Метеословарь — глоссарий метеорологических терминов

A  Б  B  Г  Д  Е  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ш  Э  Я  Глоссарий  

 Конвекция 

Воздух в тропосфере находится в состоянии постоянного перемешивания по вертикали. Это перемешивание — результат атмосферной турбулентности, включая и термическую конвекцию, обусловленную архимедовой силой.

Восходящий воздух адиабатически охлаждается на 1° на 100 м, пока он не насыщен, и на несколько десятых долей градуса на 100 м, когда он достиг состояния насыщения. Опускающийся воздух, напротив, нагревается на 1° на каждые 100 м спуска. В результате подъема объемов вверх и опускания других вниз в процессе перемешивания устанавливается такое тепловое состояние при котором наступает конвективное равновесие. Тропосфера в среднем очень близка к такому состоянию.

Конвекция вообще имеет турбулентный характер — характер беспорядочного перемешивания воздуха. Но при вертикальных градиентах температуры, близких к адиабатическим, то есть при неустойчивом равновесии атмосферы она становится упорядоченной, именно — превращается в мощные и значительные по площади поперечного сечения вертикальные токи воздуха, причем скорости восходящих токов могут достигать 10-20 м/с.

Для развития конвекции в сухом или ненасыщенном воздухе нужно, чтобы вертикальные градиенты температуры, в воздушном столбе были больше сухоадиабатического. В этом случае говорят, что атмосфера обладает неустойчивой стратификацией. При вертикальных градиентах температуры меньше сухоадиабатического — условия для развития конвекции неблагоприятны. Говорят, что атмосфера обладает устойчивой стратификацией.

Итак, конвекция развивается только при неустойчивой стратификации. При этом чем неустойчивее стратификация, т. е. чем больше вертикальные градиенты температуры превышают адиабатические градиенты (сухоадиабатический для ненасыщенного воздуха и влажноадиабатический для насыщенного), тем сильнее развивается конвекция.

Над сушей, в условиях большого суточного хода температуры поверхности почвы (особенно летом), днем нижние слои воздуха сильно прогреваются от поверхности почвы и вертикальные градиенты температуры возрастают. В приземном слое они могут стать очень большими, на несколько порядков величины превышая сухоадиабатический градиент. В среднем же в нижних сотнях метров или километрах они приближаются к сухоадиабатическому и, во всяком случае, больше, чем влажноадиабатические градиенты. Стратификация атмосферы становится, таким образом, неустойчивой, и возникает конвекция.

Как неустойчивость стратификации, так и конвекция особенно велики около полудня и в первые послеполуденные часы. Поэтому кучевые облака, ливневые осадки и грозы над сушей, связанные с конвекцией, имеют максимальное развитие именно после полудня. К вечеру стратификация становится устойчивее, а в ночные часы, когда приземный слой воздуха охлаждается от почвы, стратификация может стать даже настолько устойчивой, что развиваются приземные инверсии температуры, т. е. температура воздуха над почвой с высотой не падает, а растет. Понятно, что конвекция в это время суток затихает.

Иными будут условия над морем. Суточный ход температуры на поверхности моря очень мал. Поэтому существенного дневного увеличения неустойчивости над морем не будет; следовательно, не будет и послеполуденного максимума в развитии конвекции. Напротив, в ночные часы неустойчивость над морем несколько возрастает. Это связано с тем, что у поверхности моря температура ночью остается почти такой же, как и днем, а на высотах в свободной атмосфере температура ночью падает вследствие радиационного охлаждения воздуха. Поэтому вертикальные градиенты температуры над морем ночью несколько возрастают, а вместе с ними усиливается и конвекция.