
La valutazione della stabilità e dell'energia convettiva dai radiosondaggi è fondamentale per la previsione di temporali, fenomeni meteorologici intensi e pericoli per l'aviazione; gli indici derivati dai concetti di stabilità guidano l'emissione quotidiana di previsioni convettive e avvisi di tempesta.
History
La teoria delle masse d'aria e l'analisi dell'instabilità condizionale si sono sviluppate a metà del ventesimo secolo insieme allo studio del tempo tropicale e convettivo da parte di Riehl e Simpson; in seguito, misure basate sull'energia come l'energia potenziale convettiva disponibile, enfatizzate nella sintesi di Emanuel, sono diventate strumenti standard per la diagnosi della convezione.
Key figures
- Kerry Emanuel
- Joanne Simpson
- Herbert Riehl
Related topics
Seminal works
- emanuel1994
- wallace2006
Frequently asked questions
- Cosa rende instabile l'atmosfera?
- L'atmosfera è instabile quando la temperatura diminuisce rapidamente con l'altezza, in modo che una massa d'aria in ascesa rimanga più calda e leggera dell'ambiente circostante e continui ad accelerare verso l'alto, il che favorisce nuvole e temporali.
- Cosa dice il CAPE a un previsore?
- L'energia potenziale convettiva disponibile, o CAPE, misura quanta energia di galleggiamento una massa d'aria in ascesa potrebbe guadagnare; un CAPE maggiore indica il potenziale per correnti ascensionali più forti e temporali più vigorosi, sebbene siano necessari anche altri ingredienti.