Стабильность слоев

Здесь мы обратим внимание на изменение стабильности воздушных масс или, что точнее, изменение стабильности слоев. Во-первых, отметим ежедневные различия в солнечном прогреве. И, во-вторых, возможность прихода новых воздушных масс, как теплых, так и холодных (мы изучим фронты в главе 4). Эти массы чаще всего имеют различные температуры и стабильность.

Вдоль побережья в теплое время года морской воздух обычно вторгается на сушу. Он холоднее и давит на теплые сухопутные массы. В результате этого у самой земли прохладнее и воздух стабилен, а с высотой теплее и менее стабильно. Это называется морской инверсией, и, в данном случае, слой холодного воздуха располагается ниже теплого. Типично формирование над ним слоистых облаков, если он толстый, или тумана, дымки, если он тонкий.

В горных районах теплый воздух охотнее движется из долин в горы. Это оставляет холодный воздух под находящимся сверху теплым, который является, в данном случае, инверсией на уровне горных вершин. Восходящие потоки неожиданно упираются в нижний слой инверсии.

Одним из наиболее общих и важных путей изменения стабильности воздушных масс и формирования инверсионных слоев, является поднимающийся или опускающийся воздух.

Это настолько важно, что выделим следующее:

Когда воздушные массы поднимаются, они становятся менее стабильными.

Когда воздушные массы опускаются, они становятся более стабильными

Справедливость этого можно понять из рисунка 15. Здесь мы видим поднимающийся слой воздуха. Поднимаясь, он расширяется, причем верхние слои расширяются быстрее нижних, более холодных. На примере показано, что слой стартовал с высоты 5000 футов с градиентом (77-70)/2=3, 5°F/1000 футов. Он поднялся на высоту 15000 футов с сухоади-абатическим градиентом 5, 5°F/1000 футов.

Через некоторое время низ слоя оказывается на высоте 15000 футов, а.верх поднялся до 18000 футов. Они охладились соответственно до 22°F (77°F-5, 5°*10), и до 9, 5°F (70°F-5, 5°*11). Разница в температуре между верхом и низом слоя на новой высоте теперь составляет - 12, 5°F. На 3000 футов толщины слоя градиент температуры в нем - 4, 2°F/1000 футов. Это уменьшает стабильность слоя, т.к. первоначально градиент составлял 3, 5°F/1000 футов.

Подобным образом можно объяснить почему нисходящий поток будет более устойчивым. Если снижение воздушной массы проходило достаточно долго, результатом этого часто является образование слоя инверсии. Верхний слой инверсии, показанный на рисунке 11 как раз образуется таким образом. Он как шапкой накрывает вершину восходящего потока, что, в основном, случается при погоде с высоким давлением (смотри главу 4).

Результатом поднятия слоя воздуха в разное время может быть обширный восходящий поток, широкий спокойный термик, очень хорошие парящие условия, высокие кучевые облака и небо с облаками, похожими на чешую рыбы. Слои поднимаются движением фронтов, прогретыми поверхностями и низким давлением. Понижение слоев в основном связывают с высоким давлением и холодной земной поверхностью.