Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“Oras konvekcijos metu juda su pagreičiu (konvekcijos pagreitis), kuris priklauso nuojudančio (T vj ) ir aplinkos oro (T va ) virtualios temperatūros skirtumo. Virtuali temperatūra apima aburodiklius, nuo kurių priklauso oro tankis tame pačiame lygyje: oro temperatūrą bei drėgmę. Jeiskirtumas (T vj -T va ) yra teigiamas, tai konvekcijos pagreitis – taip pat teigiamas, ir oras greitėdamasjuda aukštyn; jei neigiamas – oras juda žemyn. Jei skirtumas lygus 0, konvekcija nevyksta.Konvekcijos pagreitis gali būti apskaičiuojamas pagal formulę:(4.14)kur g – laisvojo kritimo pagreitis. Nesunku apskaičiuoti, jog tuo atveju, kai aplinkos virtualitemperatūra artima 0 °C, o judančio oro virtuali temperatūra aukštesnė už aplinkos 1 °Ckonvekcijos pagreitis siekia 3 cm/s².Kad konvekcija vyktų ilgesnį laiką,temperatūrų skirtumas T vj -T va turi išlikti toks patarba didėti. Tam reikia, kad kylančio vandensgarais neprisotinto oro aplinkoje temperatūroskitimas vertikalia kryptimi būtų didesnis arbalygus sausaadiabatiniam gradientui, t. y.0,98 °C/100 m. Jei vertikalus temperatūrosgradientas mažesnis už 0,98 °C/100 m (pastovistratifikacija), konvekcija silpnėja, kolpagaliau sustoja; jei lygus 0,98 °C/100 m(neutrali stratifikacija) – konvekcinio srautogreitis išlieka vienodas, jei didesnis (nepastovistratifikacija) – konvekcija stiprėja (4.5 pav.).Kuo stratifikacija nepastovesnė, t. y. kuodaugiau vertikalus temperatūros gradientasviršija adiabatinį, tuo stipresnė konvekcija.4.5 pav. Atmosferos stratifikacijos tipai: A –pastovi stratifikacija, B – neutrali stratifikacija,C – nepastovi stratifikacija.Tuo atveju, kai oras prisotintas, tai konvekcijai vykti reikalingas vertikalus temperatūrosgradientas turi būti didesnis nei drėgnaadiabatinis. Kadangi drėgnaadiabatinio temperatūrosgradiento reikšmė mažesnė nei sausaadiabatinio, tai pastovi atmosferos stratifikacija neprisotintamorui gali tapti nepastovi prisotintam. Taip gali atsitikti tada, kai vertikalus temperatūros gradientasyra artimas sausaadiabatiniam. Tokiu atveju išskiriama sąlygiškai nepastovi stratifikacija.Pastovios stratifikacijos sluoksnis – atmosferos sluoksnis, kuriame vertikalus sauso orotemperatūros gradientas yra mažesnis už sausaadiabatinį (0,98 °C/100 m) neprisotintame ore armažesnis už drėgnaadiabatinį gradientą prisotintame ore. Ypač didelis stratifikacijos pastovumasyra izoterminiuose ir inversiniuose sluoksniuose.Neutralios stratifikacijos sluoksnis – atmosferos sluoksnis, kuriame vertikalus orotemperatūros gradientas yra lygus sausaadiabatiniam (0,98 °C/100 m) neprisotintame ore ardrėgnadiabatiniam gradientui prisotintame ore.Nepastovios stratifikacijos sluoksnis – atmosferos sluoksnis, kuriame vertikalus orotemperatūros gradientas yra didesnis už sausaadiabatinį (0,98 °C/100 m) neprisotintame ore ardidesnis už drėgnadiabatinį gradientą prisotintame ore.Meteorologijoje išskiriama ir sąlygiškai nepastovi stratifikacija, kai vertikalus orotemperatūros gradientas tam tikrame atmosferos sluoksnyje yra mažesnis už sausaadiabatinį, betdidesnis už drėgnaadiabatinį. Jei dėl išorinių jėgų poveikio (pvz., trinties) oras, pradėjęs kilti į viršųstabilioje atmosferoje pasiekia kondensacijos lygį, jis gali patekti į nepastovios stratifikacijossluoksnį, kuriame oro kilimas tęstųsi jau dėl paties oro terminių savybių.Žodžiai pastovumas ir nepastovumas šiuo atveju nusako vertikalios sąmaišos atmosferojegalimybes. Stratifikacijos nepastovumas parodo, jog dėl konvekcinių šilumos srautų konkrečiu laikomomentu egzistuojantis vertikalus oro temperatūros pasiskirstymas gali labai pasikeisti.Sąlygiškai nepastovios stratifikacijos sluoksnis patenka į laisvosios konvekcijos sluoksnį.Apatinė pastarojo sluoksnio riba sutampa su apatine sąlygiškai nepastovios stratifikacijos sluoksnio50