Biểu đồ nhiệt động lực học

Các công cụ đồ họa dùng để vẽ các dữ liệu khí tượng theo chiều thẳng đứng của khí quyển dựa trên các đường tham chiếu nhiệt động lực học nhằm phân tích sự ổn định, độ ẩm và tiềm năng đối lưu.

Definition

Biểu đồ nhiệt động lực học là một biểu đồ trên đó các hồ sơ nhiệt độ và độ ẩm khí quyển được vẽ dựa trên các đường tọa độ nhiệt động lực học để cho phép phân tích đồ họa nhanh chóng các quá trình khí quyển.

Scope

Bao gồm các biểu đồ khí tượng chính như biểu đồ skew-T log-P, biểu đồ tephigram và biểu đồ Stuve; các họ đường tham chiếu cho đường đẳng nhiệt, đường đẳng áp, đường đoạn nhiệt khô và ẩm, và tỷ lệ hỗn hợp bão hòa; và việc xác định đồ họa các đại lượng như mức ngưng tụ nâng, năng lượng tiềm năng đối lưu có sẵn và đường đi của khối khí.

Core questions

• Nhiệt độ, áp suất và độ ẩm được biểu diễn như thế nào trên các biểu đồ khí tượng?
• Làm thế nào có thể đọc được sự ổn định và năng lượng đối lưu một cách đồ họa từ một dữ liệu đo đạc?
• Điều gì phân biệt các biểu đồ skew-T, tephigram và Stuve?

Key theories

Các biểu đồ nhiệt động lực học tỷ lệ diện tích

Các biểu đồ được xây dựng sao cho diện tích được bao quanh bởi các đường cong của khối khí và môi trường tỷ lệ với năng lượng, cho phép ước tính năng lượng đối lưu và sự ức chế bằng cách quan sát.

Mechanisms

Trên biểu đồ skew-T log-P, áp suất giảm theo logarit khi lên cao và các đường đẳng nhiệt bị lệch để trải rộng tầng đối lưu. Một dữ liệu đo đạc về nhiệt độ và điểm sương được vẽ dựa trên các đường tham chiếu đoạn nhiệt khô, đoạn nhiệt ẩm và đường tỷ lệ hỗn hợp. Nâng một khối khí dọc theo các đường này sẽ xác định mức ngưng tụ nâng và mức đối lưu tự do, và diện tích giữa đường đi của khối khí và đường cong nhiệt độ môi trường cho biết năng lượng tiềm năng đối lưu có sẵn và sự ức chế đối lưu.

Clinical relevance

Các biểu đồ khí tượng là công cụ tiêu chuẩn trong dự báo hoạt động để đánh giá sự bất ổn định, dự đoán độ cao chân mây và chẩn đoán tiềm năng thời tiết khắc nghiệt từ dữ liệu radiosonde.

History

Biểu đồ tephigram được Napier Shaw giới thiệu vào đầu thế kỷ 20, và biểu đồ skew-T log-P, được Herlofson phát triển, đã trở thành tiêu chuẩn trong khí tượng học hoạt động nhờ cách bố trí thuận tiện của tầng đối lưu.

Key figures

• Napier Shaw
• Julio Iribarne

Seminal works

• iribarne1981

Frequently asked questions

Tại sao các đường đẳng nhiệt được vẽ nghiêng trên biểu đồ skew-T?

Việc làm lệch các đường đẳng nhiệt giúp trải rộng dữ liệu trên một khu vực lớn hơn và làm cho tốc độ giảm nhiệt, sự ổn định và góc giữa các đường cong của khối khí và môi trường dễ đọc hơn.