대기 안정성

구름의 크기는 왜 그렇게 다양하고 따라서 발생하는 강수량은 왜 그렇게 다양합니까? 이것은 공기의 안정성과 밀접한 관련이 있습니다.

공기 덩어리가 위로 올라가면 팽창으로 인해 온도가 낮아집니다(단열 냉각). 기단의 온도를 주변 공기의 온도와 비교하여 기단의 안정성을 결정할 수 있습니다.
기단이 주변보다 차가우면 기단은 주변보다 밀도가 높아지며, 이 경우 원래 위치로 되돌아갑니다(떨어집니다). 이러한 유형의 기단을 안정적인 공기라고 하며 수직 운동에 저항합니다.

그러나 상승하는 기단이 주변 공기보다 따뜻하다고 상상하면 주변 공기보다 밀도가 낮아지고 기단이 주변 공기와 온도가 같은 높이에 도달할 때까지 계속 상승합니다.
. 이 공기는 불안정한 공기로 분류됩니다.
불안정한 공기 덩어리는 열기구와 같습니다.
즉, 열기구 안의 공기가 주변 공기보다 더 따뜻하고 밀도가 낮으면 계속 상승합니다.

안정성 유형
대기의 안정성은 다양한 고도에서 기온을 측정하여 결정됩니다.
이 측정을 Ambient Incremental Rate(BIR)라고 하며 단열 온도 변화와 혼동해서는 안 됩니다.
주변 감속률은 고도에 따른 대기의 실제 온도 변화율입니다.
, 라디오존데 또는 항공기(라디오존데는 풍선이 대기를 통해 상승할 때 라디오로 데이터를 전송하는 풍선에 부착된 관측 장치)에 의한 관측에서 결정됩니다.
한편, 단열 온도 변화는 대기를 수직으로 통과할 때 공기가 경험하는 온도 변화를 말합니다.

위의 다이어그램은 대기의 안정성이 어떻게 결정되는지 설명합니다.
이 그래프에서 해발 1000미터의 기온은 지표 기온보다 5°C 낮고 2000미터의 기온은 10°C 낮습니다.
따라서 이 경우의 전체 환경 고장률은 5°C/1,000m입니다.
표면 공기는 1,000m의 공기보다 5°C 더 따뜻하기 때문에 밀도가 낮습니다.

그러나 표면 근처의 공기 조각이 1,000m까지 밀려나면 공기가 팽창하고 냉각되며 건조 단열 감률은 10°C/1,000m입니다.
따라서 기단의 온도는 25°C에서 15°C로 1000m까지 떨어집니다.
이 고도에서 기단의 온도는 주변 지역보다 5°C 낮기 때문에 기단은 주변 지역보다 밀도가 높고 원래 위치로 떨어지는 경향이 있습니다.
그래서 우리는 표면 근처의 공기가 그 위의 공기보다 더 차가울 가능성이 높기 때문에 공기가 외부 힘을 받지 않는 한 스스로 상승하지 않는다는 것을 알고 있습니다.
방금 설명한 기단은 수직 운동에 저항한다는 의미에서 “안정적”입니다.

이제 대기의 세 가지 기본 조건인 절대 안정, 절대 불안정, 조건부 불안정을 살펴보겠습니다.

▶ 절대적으로 안정적

양적으로, 대기감률이 습윤단열감률보다 작은 경우 절대적인 안정성이 우선합니다.

아래 그림은 5°C/1000m의 환경 고장률(6°C/1000m의 습식 단열 고장률)을 사용하여 이 상황을 보여줍니다.

상승하는 기단은 1,000미터에서 주변 환경보다 5°C 더 차가우므로 밀도가 더 높습니다.
이 안정된 공기 덩어리가 응결 고도 이상으로 상승하더라도 여전히 주변보다 더 차갑고 밀도가 높으며 표면으로 되돌아가는 경향이 있습니다.

기단은 표면에 머무르는 경향이 있지만 안정된 기단도 대부분 전선에 의해, 때때로 지형에 의해 강제로 융기될 수 있습니다.
안정된 공기 덩어리가 응결층 위로 올라가면 상대적으로 얇은 구름이 넓은 지역에 형성될 수 있습니다.
강수량이 있는 경우 대기 중 수증기의 양에 따라 약하거나 중간 정도입니다.

▶ 절대적으로 불안정

다른 극단에서, 대기감률이 건조단열감률보다 큰 경우 공기층은 절대적으로 불안정하다고 합니다.
아래 그림에서 볼 수 있듯이 상승하는 기단은 항상 주변보다 따뜻하며 자체 부력으로 인해 계속 상승합니다.

절대적 불안정성은 태양이 강하게 가열되는 가장 따뜻한 화창한 날에 가장 자주 발생합니다.
이러한 조건에서 가장 낮은 층의 공기는 위의 공기보다 훨씬 더 높은 온도로 가열됩니다.
이로 인해 고도에 따라 온도가 급격히 떨어지는 매우 불안정한 대기인 환경 고장률이 크게 발생합니다.
지표면에서 기단의 대류 융기는 피크 구름(적운)과 일몰 후에 사라지는 경향이 있는 한낮의 뇌우를 생성할 수 있습니다.

▶ 불안정한 조건

보다 일반적인 유형의 대기 불안정은 조건부 불안정이라고 합니다.
이러한 상황에서 습한 공기의 대기감률이 습윤단열감률과 건조단열감률 사이에 있을 때(5°C/1,000m와 10°C/1,000m 사이) 나타나다.
요컨대, 대기가 불포화 기단에 대해 안정하지만 포화 기단에 대해 불안정할 때 대기는 조건부 불안정이라고 합니다.

위의 그래프에서 상승하는 기단은 처음 2,500미터 동안 주변 공기보다 더 차갑습니다.
그러나 높은 응결 수준 이상에서는 잠열의 방출로 인해 기단이 주변보다 더 따뜻해집니다.
이 고도에서 기단은 외부의 힘 없이 계속 상승합니다.
“조건부”라는 단어는 공기가 불안정해지고 자발적으로 상승하는 높이에 도달할 때까지 강제로 상승해야 하기 때문에 사용됩니다.
자체 부력으로 인해 공기 덩어리가 상승하기 시작하는 높이 자유 대류 수준(LFC) 당기다
호출 조건 불안정성은 일반적으로 따뜻하고 습한 공기와 관련된 여름 현상입니다.
불안정한 조건의 기단이 응결 수준(보통 전선을 따라) 위로 올라가면 간헐적으로 뇌우와 토네이도가 발생합니다.

대기 안정성은 대기 온도(환경 감률)를 서로 다른 고도에서 습하고 건조한 단열 감률과 비교하여 결정됩니다.