
- •Откуда дуют ветра? Новая теория о том, как конденсация водяных паров влияет на атмосферное давление и динамику.
- •1.Введение
- •2.Конденсация в локальном объеме воздуха
- •2.1. Адиабатические конденсации
- •2.2 Адиабатические конденсации не могут иметь места при постоянном объеме
- •2.3 Неадиабатическое конденсации
- •3. Адиабатическом конденсации в гравитационном поле
- •3.1 Разница в последствиях массового удаления и изменения температуры от давления газа в гидростатическом равновесии
- •3.2 Влажный адиабатический температурный профиль
- •3.3 Профили давления во влажных столбах воздуха против сухого.
3.2 Влажный адиабатический температурный профиль
Относительное содержание водяного пара (уравнение 2) и температура Т зависят от высоты z. Из уравнений (10), (11) и (20) получаем
Формула 22
Формула 23
Уравнение (22) представляет собой хорошо известную формулу для влажного адиабатического градиента, как указано в Glickman (2000) для малых Υ<0,1. При Υ= 0 имеем φ(Υ,ξ) = µ и Гd = Mdg / CP = 9.8K/км, который является сухим адиабатическим градиентом, что не зависит от высоты z, Md = 29 г /моль.
Для влажного насыщенного воздуха изменение температуры T и относительного парциального давления Υ водяного пара с высотой определяется системой дифференциальных уравнений (уравнения 22, 23).
Дифференцируя обе части уравнения Клапейрона-Клаузиуса по z , мы получаем
Формула 24
Значение hv представляет собой фундаментальную шкалу высот для вертикального распределения насыщенных водяных паров. При Т=300 К высота hv примерно равно 4,5 км.
Дифференцируя обе части уравнения 2 по z с использованием уравнений 20 и 24 и, отметив ,что hv=h/(φξ) мы получаем
Формула 25
Это уравнение эквивалентно уравнению 23, когда учитываются уравнения 22 и 24. Высота hΥ представляет собой вертикальную шкалу процесса конденсации. Шкалы высот hv (уравнение 24) и hΥ (уравнение 25) зависят от φ(Υ,ξ) (уравнение 22), и следовательно от Υ. При Т=300К высота hΥ~9 км, в непосредственной близости к шкале высот водяных паров , описанной Мэпосм в 2001.
3.3 Профили давления во влажных столбах воздуха против сухого.
Начнем с рассмотрения двух статических вертикально изотермических атмосферных колон с общей площадью, А и В, с температурой Т (z) =Ts, независимой от высоты. Колонка А содержит влажный воздух с водяным насыщенным паром на поверхности, колонка В содержит только сухой воздух. Поверхностные температура и давление в двух колонах одинаковы.