У метеорології важливо вивчити фізичні зміни, які зазнає атмосфера в режимі реального часу, щоб передбачити, що відбудеться. Атмосфера це середовище, де масові рухи відбуваються дуже легко. Таким чином допускається теплообмін вертикальними та горизонтальними рухами. Горизонтальний транспорт тепла інших фізичних величин вітром називається адвекцією. Адвекція - мета цієї статті.
Ми проаналізуємо важливість знання адвекції, яка існує в атмосфері, для того, щоб знати метеорологію та зміни погоди. Ви хочете дізнатись більше про це? Вам просто потрібно продовжувати читати 🙂
Що таке адвекція
У метеорології дуже часто використовують термін конвекція для позначення вертикальних рухів. Значення швидкості цих рухів, як правило, не перевищує до сотих горизонтальних рухів. Отже, можна помітити, що вертикально розвиваються хмари утворюються повільно і здатні зайняти до цілого дня.
Горизонтальний рух повітряних мас відбувається у великих масштабах по всьому світу. Саме вона транспортує теплову енергію з тропічних регіонів до полярних зон. Вони здатні передавати енергію з одного боку світу на інший, проїжджаючи тисячі кілометрів. Саме цей горизонтальний транспорт є адвекцією і є набагато важливішим та стійкішим, ніж вертикальні повітряні потоки.
У метеорології та фізичній океанографії часто називають адвекцію до транспорту деяких властивостей атмосфери або океану, таких як тепло, вологість або солоність. Метеорологічна або океанографічна адвекція слідує за ізобарними поверхнями і, отже, переважно горизонтальна. Це синонім переносу атмосферних властивостей вітром.
Характеристики адвекції
Щоб краще зрозуміти цю концепцію, ми збираємося навести кілька прикладів як теплої, так і холодної адвекції. Тепла адвекція - це тепло, яке вітром переноситься в інше місце. Навпаки, адвекція холоду - це транспортування холоду до інших місць. Однак обидва вони є транспортом енергії, оскільки, хоча повітря має нижчу температуру, воно все ще має енергію.
У прогнозуванні погоди термін адвекція означає транспорт величини, заданої горизонтальною складовою вітру. Якщо ми маємо холодну адвекцію, вона, як правило, йде до тепліших поверхонь. Коли спостерігається тепла адвекція, вона відбувається на більш холодних грунтах і морях, а охолодження відбувається знизу.
Причини конденсації
Існує кілька видів конденсації водяної пари. Перший - випромінюванням, а другий - адвекцією. Водяна пара також може конденсуватися змішуванням повітряних мас та охолодженням шляхом адіабатичного розширення. Останнє є причиною найбільших утворень хмарної маси.
При адвекційному охолодженні тепла і волога повітряна маса транспортується горизонтально, додаючи над більш холодною поверхнею або повітряною масою.. Через контакт між теплим і холодним тістом температура повітря теплого тіста падає відповідно до холодного. Таким чином починає утворюватися хмарність, поки зниження температури теплої маси досягає точки роси і насичується водою.
Радіаційне охолодження відбувається, коли земля нагрівається сонцем. Найближчий до поверхні шар починає в результаті нагріватися. З цієї причини утворюються бульбашки гарячого повітря, і, завдяки своїй меншій щільності, воно має тенденцію до підйому, поки не зустріне найвищі та найхолодніші шари. Коли вони досягають вищих шарів, температура починає падати, і вони насичуються, конденсуються і утворюють хмару.
Адіабатичне охолодження
Це пов’язано з коливанням температури внаслідок зниження атмосферного тиску при підйомі по висоті. Багато вертикальних струмів можуть змінити це охолодження, також відоме як градієнт навколишнього середовища.
Коли повітря піднімається, атмосферний тиск зменшується. З цієї причини рухи і тертя молекул також зменшуються, охолоджуючи таким чином повітря. Як завжди, зазвичай вона опускається приблизно на 6,5 градусів на кожен кілометр висоти.
Якщо повітря сухе, перепад температури набагато вищий (близько 10 градусів на кожен кілометр висоти). Навпаки, якщо повітря насичене, його спуск буде лише 5 градусів на кілометр.
Хмари складаються з безлічі дуже дрібних і дрібних частинок води, льоду або суміші обох. Вони утворюються при конденсації водяної пари в атмосфері. Це спричиняє адвекцію для транспортування холоду з хмар до решти атмосфери та поширення.
Зміна температури внаслідок адвекції
Адвекція має одиниці температури, розділені на одиниці часу. Вказує на теплові коливання, які зазнає точка внаслідок приходу вітру, що несе повітря при різних температурах.
Якщо, наприклад, у точці, де ми вимірюємо повітря, надходить з холоднішої області, ми відчуємо охолодження, а адвекція температури буде від’ємним числом, яке точно скаже, на скільки градусів за одиницю часу температура падає.
Охолодження повітря може відбуватися з різних причин:
- Внаслідок потепління земної поверхні вільна конвекція виробляється сонячними променями.
- За орографією землі, Через підняття шарів повітря для перетину гори відбувається вимушена конвекція.
- Повітря змушене підніматися поблизу як гарячого, так і холодного фронтів, виробляє горизонтальний рух холодної повітряної маси, утворюється горизонтальним рухом до більш теплого повітря для підйому.
Як бачите, адвекція є дуже важливим фактором, який слід враховувати в метеорології. Це досить зумовлене, коли справа стосується метеорологічних прогнозів і знання динаміки та стабільності атмосфери.