Підйом на радіозонд для досвідчених користувачів або трохи більше (конденсація)!
Підйом на радіозонд для досвідчених користувачів, або: трохи вищий (конденсаційний) рівень!
Перш ніж ви, можливо, захочете кинути пістолет у зерно, оскільки ви можете не зарахувати себе до передових чинів, не хвилюйтеся! Якщо ви прочитали і зрозуміли тему "структури" дня 3 липня 2020 року, ви добре підготовлені. У статті на той час деякі важливі рядки на так званій діаграмі Skew-T вже були пояснені, але кілька не менш важливих рядків все ще залишалися відкритими.
До них належать, наприклад, сухі та вологі адіабати. Надзвичайно складне звучить насправді відносно просто: це просто лінії, на яких температура знижується на певне значення з висотою. У сухих адіабат (темно-червоні, суцільні, злегка зігнуті лінії знизу праворуч вгорі ліворуч) це зменшення становить 1 градус на 100 м, а у вологих адіабат (зелені, суцільні, злегка вигнуті лінії знизу вгорі ліворуч) 0,65 градуса на 100 м.
Загалом можна сказати, що температура повітря охолоджується на 1 градус на 100 м, коли вона піднімається, поки вона вже не зможе «утримувати» водяну пару в ній. Потім повітря насичується, і в результаті утворюються хмари, при цьому енергія виділяється у вигляді тепла. В результаті охолодження повітря сповільнюється, оскільки воно продовжує підніматись і становить лише 0,65 градуса на 100 м.
Давайте перенесемо це на нашу діаграму Skew-T. Коли повітря піднімається з землі, його температура спочатку рухається вгору вздовж (уявних) сухих адіабат, що починаються звідти, до того, як він перескакує до (уявного) перетину вологих адіабат з початку утворення хмар (відповідає синім кривим підйому 1 і 2 в додана графіка). Слово "уявна" вже вказує на те, що сухі та вологі адіабати, показані як стандартні на схемі, як і у всіх інших рядках, є суто орієнтиром. Це дещо полегшує залучення відповідних сухих і вологих адіабатів для даного випадку.
Остання група ліній, яка нам зараз потрібна для того, щоб мати можливість визначити, наприклад, висоту, з якої можуть утворитися хмари в місці радіозонда, включає лінії з однаковим коефіцієнтом змішування насиченості. Це зелені штрихові лінії, які проходять знизу зліва вгорі праворуч. Коефіцієнт змішування насичення вказує на максимальну кількість водяної пари в грамах, яку міг би поглинути один кілограм сухого повітря до насичення, тобто утворення хмар (зелені цифри внизу графіки).
При початковій температурі 25 градусів він може поглинути максимум 20 г водяної пари (завжди на основі одного кілограма сухого повітря) до утворення хмар. Тепер це зводиться до точки роси повітря при зльоті. Наприклад, якщо це, наприклад, 15 градусів, це означає, що в повітрі вже було близько 10 г водяної пари і, отже, потрібно лише 10 г водяної пари, щоб бути "повним".
Хмарна база з повітрям, "змушеним" підніматися (також відомий як рівень конденсації висоти, або коротше HKN), тепер отримується при перетині сухих адіабат на основі початкової температури повітря з лінією з однаковим коефіцієнтом змішування насичення на основі точки початку роси повітря. У цій точці перетину повітря охололо до такої міри, що воно може утримувати стільки водяної пари, скільки було на початку.
HKN забезпечує важливу основу для подальшого аналізу. Наприклад, за його допомогою можна визначити так званий рівень вільної конвекції (коротше NFK). Починаючи з цієї висоти, повітря, яке раніше піднімалося лише під тиском, автоматично продовжуватиме підніматися. В одній з наступних тем дня ви прочитаєте, чому це так, і як за ним можна зробити висновок про потенційний вміст енергії в повітряній масі.
Dipl.-Met. Тобіас Рейнарц
Німецька служба погоди
Центр прогнозування та консультацій
Оффенбах, 24 липня 2020 р