Atmosfærisk termodynamik er et afsnit af atmosfærisk fysik , der er viet til studiet af processerne for overførsel og omdannelse af varme til arbejde (og omvendt) i jordens atmosfære i forbindelse med studiet af fysik af vejrfænomener eller klima baseret på de grundlæggende love af klassisk termodynamik [1] . Forskning på dette område er afgørende for at forstå egenskaberne ved atmosfærisk turbulens , konvektion , dynamikken i det planetariske grænselag og dets vertikale stabilitet. Atmosfærisk termodynamik tjener som grundlag for modellering af processer i skyer og bruges til at parametrisere konvektion i numeriske modeller for atmosfærisk dynamik, vejrudsigt og klimateori. Termodynamiske diagrammer bruges som et værktøj til at forudsige udviklingen af en storm. Atmosfærisk termodynamik er en integreret del af det dynamiske meteorologikursus .
De fysiske processer i Hadley-cellen kan betragtes som et resultat af driften af en atmosfærisk varmemotor . Cirkulationen i cellen er resultatet af stigningen af varm og fugtig luft i det ækvatoriale område, med dets afkøling og synkning i subtroperne. Vurderingen af en sådan varmemotors termodynamiske virkningsgrad i perioden fra 1979 til 2010 [4] viste sig at være nogenlunde konstant, i gennemsnit 2,6 %. Mens den strøm, der genereres af Hadley-cellen, er steget med et gennemsnit på 0,54 TW om året i samme periode, hvilket var resultatet af den observerede tendens i tropiske havoverfladetemperaturer.
Termodynamiske processer spiller en afgørende rolle i udviklingen af en tropisk cyklon (orkan). Normalt præsenteres udviklingen af en orkan som et resultat af arbejdet i en atmosfærisk varmemotor, hvor luften opvarmes på grund af varmeudveksling med havoverfladen, som har en temperatur på omkring 300 K, stiger som følge af konvektion og afkøles ved tropopausen , som har en temperatur på omkring 200 K. I dette tilfælde spilles en vigtig rolle af faseovergange af vand. Fordampning sker på overfladen af havet. Varm, stigende luft udvider sig og afkøles, når den stiger. Når vanddampen når dugpunktet, kondenserer den og danner skyer og nedbør. Frigivelsen af latent varme under kondensering giver en tilstrømning af energi, der opretholder orkanens mekaniske energi.
Termiske forhold i atmosfærens grænselag har en væsentlig indflydelse på dens dynamik og er årsagen til dens tidsmæssige og rumlige variation. Teoretiske modeller, der anvender varmeligningen (varmetilstrømningsligningen), idealgastilstandsligningen , vanddampdiffusionsligningen ligger til grund for teorien om analyse af processer, der forekommer i grænselaget [5] i mesometeorologi [6] . Teorien (i det mindste kvalitativt) modellerer sådanne fænomener som det daglige forløb af parametrene for atmosfærens tilstand, briser , indflydelsen af den underliggende overflades heterogenitet , orografiske effekter ( bjerg-dalvinde , glaciale vinde , lokale vinde : foehn , bora osv.), advektiv tåge . Undersøgelser af effekten af termisk lagdeling på turbulente strømme bruges i numerisk modellering af processen med spredning af urenheder i atmosfæren [7] .
| Grene af atmosfærisk fysik ( meteorologi ) | |
|---|---|