Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“Dėl adiabatinių temperatūros pokyčių vertikalaus oro judėjimo metu, apie šilumos pernašąnegalima spręsti pagal vertikalaus temperatūros gradiento kryptį. Sausaadiabatinio proceso metuišliekanti oro tūrio terminės būklės charakteristika yra jo potenciali temperatūra , todėl šilumossrautas lygus: , (4.13)kur c p – specifinė oro šilumos talpa prie pastovaus oro slėgio (kJ/(kg×K)). Jei –d/dz=0, vertikališilumos pernaša lygi 0. Jei kylant aukštyn potenciali temperatūra auga (temperatūros gradientasmažesnis už adiabatinį), šilumos srautas nukreiptas žemyn. Jei potenciali temperatūra mažėjadidėjant aukščiui (temperatūros gradientas didesnis už adiabatinį), šilumos srautas nukreiptas įviršų.Troposferoje potenciali temperatūra paprastai didėja didėjant aukščiui, nes vertikalustemperatūros gradientas dažniausiai yra mažesnis už adiabatinį (0,98 °C/100 m). Vadinasi,turbulencinis šilumos srautas dažniausiai yra nukreiptas žemyn. Tačiau žemės paviršius vidutiniškaiyra šiltesnis už orą virš jo, todėl didesnis šilumos kiekis pernešamas į viršų. Tai aiškinama tuo, jogkai vertikalus temperatūros gradientas didesnis už adiabatinį, turbulencinės apykaitos koeficientas Ayra labai didelis. Todėl į viršų šilumos yra pernešama daugiau nei žemyn, nors tokios kryptiespernaša pasitaiko rečiau.Atmosferos konvekcijaAtmosferos konvekcija – vertikalus (aukštyneigis ar žemyneigis) oro tūrių judėjimas,atsirandantis dėl tankio skirtumų. Mažiau tankus (šiltas ir drėgnas) oras kyla į viršų, tuo tarputankus oras (šaltas ir sausas) leidžiasi žemyn.Konvekcijos metu į viršų yra pernešami dideli šilumos kiekiai: nors oras kildamasadiabatiškai vėsta, tačiau jo potenciali temperatūra nesikeičia. Tai reiškia, jog į aukštesniusatmosferos sluoksnius patenka oras, išsaugantis šilumą gautą nuo paklotinio paviršiaus.Vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių konvekcijos pradžią, yra nevienodas paklotiniopaviršiaus ir virš jo esančio oro įšilimas. Labiau įšilęs oras pradeda kilti į viršų, o jo vietą užimavėsesnis oras, kuris, savo ruožtu, taip pat paklotinio paviršiaus yra šildomas. Nevienoda pažemiooro temperatūra yra daugiausia nulemta paklotinio paviršiaus struktūros skirtumų. Dienos metugreta esančių paviršių įšilimas daugiausia priklauso nuo jų albedo (tai reguliuoja sugeriamosenergijos kiekį) bei šiluminės talpos.Konvekcija taip pat gali prasidėti, kai šaltas oras juda virš šiltesnio paviršiaus ir palengvašyla iš apačios. Tokio tipo konvekcija gali vykti ir nakties metu.Kitas atmosferos konvekcijos formavimosi mechanizmas yra susijęs su atmosferos frontųjudėjimu. Šaltas oras išstumia šiltą orą į viršų, kuris adiabatiškai vėsta. Galingų konvekcinių srautųformavimasis yra būdingas šaltiems bei pirmo tipo okliuzijos frontams (žr. skyrelį „Atmosferosfrontai“).4.4 pav. Konvekciniai srautaiKonvekcija, kuri formuojasi dėl savaiminio įšilusio oro tūriokilimo į viršų vadinama laisvąja (arba termine) konvekcija.Konvekcija, vykstanti dėl išorinių jėgų poveikio, vadinamapriverstine (arba dinamine) konvekcija.Laisvosios konvekcijos metu oras kyla tol, kol jo temperatūrabūna aukštesnė už aplinkos oro. Kaip jau minėta, kildamas orasadiabatiškai vėsta. Konvekcija nutrūksta tame aukštyje, kurkylančio oro ir aplinkos oro temperatūra išsilygina (konvekcijoslygis). Nors konvekcijos metu oro judėjimas yra turbulentiškas, betkai vertikalus temperatūros gradientas yra artimas adiabatiniam,judėjimas tampa tvarkingas ir virsta galingais vertikaliais orojudesiais. Retais atvejais oro judėjimo greitis gali siekti net 20 m/s.49