Конвективная нестабильность - Convective instability
В метеорологии , конвективная неустойчивость или стабильность из воздушной массы относится к его способности противостоять вертикальное движение. Стабильная атмосфера делает вертикальное движение трудным, и небольшие вертикальные нарушения смочить , и исчезают. В нестабильной атмосфере вертикальные движения воздуха (например, при орографическом подъеме , когда воздушная масса смещается вверх, когда она уносится ветром вверх по восходящему склону горного хребта) имеют тенденцию к увеличению, что приводит к турбулентному воздушному потоку и конвективной активности. Нестабильность может привести к сильной турбулентности , обширным вертикальным облакам и суровой погоде, такой как грозы .
Механизм
Адиабатическое охлаждение и нагрев - это явления восходящего или нисходящего воздуха. Поднимающийся воздух расширяется и охлаждается из-за уменьшения давления воздуха с увеличением высоты. Противоположное верно для нисходящего воздуха; по мере увеличения атмосферного давления температура нисходящего воздуха увеличивается по мере его сжатия. Адиабатический нагрев и адиабатическое охлаждение - это термины, используемые для описания этого изменения температуры.
Адиабатический градиент - это скорость, с которой температура поднимающейся или падающей воздушной массы понижается или увеличивается на расстояние вертикального смещения. Окружающая или окружающая погрешность - это изменение температуры (не вытесненного) воздуха на расстояние по вертикали. Нестабильность возникает из-за разницы между адиабатическим градиентом воздушной массы и окружающей скоростью градиента в атмосфере.
Если адиабатический градиент находится ниже , чем окружающий градиенту, воздушная масса смещается вверх охлаждает менее быстро , чем воздух , в котором он движется. Следовательно, такая воздушная масса становится теплее относительно атмосферы. Поскольку более теплый воздух менее плотный, такая воздушная масса будет продолжать подниматься.
И наоборот, если адиабатический градиент является выше , чем окружающий градиенту, воздушная масса смещается вверх охлаждает более быстро , чем воздух , в котором он движется. Следовательно, такая воздушная масса становится холоднее атмосферы. Поскольку более прохладный воздух более плотный, подъем такой воздушной массы будет иметь тенденцию сопротивляться.
Когда воздух поднимается вверх, влажный воздух охлаждается медленнее, чем сухой. То есть при одном и том же вертикальном движении вверх и начальной температуре посылка влажного воздуха будет теплее, чем посылка сухого воздуха. Это происходит из-за конденсации из паров воды в воздухе посылки из - за охлаждения расширения. Когда водяной пар конденсируется, скрытое тепло выделяется в воздушную подушку. Влажный воздух содержит больше водяного пара, чем сухой воздух, поэтому больше скрытого тепла выделяется в пакет влажного воздуха, когда он поднимается. В сухом воздухе меньше водяного пара, поэтому при вертикальном движении сухой воздух охлаждается с большей скоростью, чем влажный. В результате скрытой теплоты, которая выделяется при конденсации водяного пара, влажный воздух имеет относительно более низкую адиабатическую скорость градиента, чем сухой воздух. Это делает влажный воздух менее стабильным, чем сухой (см. Доступную конвективную потенциальную энергию [CAPE]). Скорость сухого адиабатического градиента (для ненасыщенного воздуха) составляет 3 ° C (5,4 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м). Скорость адиабатического градиента влажности варьируется от 1,1 до 2,8 ° C (2,0-5,0 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м).
Сочетание влажности и температуры определяет стабильность воздуха и погодные условия. Прохладный сухой воздух очень стабилен и сопротивляется вертикальному перемещению, что приводит к хорошей и в целом ясной погоде. Наибольшая нестабильность возникает, когда воздух влажный и теплый, как летом в тропических регионах. Обычно грозы появляются в этих регионах ежедневно из-за нестабильности окружающего воздуха.
Окружающий градиент отличается в разных метеорологических условиях, но в среднем составляет 2 ° C (3,6 ° F) на 1000 вертикальных футов (300 м).