Adiabatyczne ochładzanie — poziom kondensacji i chmury

Co się właśnie stało?

Zwiększyłeś wilgotność powietrza. Punkt rosy podskoczył bliżej temperatury przy gruncie, niedosyt wysycenia zmalał — i porcja powietrza schłodziła się do punktu rosy na mniejszej wysokości. Podstawa chmur opadła.

Dlaczego wznoszące powietrze stygnie?

Ku górze ciśnienie maleje, więc porcja powietrza rozpręża się. Rozprężanie jest praktycznie adiabatyczne (bez wymiany ciepła z otoczeniem) — energia idzie na pracę rozprężania, a temperatura spada. Suchy gradient adiabatyczny to ok. $1^{\circ}\!C$ na każde 100 m wzniesienia.

Poziom kondensacji (LCL):

Porcja stygnie, aż jej temperatura zrówna się z punktem rosy $T_d$ — para wodna zaczyna się skraplać i tworzy się chmura. Wysokość tej podstawy szacujemy z różnicy temperatur:

Im wilgotniejsze powietrze, tym $T_d$ bliżej $T_0$, mniejszy niedosyt — i niżej podstawa chmur. Ponieważ wszystkie porcje kondensują na tej samej wysokości, chmury konwekcyjne (Cumulus) mają charakterystyczną płaską podstawę.

Niezmiennik — poniżej LCL nic się nie skrapla:

Dopóki temperatura porcji jest wyższa od punktu rosy, para wodna pozostaje niewidoczna — porcja jest przezroczysta. Chmura zaczyna się dokładnie na LCL i ani metra niżej.

Po co Ci to na maturze:

To sedno zadań o wietrze halnym (fenowym), inwersji i genezie chmur. Chwyt: policz spread $T_0 - T_d$, pomnóż przez ~125 m — masz wysokość podstawy chmur. Mniejszy spread ⇒ niższe chmury, mgła przy gruncie.

Zapamiętaj: wznoszące powietrze stygnie ~1°C/100 m; chmura powstaje na poziomie kondensacji, gdzie temperatura spada do punktu rosy — $h_{LCL}\approx 125\,(T_0 - T_d)$.