7.Конвекция и стратификация атмосферы.

Под вертикальной стратификацией температуры понимают распределение температуры воздуха по высоте. Вертикальная стратификация температуры воздуха в тропосфере определяется не только теплообменом с подстилающей поверхности, но и изменениями атмосферного давления с высотой в соответствии с адиабатическим, процессом, который выражает связь между давлением и температурой газа при отсутствии теплообмена с внешней средой. Адиабатический процесс, протекающий в сухом или во влажном, но не насыщенным водяным паром воздухе, называется сухоадиабатическим. В соответствии с сухоадиабатическим процессом при подъеме некоторого объема воздуха с понижением давления его температура понижается и, наоборот, при опускании температура этого объема повышается. Изменение температуры воздуха, приходящееся на 100 м высоты, называется вертикальным температурным градиентом. При понижении температуры с высотой градиент имеет знак «+», а при повышении знак «-».

При подъеме воздуха, содержащего водяной пар, по мере понижения температуры происходит повышение относительной влажности воздуха, вплоть до состояния насыщения. Высота, на которой водяной пар становится насыщенным, называется уровнем конденсации. При подъеме воздуха выше уровня конденсации в нем происходит конденсация водяного пара с выделением тепла (скрытое теплопарообразование). При опускании воздуха вместе с образовавшимися в нем продуктами конденсации происходят адиабатическое повышение температуры и испарение продуктов конденсации, сопровождающееся затратой тепла.

От величины вертикального температурного градиента зависит устойчивость воздуха в некотором слое, т. е. возможность вертикального подъема воздуха в результате термической конвекции. Поэтому различают устойчивую, неустойчивую и безразличную стратификацию воздуха. Летом - в дневные часы, в ясную погоду, при сильном прогреве почвы - вертикальный температурный градиент в нижнем 2-метровом слое воздуха может достигать 500 °С/100 м. При этом в силу большой энергии неустойчивости создается мощная термическая конвекция.