θερμοβαθμίδα

Η βαθμίδα της θερμοκρασίας του ατμοσφαιρικού αέρα, δηλαδή η μεταβολή της θερμοκρασίας μιας μάζας αέρα ανά μονάδα μήκους. Η θ. θεωρείται ως άνυσμα κάθετο στις ισόθερμες και με φορά από τις υψηλές προς τις χαμηλές θερμοκρασίες. Διακρίνονται οι εξής βαθμίδες: Κατακόρυφη θ., δηλαδή η πτώση της θερμοκρασίας ανά μονάδα ύψους (συνήθως 100 μ.). Η θ. αυτή θεωρείται θετική όταν η θερμοκρασία ελαττώνεται με το ύψος, αρνητική στην αντίθετη περίπτωση και η μέση τιμή της στην τροπόσφαιρα είναι 0,65°C ανά 100 μ. Οριζόντια θ., δηλαδή η πτώση της θερμοκρασίας ανά μονάδα μήκους (συνήθως ανά χιλιόμετρο ή μοίρα γεωγραφικού πλάτους). Η θ. αυτή είναι ίση, κατά μέσο όρο, με 1°C ανά μοίρα γεωγραφικού πλάτος από τον ισημερινό προς τους πόλους. Ξηρή κατακόρυφη αδιαβατική θ., που ορίζεται ως η μεταβολή της θερμοκρασίας με το ύψος ανά 100 μ., εξαιτίας της αδιαβατικής και μόνο μεταβολής χωρίς συμπύκνωση υδρατμών. Η θ. αυτή δίνεται από τον τύπο: dT/dZ = -gA/Cp, όπου Τ η θερμοκρασία της αέριας μάζας του ξηρού αέρα, g η σταθερά βαρύτητας, Α = 0,24.10^-7 cal/erg το θερμικό ισοδύναμο του έργου και Cp η ειδική θερμότητα του αέρα κάτω από σταθερή πίεση. Η τιμή της είναι σταθερή, καθώς μια μάζα ακόρεστου αέρα ψύχεται περίπου κατά 1°C ανά 100 μέτρα ανόδου της στην ατμόσφαιρα. Το μέγεθος αυτό δεν θα πρέπει να συγχέεται με τον ρυθμό που ελαττώνεται η θερμοκρασία καθ’ ύψος μέσα στην ατμόσφαιρα. Για να γίνει αντιληπτό το νόημα της ξηρής αδιαβατικής θ., αρκεί να υποθέσει κανείς ότι ακολουθεί μια μάζα ακόρεστου αέρα (δείγμα) κατά την ανοδική της πορεία μέσα στην ατμόσφαιρα, καταγράφοντας τη θερμοκρασία της ανά πάσα στιγμή. Τότε, ψύχεται κατά 1°C ανά 100 μέτρα ύψους. Όμως, ο περιβάλλων του δείγματος αέρας θα έχει διαφορετική κατανομή θερμοκρασίας. Υγρή αδιαβατική κατακόρυφη θ., δηλαδή η αδιαβατική μεταβολή της θερμοκρασίας με το ύψος ανά 100 μ., σε αέρια μάζα που είναι κορεσμένη από υδρατμούς. Η τιμή της, σε αντίθεση με την ξηρή, δεν διατηρείται σταθερή αλλά μεταβάλλεται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Αν μια αέρια μάζα που περιέχει υδρατμούς ανεβαίνει μέσα στην ατμόσφαιρα και ψύχεται αδιαβατικά, τότε η θερμοκρασία της θα ελαττώνεται σταθερά κατά 1°C ανά 100 μ. (ξηρή κατακόρυφη αδιαβατική θ.) πάνω όμως από τη στάθμη συμπύκνωσης μειώνεται o ρυθμός ελάττωσης της θερμοκρασίας εξαιτίας της λανθάνουσας θερμότητας που προσφέρεται με τη συμπύκνωση των υδρατμών. Η πτώση της θερμοκρασίας με το ύψος ανά 100 μ. δεν θα είναι επομένως 1°C, αλλά λιγότερη κατά ένα ποσό που εξαρτάται από το ποσό των υδρατμών που συμπυκνώνονται ανά μονάδα κατακόρυφης διαδρομής της εν λόγω μάζας αέρα. Το ποσό όμως αυτό είναι ανάλογο της θερμοκρασίας, οπότε προκύπτει η εξάρτηση της υγρής αδιαβατικής θ. από τη θερμοκρασία.