Termická konvekce: Porovnání verzí

Přidáno 14 bajtů ,  před 2 lety
m
→‎top: typografické úpravy
m (fixlink)
m (→‎top: typografické úpravy)
Míra instability může být značně ovlivněna horizontální advekcí teploty a poměrné vlhkosti. Publikace ''Moist Convective Initiation from Mesoscale Boundary Layer Processes'' zmiňuje čtyři úpravy částicové teorie (Rogers a Yau, 1989), které ovlivňují náhled na konvektivní pohyby a tvar proudů. Vztlaková síla je zde formulována vztahem
 
F = (T<sub>vp</sub>/T<sub>ve</sub>) - (1 + mí) ''[vztah 6]''
 
kde T<sub>vp</sub> je virtuální teplota vzduchové částice, T<sub>ve</sub> je virtuální teplota jejího atmosférického okolí, mí je směšovací poměr uvnitř vzduchové částice. První úprava pramení z přítomnosti vody (mí‘) ve stoupající vzduchové částici. Předchozí vztah potom má tvar
 
F = [T<sub>vp</sub>(1 - mí‘)/T<sub>ve</sub>] - (1 + mí) ''[vztah 7]''
Další modifikace vychází z existence '''kompenzačních sestupných proudů''' — předpokládá se, že pokud se vzduchová částice zvedne od zemského povrchu a stoupá, musí být nahrazena jiným vzduchem, který do jejího výchozího místa sklesá z okolní atmosféry. Tento sestupný pohyb je provázen adiabatickým ohříváním vzduchu. Dá se předpokládat, že v přízemní vrstvě, v níž je vlivem silného přehřátí zemského povrchu nadadiabatický vertikální teplotní gradient, bude mít sestupující vzduch, ochlazující se adiabaticky, ochlazující a stabilizující účinek. Ten však bude dočasný, dokud se vzduch od zemského povrchu opět neprohřeje. Časový interval, po jehož dobu se bude takto sklesaný vzduch prohřívat na teplotu, při níž dojde k dalšímu odtrhu vzduchové částice, bude záviset na množství tohoto vzduchu a na rychlosti prohřívání. Množství sestoupeného vzduchu má podle publikace ''Moist Convective Initiation from Mesoscale Boundary Layer Processes'' vztah s velikostí stoupající vzduchové částice:
kde w je vertikální [[rychlost]] bubliny, c je bezrozměrný [[součinitel odporu|součinitel aerodynamického odporu]] (přibližně c = 1.2), F je průměrná [[vztlaková síla]] působící na vystupující bublinu, g je [[tíhové zrychlení]], r je [[poloměr]] bubliny. Tuto rovnici můžeme dále upravit na tvar
 
w = c{[(T<sub>p</sub> - T<sub>e</sub>) g / T<sub>e</sub>]gr}<sup>1/2</sup> ''[vztah 11]''
 
kde T<sub>p</sub> je teplota vystupující bubliny, T<sub>e</sub> je teplota obklopující atmosféry. Další úpravou obdržíme tvar této rovnice:
 
w = cg[r(T<sub>p</sub> - T<sub>e</sub>)/T<sub>e</sub>]<sup>1/2</sup> ''[vztah 12]''
 
a s přihlédnutím ke konstantám c = 1.2, g = 9.81 ms<sup>−2</sup> pak možno zapsat
 
w = 11.8 [r(T<sub>p</sub> - T<sub>e</sub>)/T<sub>e</sub>]<sup>1/2</sup> ''[vztah 13]''
Z této rovnice plyne '''závislost vertikální rychlosti''' na '''průměru''' či velikosti vystupující vzduchové částice. Odtud lze také předpokládat, že vertikální rychlost konvektivních stoupavých proudů bude v přízemní vrstvě a v malých výškách nad ní (přibližně do 300 m nad zemí) poměrně malá, protože termika zde má tvar jednotlivých menších vzduchových bublin, které se teprve ve výškách 150–300 m nad zemí slévají do větších celků a vzrůstá jejich výstupná rychlost.
Dalším způsobem, jak odhadnout vertikální rychlost termických stoupavých proudů, je využití hodnoty [[CAPE]], která je počítána modelem ALADIN, provozovaným [[ČHMÚ]]. CAPE je '''dostupná energie instability''', která se rovná práci, vykonané adiabaticky vystupující vzduchovou částicí z hladiny volné konvekce (HVK) do hladiny nulového vztlaku (HNV). CAPE je definována vztahem
 
CAPE = g integrál [(T<sub>p</sub> - T<sub>e</sub>)/T<sub>e</sub>] dz ''[vztah 14]''
 
kde příslušné symboly byly již dříve vysvětleny; spodní integrační mez je HVK, horní pak HNV. Podmínkou pro to, aby hodnota CAPE byla kladná, je existence HVK. Fyzikální rozměr CAPE je J/kg, resp. m<sup>2</sup>/s<sup>2</sup>. Při mírné až silné konvekci nabývá hodnot 1000–3000 J/kg, někteří autoři (Hagen a Finke, 1999; Schiesser a kolektiv, 1995) uvádějí hodnoty [[CAPE]] pro dny s krupobitím mezi 660–940 [[Joule | J]]/kg. Obecně možno považovat hodnoty CAPE nad 600 J/kg za dosti vysoké s pravděpodobností vzniku [[bouřka | bouřky]]. V podmínkách České republiky se vyhodnocovaly CAPE z [[aerologie|aerologických]] sondáží z [[Praha|Prahy]]-Libuše za období let 1971–1999 a 1994–1999; ukázalo se, že hodnoty nad 1000 J/kg se u nás vyskytují nejčastěji v období květen–srpen, hodnoty nad 2000 J/kg v červnu a červenci ([[Dana Řezáčová|Řezáčová]], 2000). V literatuře se uvádí, že maximální očekávaná vertikální rychlost w<sub>max</sub> v hladině HNV je dána vztahem
27 289

editací