Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα"

Μάξιμος Λαμπρόπουλος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Οι κατακόρυφες κινήσεις των αερίων μαζών επηρεάζουν τόσο τον καιρό όσο και τις διαδικασίας ανάμειξης που είναι ιδιαίτερα σημαντικές στη μελέτη της αέριας ρύπανσης. Ανερχόμενες ή κατερχόμενες αέριες μάζες δημιουργούνται εξαιτίας της μορφολογίας του εδάφους ή διαφόρων μετεωρολογικών συνθηκών (μέτωπα, βαρομετρικά συστήματα πίεσης). Αυτό που έχει ιδιαίτερη σημασία να γνωρίζουμε είναι κατά πόσο η ατμόσφαιρα ευνοεί αυτές τις κινήσεις. Όταν η ατμόσφαιρα εμποδίζει τις κατακόρυφες κινήσεις λέμε ότι έχουμε ευστάθεια, ενώ όταν οι κατακόρυφες κινήσεις ευνοούνται λέμε ότι έχουμε αστάθεια.

2 Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Στα ρευστά η κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας του, περιγράφει και την κατάσταση ευστάθειας του ρευστού. Όταν το κατώτερο στρώμα είναι θερμότερο και κατά συνέπεια λιγότερο πυκνό από το ανώτερο στρώμα, το ρευστό είναι ασταθές και ρεύματα επαγωγής θα έχουν σαν αποτέλεσμα την ανάμειξη των δύο στρωμάτων. Όταν αντίθετα το κατώτερο στρώμα είναι πιο ψυχρό από αυτά που βρίσκονται από επάνω του, το ρευστό είναι σε κατάσταση ευστάθειας και οι κατακόρυφες κινήσεις είναι ελάχιστες.

3 Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Η θερμοκρασία και η πυκνότητα του αέρα συνήθως μειώνονται με το ύψος. Η πυκνότητα επιπλέον επηρεάζεται και από την υγρασία. Η σχέση που συνδέει την πίεση, p, ενός αέριου όγκου, V, μάζας, m, και θερμοκρασίας, Τ, δίνεται από την καταστατική εξίσωση των αερίων: p V = R m T όπου R σταθερά η οποία προκύπτει από την παγκόσμια σταθερά των αερίων διαιρώντας με το μοριακό βάρος του αερίου.

4 Θερμοδυναμικές μεταβολές Κάθε αέρια μάζα ανταλλάσσει με το περιβάλλον ποσά ενέργειας μέσω του μηχανισμού της «απορρόφησης», της «εκπομπής», ή της «θερμικής αγωγιμότητας». Οι μεταβολές στις οποίες δεν έχουμε ανταλλαγή ποσοτήτων θερμότητας με το περιβάλλον ονομάζονται «αδιαβατικές». Κοντά στο έδαφος κάτι τέτοιο δε μπορεί να συμβεί και οι μεταβολές ονομάζονται «διαβατικές». Σε κάποια απόσταση από το έδαφος, οι διαδικασίες είναι πολύ συχνά αδιαβατικές. Για παράδειγμα, όταν έχουμε ανοδικές κινήσεις αερίων μαζών, η μερική πίεσή τους ελαττώνεται, με αποτέλεσμα αύξηση του όγκου τους και μείωση της θερμοκρασίας τους. Αν ο αέρας δεν είναι κορεσμένος σε υδρατμούς, η διαδικασία αυτή ονομάζεται «ξηρή αδιαβατική».

5 Δυναμική θερμοκρασία Η «δυναμική θερμοκρασία» μιας αέριας μάζας ορίζεται ως η θερμοκρασία που θα είχε αυτή η μάζα αν είχε εκτονωθεί ή συμπιεστεί αδιαβατικά από την κατάσταση στην οποία βρίσκεται (p, T) σε μια τυπική πίεση p o = 1000 hpa. Η δυναμική θερμοκρασία δίνεται από τη σχέση: Θ = Τ (1000 / p) 0,288 όπου Τ είναι η θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin και p είναι η πίεση σε hpa (1hPa=1mb). Η δυναμική θερμοκρασία χρησιμοποιείται στον προσδιορισμό της ατμοσφαιρικής ευστάθειας. Όταν η δυναμική θερμοκρασία ελαττώνεται με το ύψος η ατμόσφαιρα είναι ασταθής. Αντίθετα, όταν η δυναμική θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος, η ατμόσφαιρα χαρακτηρίζεται ως ευσταθής.

6 Υψος Μεταβολή της δυναμικής θερμοκρασίας Θερμοκρασία (1) αδιαβατική μεταβολή (2) υπεραδιαβατική μεταβολή (μεγαλύτερος ρυθμός μείωσης της θερμοκρασίας με το ύψος, σε σχέση με την αδιαβατική μεταβολή) (3) υποαδιαβατική μεταβολή (ελαφρώς μικρότερος ρυθμός μείωσης της θερμοκρασίας με το ύψος, σε σχέση με την αδιαβατική μεταβολή) (4) ισόθερμη μεταβολή (η θερμοκρασία παραμένει σταθερή καθ υψος) (5) θερμοκρασιακή αναστροφή (η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος)

7 Θερμοκρασιακές αναστροφές

8 Θερμοκρασιακές αναστροφές

9 Θερμοκρασιακές αναστροφές

10 Θερμοκρασιακές αναστροφές Μηχανισμοί σχηματισμού

11 Θερμοκρασιακές αναστροφές Ρύπανση

12 Θερμοκρασιακές αναστροφές Ρύπανση Υψος

13 Θερμοκρασιακές αναστροφές Μηχανισμοί σχηματισμού

14 Θερμοκρασιακές αναστροφές Μηχανισμοί σχηματισμού

15 Θερμοκρασιακές αναστροφές Ρύπανση

16 Θερμοκρασιακές αναστροφές Ρύπανση

Σχετικά έγγραφα

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ατμοσφαιρική Ρύπανση ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 4: Θερμοδυναμική της Ατμόσφαιρας Μουσιόπουλος Νικόλαος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative