Конвекция - это термин, который вы часто слышите в метеорологии. В погоду он описывает вертикальный перенос тепла и влаги в атмосфераобычно от более теплой области (поверхности) к более прохладной (вверху).
Хотя слово «конвекция» иногда используется взаимозаменяемо с «грозами», помните, что грозы - это только один тип конвекции!
С вашей кухни в воздух
Прежде чем мы углубимся в атмосферную конвекцию, давайте рассмотрим пример, который вам может быть более знаком - кипящий котел с водой. Когда вода закипает, горячая вода в нижней части кастрюли поднимается на поверхность, что приводит к образованию пузырьков нагретой воды и иногда пара на поверхности. То же самое и с конвекцией в воздухе, но воздух (жидкость) заменяет воду.
Шаги к процессу конвекции
Процесс конвекции начинается на рассвете и продолжается следующим образом:
- Солнечное излучение падает на землю, нагревая ее.
- По мере того, как температура земли нагревается, она нагревает слой воздуха непосредственно над ним посредством проводимости (передачи тепла от одного вещества к другому).
- Поскольку бесплодные поверхности, такие как песок, камни и тротуар, становятся теплее, чем земля, покрытая водой или растительностью, воздух на поверхности и вблизи нее нагревается неравномерно. В результате некоторые карманы нагреваются быстрее, чем другие.
- Карманы с более быстрым прогревом становятся менее плотными, чем окружающий их холодный воздух, и они начинают подниматься. Эти восходящие колонны или течения воздуха называются "термиками". Когда воздух поднимается, тепло и влага переносятся вверх (вертикально) в атмосферу. Чем сильнее нагрев поверхности, тем сильнее и выше в атмосферу распространяется конвекция. (Вот почему конвекция особенно активна на горячем летом Во второй половине дня.)
После завершения этого основного процесса конвекции может произойти ряд сценариев, каждый из которых формирует различный тип погоды. Термин «конвективный» часто добавляется к их названию, поскольку конвекция «скачки» начинает свое развитие.
Конвективные облака
По мере продолжения конвекции воздух охлаждается, поскольку он достигает более низких давлений воздуха и может достигать точки, в которой водяной пар внутри него конденсируется и образует (как вы уже догадались) кучевые облака на его вершине! Если воздух содержит много влаги и достаточно горячий, он будет продолжать расти вертикально и превратится в возвышающиеся кучевые или кучево-дождевые облака.
Кучевые, высокие кучевые, кучево-дождевые и альто-кучевые облака Castellanus - все это видимые формы конвекции. Они также являются примерами «влажной» конвекции (конвекция, в которой избыток водяного пара в восходящем воздухе конденсируется, образуя облако). Конвекция, которая происходит без образования облаков, называется «сухой» конвекцией. (Примеры сухой конвекции включают конвекцию, которая происходит в солнечные дни, когда воздух сухой, или конвекцию, которая происходит в начале дня, до того, как нагрев станет достаточно сильным для образования облаков.)
Конвективные осадки
Если у конвективных облаков будет достаточно облачных капель, они вызовут конвективные осадки. В отличие от неконвективных осадков (которые возникают, когда воздух поднимается силой), конвективные осадки требуют нестабильности или способности воздуха продолжать расти самостоятельно. Это связано с молнией, громом и вспышками ливень. (В неконвективных выпадениях осадков выпадает меньше интенсивности, но они продолжаются дольше и дают более устойчивые осадки.)
Конвективные ветры
Весь поднимающийся воздух через конвекцию должен быть уравновешен равным количеством погружаемого воздуха в другом месте. По мере того, как нагретый воздух поднимается, воздух из других мест поступает, чтобы заменить его. Мы чувствуем это уравновешивающее движение воздуха как ветер. Примеры конвективных ветров включают фены и морские бризы.
Конвекция делает нас обитателями поверхности прохладными
Помимо создания вышеупомянутых погодных явлений, конвекция служит другой цели - она удаляет избыточное тепло с поверхности земли. Без этого было подсчитано, что средняя температура приземного воздуха на земле была бы где-то около 125 ° F, а не 59% F.
Когда конвекция останавливается?
Только когда карман теплого восходящего воздуха остынет до той же температуры, что и окружающий воздух, он перестанет подниматься.