Föreläsning 2 Vädrets makter

Föreläsning 2 Hävning Torradiabatiskt temperaturavtagande Hydrostatisk balans Skiktningen i atmosfären Fuktadiabatiskt temperaturavtagande Skiktningskurvor och hävningskurvor

Hävning: uppåtriktad rörelse av ett luftpaket 1.! Oordnad hävning: liten luftvolym, snabb process, kort tidsperiod 2.! Ordnad hävning: stor luftvolym, relativt långsam rörelse, ca 1 dygn

!"#$%&'()#*#"(+")%)'$,-+./#"0!"#$%&$'()*%+%, 9/14/10 / Namn Namn, Institution eller liknande -..'/'0'-.'1/

Hävning: uppåtriktad rörelse av ett luftpaket 1.! Oordnad hävning: liten luftvolym, snabb process, kort tidsperiod 2.! Ordnad hävning: stor luftvolym, relativt långsam rörelse, ca 1 dygn

!"#$%&'()#*#"(+")%)'$,-+./#"0 2%..&./01,%"-&./01 2%..&./01!"#$%#&'()$*$+ 9/14/10 / Namn Namn, Institution eller liknande 34&5-&6&3444&5-

Adiabatisk temperaturändring: Luftpaket = en begränsad luftmassa med homogen sammansättning

Termodynamikens första huvudsats: Ändringen av energi i ett termodynamiskt system är skillnaden mellan den tillförda värmen och det utförda arbetet på omgivningen. Energiändring = tillförd värme - utfört arbete

Adiabatisk temperaturändring: Adiabatisk = utan värmeutbyte med omgivningen Energiändring = tillförd värme - utfört arbete

Adiabatisk temperaturändring: Adiabatisk = utan värmeutbyte med omgivningen Energiändring = tillförd värme - utfört arbete Utfört arbete: expansion eller kompression

Adiabatisk temperaturändring: Adiabatisk = utan värmeutbyte med omgivningen Energiändring = tillförd värme - utfört arbete

Hydrostatisk balans F p Två krafter verkar på ett luftpaket: gravitationskraften (F g = mg) och tryckgradientkraften (F p ). Hydrostatisk balans råder vid balans mellan dessa två krafter. F g = mg Atmosfären som helhet befinner sig i hydrostatisk balans!

Hydrostatisk balans F p Två krafter verkar på ett luftpaket: gravitationskraften (F g = mg) och tryckgradientkraften (F p ). Hydrostatisk balans råder vid balans mellan dessa två krafter. F g = mg Om ett luftpaket rör sig adiabatiskt så kommer det att befinna sig i hydrostatisk balans när temperaturändringen med höjden är konstant med värdet:!t/!z = -g/c p där g = 9.81 ms -2 och C p =1005 JKg -1 K -1!T/!z = -0.98 o C/100m eller ungefär -1 o C/100m

!"#$%$&'()*#+,-.$-/"#$%$&'()*#+-01'(*%#1*-/)*-21341*+2)*1$-%-1$-&%#1$- 5)63"$&7-89*"$7*+'-$"*-5)63"$&71$-%8*:&+-89*;<=+'-#1*>(+52? --!"#$%$&'()*#+,-.//.*,01**+2%+3+045,3.'(*%#.$,'16,0.67.*+0)*.$,'16,8)$(91$,+#,:;<2.$=, >.67.*+0)*.$,6%$'(+*,6.2,?@A,7B,?CC,6.0.*=,D*+E(F,GHI! "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Skiktning i atmosfären Skiktningskurva = uppmätt temperaturavtagande Hävningskurva = teoretisk (t.ex. -1 o C/100m för torr luft) "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

A. Expansion -> Volymen ökar. Arbete utförs av paketet. Energi tas från paketet -> Temperaturen sjunker! 9/14/10

B. Kompression -> Volymen minskar. Arbete utförs på paketet. Energi tillförs till paketet. -> Temperaturen stiger! 9/14/10

Skiktning i atmosfären: Neutral Neutral (indifferent): temperaturen avtar med 1 o C/100m hydrostatisk balans råder. =5*8+%!>?@! "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Skiktning i atmosfären: Instabil Luftpaketet blir successivt varmare än omgivningen och därmed lättare vilket gör att luftpaketet fortsätter att stiga. Om paketet hävs Den omgivande luftens temperatur Luftpaketet s temperatur Instabil (labil): om temperaturen avtar med mer än 1oC/ 100m dominerar tryckgradientkraften och vid hävning kommer luftpaketet att stiga. Vertikala rörelser gynnas. "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Skiktning i atmosfären: Stabil Om paketet hävs Luftpaketet blir successivt kallare än sin omgivning och därmed tyngre än omgivande luft och därför strävar paketet att sjunka tillbaka igen. Luftpaketets temperatur Den omgivande luftens temperatur Stabil: om temperaturen avtar med mindre än 1 o C/100m dominerar gravitationskraften och därmed dämpas de vertikala rörelserna. "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Skiktning i atmosfären: Stabil Om paketet sjunker Luftpaketet blir successivt varmare än sin omgivning och därmed lättare än omgivande luft och därför strävar paketet att åka tillbaka uppåt igen. Luftpaketets temperatur Den omgivande luftens temperatur Stabil: om temperaturen avtar med mindre än 1 o C/100m dominerar gravitationskraften och därmed dämpas de vertikala rörelserna. "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Skiktning i atmosfären Instabil: gynnar vertikala rörelser Stabil: dämpar vertikala rörelser Neutral: balans mellan de vertikala krafterna (tecken på ett väl omblandat skikt)

Isotermi och inversion Isotermi = temperaturen konstant med höjden Inversion = temperaturen ökar med höjden (specialfall av mycket stabil skiktning, hindrar så gott som alla vertikala rörelser)

Inversion och föroreningar "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Rökplymer Skiktningskurva Hävningsskurva A B C D E 1 2 3 4 5

Rökplymer

Fuktadiabatiskt temperaturavtagande Vid förångning av vattendroppar går det åt energi. Vid kondensation frigörs energi. Det fuktadiabatiska temperaturavtagandet är därför MINDRE än det torradiabatiska. Latent värme: Mått på energi som lagras/frigörs vid fasövergångar. "#$%&&'''()*+,*-*./0123451()60(-7&8/75&*9-0:65&;&<(",./!

Fuktadiabatiskt temperaturavtagande Luftpakets rörelse utan nederbördsutfällning Kondensationsnivå a.! Luftpaketet följer det torradiabatiska temperaturavtagandet. b.! Luftpaketet följer det fuktadiabatiska temperaturavtagandet.

Skiktningskurvor och hävningskurvor Skiktningskurva = uppmätt temperaturavtagande Hävningskurva = teoretisk (t.ex. -1 o C/100m, -0.6 o C/100m)

2000 1500 Villkorligt instabil atmosfär (torrstabil, fuktinstabil) Absolut stabil atmosfär Höjd [m] 1000 fuktadiabat 500 0 Absolut instabil atmosfär torradiabat 2 4 6 8 10 12 Temperatur [ o C]

Sammanfattning: Adiabatisk: utan värmeutbyte med omgivningen Torradiabatiskt temperaturavtagande: 10 o C/km Fuktadiabatiskt temperaturavtagande: mellan 3-10 o C/km, gäller när luften är mättad. Neutral (indifferent) skiktning: Balans mellan de vertikala krafterna Stabil skiktning: dämpar vertikala rörelser. Temperaturavtagandet är mindre än det adiabatiska temperaturavtagandet. Instabil (labil) skiktning: gynnar vertikala rörelser. Temperaturavtagandet är större än det adiabatiska temperaturavtagandet.