Stabilitatea atmosferică și convecția

Dacă cerul rămâne senin sau erupe în furtuni puternice depinde de stabilitate, de echilibrul dintre flotabilitatea unei mase de aer în ascensiune și rezistența aerului înconjurător.

Definition

Stabilitatea atmosferică descrie tendința unei mase de aer dislocate de a reveni la nivelul său original sau de a accelera departe de acesta, iar convecția este răsturnarea verticală care apare atunci când atmosfera este instabilă și masele de aer devin flotabile.

Scope

Acest subiect acoperă stabilitatea statică și teoria maselor de aer, condițiile de instabilitate absolută, condiționată și convectivă, energia disponibilă pentru convecție, măsurată prin energia potențială convectivă disponibilă, și convecția liberă și forțată rezultantă.

Core questions

• Cum determină compararea ratei de scădere a temperaturii unei mase de aer cu cea a mediului stabilitatea?
• Care este diferența dintre instabilitatea absolută, condiționată și convectivă?
• Cum cuantifică energia potențială convectivă disponibilă potențialul de furtuni?
• Ce declanșează și susține convecția atmosferică?

Key theories

Teoria maselor de aer privind stabilitatea

O masă de aer dislocată care ajunge mai caldă și mai puțin densă decât mediul înconjurător continuă să se ridice, semnalând instabilitate, în timp ce una care ajunge mai rece se scufundă înapoi, aceasta fiind baza pentru compararea ratelor de scădere a temperaturii ale masei de aer și ale mediului.

Energia potențială convectivă disponibilă

Flotabilitatea integrată pe care o masă de aer ar câștiga-o la ascensiune prin stratul său de arie pozitivă măsoară energia disponibilă pentru convecție și ajută la anticiparea vigorii furtunilor.

Mechanisms

Stabilitatea este judecată prin ridicarea unei mase de aer ipotetice și compararea temperaturii sale, guvernată de rata adiabatică uscată sau umedă, cu mediul. Dacă mediul se răcește cu înălțimea mai rapid decât masa de aer, masa de aer rămâne flotabilă și apare convecția; dacă mai lent, masa de aer se scufundă înapoi și aerul este stabil. Instabilitatea condiționată apare atunci când stratul este stabil pentru ascensiunea uscată, dar instabil pentru cea saturată, astfel încât ridicarea până la saturație poate elibera convecția, cu energia disponibilă cuantificată prin energia potențială convectivă disponibilă.

Clinical relevance

Evaluarea stabilității și a energiei convective din sondaje este esențială pentru prognozarea furtunilor, a vremii severe și a pericolelor aviatice; indicii derivați din conceptele de stabilitate ghidează emiterea zilnică a previziunilor convective și a avertismentelor de furtună.

History

Teoria maselor de aer și analiza instabilității condiționate s-au maturizat la mijlocul secolului al XX-lea, alături de studiul vremii tropicale și convective de către Riehl și Simpson; ulterior, măsurile bazate pe energie, cum ar fi energia potențială convectivă disponibilă, subliniate în sinteza lui Emanuel, au devenit instrumente standard pentru diagnosticarea convecției.

Key figures

• Kerry Emanuel
• Joanne Simpson
• Herbert Riehl

Seminal works

• emanuel1994
• wallace2006

Frequently asked questions

Ce face atmosfera instabilă?

Atmosfera este instabilă atunci când temperatura scade rapid cu înălțimea, astfel încât o masă de aer în ascensiune rămâne mai caldă și mai ușoară decât mediul înconjurător și continuă să accelereze în sus, ceea ce favorizează norii și furtunile.

Ce îi spune CAPE unui meteorolog?

Energia potențială convectivă disponibilă, sau CAPE, măsoară câtă energie flotabilă ar putea câștiga o masă de aer în ascensiune; un CAPE mai mare indică potențialul pentru curenți ascendenți mai puternici și furtuni mai viguroase, deși sunt necesare și alte ingrediente.