แผนภาพอุณหพลศาสตร์
เครื่องมือเชิงกราฟที่ใช้พล็อตค่าตรวจวัดบรรยากาศเทียบกับเส้นอ้างอิงทางอุณหพลศาสตร์ เพื่อวิเคราะห์เสถียรภาพ ความชื้น และศักยภาพการพาความร้อน
Definition
แผนภาพอุณหพลศาสตร์คือแผนภูมิที่แสดงโปรไฟล์อุณหภูมิและความชื้นของบรรยากาศ โดยพล็อตเทียบกับเส้นพิกัดทางอุณหพลศาสตร์ เพื่อให้สามารถวิเคราะห์กระบวนการในบรรยากาศได้อย่างรวดเร็วด้วยกราฟ
Scope
ครอบคลุมแผนภาพทางอุตุนิยมวิทยาหลัก ได้แก่ แผนภาพ skew-T log-P, แผนภาพ tephigram และแผนภาพ Stuve; ชุดของเส้นอ้างอิงสำหรับเส้นไอโซเทอร์ม (isotherms), เส้นไอโซบาร์ (isobars), เส้นอะเดียแบติกแห้ง (dry adiabats) และชื้น (moist adiabats) และอัตราส่วนผสมอิ่มตัว (saturation mixing ratio); และการหาปริมาณเชิงกราฟ เช่น ระดับการควบแน่นจากการยกตัว (lifting condensation level), พลังงานศักย์การพาความร้อนที่ใช้ได้ (convective available potential energy) และเส้นทางของมวลอากาศ (parcel paths)
Core questions
- อุณหภูมิ ความดัน และความชื้นแสดงบนแผนภาพทางอุตุนิยมวิทยาอย่างไร?
- สามารถอ่านค่าเสถียรภาพและพลังงานการพาความร้อนจากค่าตรวจวัดด้วยกราฟได้อย่างไร?
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างแผนภาพ skew-T, tephigram และ Stuve?
Key theories
- แผนภาพอุณหพลศาสตร์แบบสัดส่วนพื้นที่
- แผนภาพถูกสร้างขึ้นเพื่อให้พื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยเส้นโค้งของมวลอากาศและสิ่งแวดล้อมเป็นสัดส่วนกับพลังงาน ทำให้สามารถประมาณค่าพลังงานการพาความร้อนและการยับยั้งได้จากการสังเกต
Mechanisms
บนแผนภาพ skew-T log-P ความดันจะลดลงแบบลอการิทึมเมื่อสูงขึ้น และเส้นไอโซเทอร์มจะเอียงเพื่อกระจายข้อมูลในชั้นโทรโพสเฟียร์ให้กว้างขึ้น ค่าตรวจวัดอุณหภูมิและจุดน้ำค้างจะถูกพล็อตเทียบกับเส้นอ้างอิงอะเดียแบติกแห้ง, อะเดียแบติกชื้น และเส้นอัตราส่วนผสม การยกตัวของมวลอากาศตามเส้นเหล่านี้จะระบุระดับการควบแน่นจากการยกตัวและระดับการพาความร้อนอิสระ และพื้นที่ระหว่างเส้นทางของมวลอากาศกับเส้นโค้งอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจะให้ค่าพลังงานศักย์การพาความร้อนที่ใช้ได้และการยับยั้งการพาความร้อน
Clinical relevance
แผนภาพทางอุตุนิยมวิทยาเป็นเครื่องมือมาตรฐานในการพยากรณ์อากาศเพื่อประเมินความไม่เสถียร, ทำนายฐานเมฆ และวินิจฉัยศักยภาพของสภาพอากาศรุนแรงจากข้อมูลเรดิโอซอนด์ (radiosonde)
History
แผนภาพ tephigram ถูกนำเสนอโดย Napier Shaw ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และแผนภาพ skew-T log-P ซึ่งพัฒนาโดย Herlofson ได้กลายเป็นมาตรฐานในการปฏิบัติงานด้านอุตุนิยมวิทยา เนื่องจากมีการจัดวางข้อมูลในชั้นโทรโพสเฟียร์ที่สะดวก
Key figures
- Napier Shaw
- Julio Iribarne
Related topics
Seminal works
- iribarne1981
Frequently asked questions
- เหตุใดเส้นไอโซเทอร์มจึงถูกวาดให้เอียงบนแผนภาพ skew-T?
- การเอียงเส้นไอโซเทอร์มจะช่วยกระจายข้อมูลในพื้นที่ที่กว้างขึ้น และทำให้การอ่านอัตราการลดลงของอุณหภูมิ (lapse rate), เสถียรภาพ และมุมระหว่างเส้นโค้งของมวลอากาศและสิ่งแวดล้อมทำได้ง่ายขึ้น