Термічна стратифікація атмосфери
Термічної стратификацией шару атмосфери називають характер розподілу в цьому шарі температури повітря з висотою.
Стійким рівновагою шару атмосфери називають таке його стан при якому всяке вимушене вертикальне або похиле зміщення окремого об'єму повітря всередині шару викликає виникнення сил, що перешкоджають зсуву і прагнуть повернути змістився обсяг назад на вихідний рівень (γ<γa ) .
Байдужим рівновагою шару атмосфери називають таке його стан, при якому вимушене вертикальне зміщення окремого обсягу не викликає появи сил, що прагнуть продовжувати піднімати або опускати цей обсяг (γ = γa).
Нестійким рівновагою шару атмосфери називають таке його стан, при якому вимушене зміщення об'єму повітря всередині шару викликає виникнення сил, які змушують даний обсяг продовжувати своє звільнення в тому ж напрямку, в якому воно почалося (γ> γa).
Стратифікація атмосфери визначається графічно по аерологічної діаграмі. Для цього будується крива стратифікації в координатах висота-температура. З початкової точки температури будується суха або волога адіабата (в залежності від того насичене повітря водяною парою чи ні). Якщо окремий відрізок кривої стратифікації піднімається крутіше сухий адіабати, що проходить через її початок, то даний шар стійкий. Якщо збігається - то шар байдужий. Якщо проходить більш полого - то шар нестійкий.
рівень конвекції
Рівнем конвекції називається висота, на якій припиняється висхідний конвективний рух повітря.
Рівень конвекції Z:
де γа - сухоадіабатіческій вертикальний градієнт температури для обсягу адиабатически піднімається повітря;
γ - вертикальний градієнт температури в нижньому шарі для навколишнього повітря;
t0 '- температура окремого об'єму повітря;
t- температура навколишнього повітря.
Припустимо, що деякий об'єм повітря в результаті сильного прогріву від діяльної поверхні виявився на 5 0 С тепліше навколишнього середовища. Температура піднімається повітря на нижньому рівні прийнята рівною 20 0 С, а навколишнього повітря 15 0 С. Проведемо суху АДІАБАТА з точки, що відповідає температурі 20 0 С. Криву стратифікації почнемо з точки, що відповідає температурі 15 0 С і проведемо її в припущенні, що градієнт температури дорівнює 0,5 0/100 м.
З графіка видно, що в даному випадку на висоті 1000 м ці лінії перетнуться, тому що температура навколишнього повітря знижувалася з висотою повільніше, ніж температура піднімається обсягу. Отже, на висоті 1000 м температура піднімається повітря знизилася до температури навколишнього. Ця висота і є рівнем конвекції.
Інверсії в тропосфері
Шари інверсії мають найбільш стійку стратифікацію і перешкоджають розвитку висхідних рухів повітря. Тому, вони називаються затримують шарами.
Інверсія характеризується висотою нижньої межі инверсионного шару, вертикальної потужністю і, так званої, глибиною інверсії, тобто різницею температур на верхній і нижній межах шару.
Інверсії в тропосфері виникають на різних висотах. По висоті нижньої межі інверсії поділяються на приземні і інверсії вільної атмосфери.
Інверсії тропосфери. Поділяються залежно від умов утворення на радіаційні та адвектівние.
Радіаційні інверсії виникають при охолодженні приземного шару атмосфери, що стикається з діяльної поверхнею, вихолоджується шляхом випромінювання. Радіаційні інверсії діляться на нічні (літні) і зимові.
Нічні інверсії починають розвиватися ввечері, після заходу Сонця. Протягом ночі вони посилюються і вранці досягають максимальної потужності і глибини. Після сходу сонця діяльна поверхню і прилеглий до неї повітря прогрівається і інверсія руйнується. Розвитку нічних інверсій сприяє ясне небо і слабкий вітер.
Зимові інверсії в ясну погоду, коли охолодження діяльної поверхні день у день збільшується, можуть зберігатися кілька діб і навіть тижнів. Особливо посилюються радіаційні інверсії при різко неоднорідному рельєфі місцевості. Охолоджується повітря стікає в низини і котловани, де ослаблене турбулентне перемішування сприяє його подальшого охолодження. Радіаційні інверсії, пов'язані з особливостями рельєфу місцевості, називають орографическими.
Крім цього, інверсії тропосфери ділять по висоті розташування нижньої межі на приземні і підняті. Приземні інверсії знаходяться в прилеглому до землі 10-метровому шарі атмосфери, а підняті - вище 10 м від рівня землі.
Адвективні інверсії утворюються при адвекции повітря, тобто при натекания теплого повітря на більш холодну діяльну поверхню. Наприклад, вторгнення теплого морського повітря на материк в зимову пору року. У цьому випадку нижні шари натекающего повітря віддають частину свого тепла діяльної поверхні, внаслідок чого утворюється інверсія.