Аэрологическая диаграмма. Потенциальная температура

Аэрологическая диаграмма

Адиабатная диаграмма, специально приспособленная для проведения операций по обработке данных аэрологических подъемов и определению условий атмосферной стратификации. Наиболее распространены: эмаграмма, диаграмма Штюве, тефиграмма, аэрограмма.

В метеорологических подразделениях по данным радиозондирования составляют специальные графики — аэрологические диаграммы. С их помощью анализируют состояние атмосферы на различных высотах. Особенно они нужны для прогноза развития конвекции и конвективной облачности. Такой график представляет поэтому большой интерес для оценки метеорологических условий полетов.

В настоящее время применяется аэрологическая диаграмма формы АДК (аэрологическая диаграмма в косоугольной системе координат). На бланке АДК изобары отпечатаны в виде горизонтальных линий коричневого цвета, а изотермы — коричневыми прямолинейными и параллельными между собой линиями, наклоненными к изобарам вправо. На бланке нанесены также сухие адиабаты (наклоненные влево коричневые линии), иллюстрирующие изменение температуры, равное 1° С на 100 м высоты, при подъеме сухого или ненасыщенного воздуха и влажные адиабаты, показывающие изменения температуры в поднимающемся насыщенном воздухе (зеленые штриховые линии). Приведены также изограммы, т. е. линии равной удельной влажности при состоянии насыщения (зеленые сплошные линии). Слева от графика на вертикальной шкале — значения давления в мб и высот стандартной атмосферы в км.

На бланках аэрологической диаграммы по данным зондирования атмосферы строятся кривые стратификации, точки росы и состояния. Кривая распределения фактической температуры воздуха по высотам называется кривой стратификации (на диаграммах она красная). При ее построении на горизонтальной оси находят значение температуры, соответствующее начальному уровню подъема, а на вертикальной — давление для того же уровня. На пересечении изотермы и изобары ставят точку и проставляют значение высоты в км. Остальные точки подъема наносятся 'по температуре и давлению аналогично. Кривая точки росы (прерывистая черная линия) строится подобно кривой стратификации и характеризует изменение удельной влажности с высотой.

Кривая изменения состояния характеризует изменения температуры частицы воздуха, если она подымается до уровня конденсации по сухоадиабатическому закону, а выше — по влажно-адиабатическому. Конденсация начинается при достижении водяным паром состояния насыщения. Происходит это увеличением общего влагосодержания воздуха или понижением температуры. Температура воздушной частицы при ее подъеме понижается (внутренняя энергия затрачивается на работу расширения против сил давления), и наоборот, при опускании частица сжимается (ее внутренняя энергия увеличивается). Из этого следует, что при подъеме объема воздуха температура его понижается, а при опускании (нисходящем (движении) растет. Эти процессы играют важную роль в образовании и развитии облаков кучевых форм.

Потенциальная температура

Температура воздуха, приведенная по сухоадиабатическому закону к стандартному давлению. Иначе говоря, та температура Θ, которую принял бы воздух, если адиабатически понизить или повысить его давление до стандартного (1000 мб). По уравнению Пуассона

где Τ — абсолютная температура воздуха.

П. Т. воздуха при сухоадиабати-ческом процессе не меняется; сухие адиабаты на адиабатной диаграмме являются также линиями равной П. Т. Для воздуха, находящегося на высоте z над уровнем моря, П. Т. легко получить приближенно, учитывая, что на каждые 100 м опускания температура при сухоадиабатиче-ском процессе растет на 1°. Тогда, принимая, что на уровне моря давление стандартное Θ = Τ + z, где z — высота в сотнях метров.

При устойчивой стратификации П. Т. с высотой растет, при сухо не устойчивой падает. В слоях изотер-мии и инверсии (стало быть, и в стратосфере) П. Т. растет с высотой особенно быстро.

Температу́ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура всех частей системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если система не находится в равновесии, то между её частями, имеющими различную температуру, происходит теплопередача (переход энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым), приводящая к выравниванию температур в системе.

Это температура, которую получил бы воздух, если его адиабатически опустить (поднять) до давления 1000 гПа.

Ее можно определить с достаточной точностью, т.к. известно, что на каждые 100 м спуска температура должна возрастать на один градус.

Вычисляя потенциальную температуру воздушных масс, находящихся на разных высотах, можно сравнивать их тепловое состояние.

По самому смыслу потенциальной температуры ясно, что

при изменении состояния воздуха по сухоадиабатическому закону потенциальная температура индивидуального объема воздуха остается неизменной.

Изменение потенциальной температуры воздушной массы показывает, что процесс перестал быть сухоадиабатическим. Действительно, когда начинается конденсация и выделяется теплота конденсации, потенциальная температура возрастает.