Последний раз редактировалось sergey zhukov 18.07.2020, 07:59, всего редактировалось 2 раз(а).
arseniiv
Я еще немного поискал по теме и вот что получилось:
Часто в атмосфере существует нечто вроде энергетического барьера. В верхнем весьма толстом слое тропосферы, начиная с уровня свободной конвекции (LFC ) и до уровня равновесия (EL) воздух потенциально нестабилен. "Потенциально" значит, что собственно сам внутри себя этот слой стабилен и никакая конвекция в нем не начинается, но если в него каким-то образом поднимется струя воздуха с поверхности земли, то она будет иметь в этом слое положительную плавучесть и будет быстро всплывать все выше и выше. К этому слою относится индекс потенциальной конвективной энергии (CAPE), который показывает, какую работу совершает сила плавучести над элементом струи в этом слое при перемещении элемента с LFC до EL. Эта работа может быть очень значительной.
Обычно ничего этого не происходит, потому что воздух с поверхности земли не может попасть в этот слой,т.е не может конвективным способом подняться до LFC. В слое атмосферы ниже LFC струя воздуха с поверхности земли часто обладает отрицательной плавучестью. Часто в связи с этим упоминают температурную инверсию (т.е. рост, а не падение температуры с высотой). Безусловно, никакая конвекция в слое с возрастающей вверх температурой невозможна, но по моему, для отрицательной плавучести достаточно и просто медленного падения температуры с высотой, т.е. со скоростью ниже влажноадиабатического градиента. Со слоем атмосферы ниже LFC связан индекс подавления конвекции (CIN), который по смыслу аналогичен CAPE, но с обратным знаком. Он показывает, какую работу совершает отрицательная сила плавучести против всплывающего элемента струи в потенциально устойчивом слое. Часто CIN гораздо меньше CAPE и играет роль энергетического барьера. Т.е. воздуху с поверхности земли нужно затратить небольшой CIN, чтобы получить значительно больший CAPE. Под уровнем LFC таким образом находится не только стабильная сама по себе, но еще и потенциально стабильная для струи воздуха с земли атмосфера.
Ясно, что стабильная атмосфера не может простираться от LFC прямо до самой земли. Непосредственно у самой земли состояние атмосферы очень переменчиво, но ясно, что солнечным днем она не может быть стабильной. В ней поэтому существую термики, которые конвективно переносят тепло вверх и расширяют таким образом ширину приземного слоя нестабильной атмосферы, т.е. постоянно расширяют область собственного существования. В итоге мы получаем такую типичную ситуацию: у самой земли атмосфера нестабильна, где-то между текущей верхней ее границей (которая в течение дня поднимается термиками все выше) и уровнем LFC - потенциально стабильна, а выше LFC - потенциально нестабильна. Грозовое облако получается, когда термики продвинули границу неустойчивой приземной атмосферы достаточно высоко для того, чтобы очередной термик, имея достаточную для преодоления CIN кинетическую энергию, поднялся выше LFC, после чего он вновь начнет быстро всплывать, а в "пробоину" будет засасываться нижележащий воздух.
Т.е. для образования грозового облака нужно, чтобы вверху тропосферы существовала большая толща потенциально неустойчивой атмосферы, у земли - тот самый воздух, который потенциально неустойчив в предыдущем слое, а между ними - тонкий слой потенциально устойчивой атмосферы, который играет роль энергетического барьера. Роль влажности заключается в том, что такая конфигурация слоев возможна, как я понял, только для влажного воздуха.
И вот еще что: водяной пар - это же просто газ, который заметно легче воздуха. К сожалению, нельзя наблюдать этот эффект в чистом виде, т.е. накачать воздушный шар чистым водяным паром с той же температурой, что и окружающий воздух, и наблюдать его подьем. Но все же влажный воздух должен быть легче сухого при равной температуре. Может быть, это позволяет влажному воздуху продолжать подниматься там, где сухой останавливается?
|
