Vertikální profil teploty vzduchu v atmosféře
Nejen ve vztahu k bouřkám sledujeme vertikální profil teploty vzduchu, který nazýváme teplotním zvrstvením atmosféry či stratifikací. V tomto textu se ale zaměříme na tento parametr ve vztahu ke konvekčním procesům. Je zde totiž určitá podmínka zvrstvení pro to, aby docházelo ke vzniku konvekce. Základy v podobě podmínek důležitých pro konvekční činnost jsou uvedeny a stručně popsány v článku Základy termické konvekce.
Pojem stratifikace atmosféry ve vztahu ke konvekci a její druhy
Stratifikace nebo-li zvrstvení je profilem teploty v atmosféře. jinými slovy jde o chod nebo-li průběh teploty v atmosféře. Ve vztahu ke konvekci nás bude zajímat konkrétně vertikální chod teploty vzduchu. Vystupující vzduch v důsledku konvekčních procesů musí mít pro zachování svého výstupu vyšší teplotu než vzduch v okolí. Pokud je tomu jinak, dochází k zániku konvekčních procesů. Podle toho tedy rozlišujeme:
a) Zvrstvení instabilní – přesněji řečeno absolutně instabilní, vhodné pro konvekční procesy, tzv. instabilita, nestabilita nebo-li labilita atmosféry. V takovém případě hodnota teploty vystupujícího vzduchu dosahuje vyšších hodnot než vzduch v okolí. Vertikální teplotní gradient máme též vyšší než suchoadiabatický a nasyceně-adiabatický a teplota vzduchu klesá rychleji než v suchoadiabatickém gradientu. Vzduchová částice stoupá na základě vlastní síly vztlaku.
b) Zvrstvení podmíněně instabilní či též podmíněná instabilita je situace, kdy je vertikální teplotní gradient vyšší než suchoadiabatický, ale nižší než nasyceně-adiabatický. vzduch bude stoupat jen nuceně. Instabilita je podmíněna nasycením vzduchu (dosažením 100% relativní vlhkosti) a poté bude vzduch stoupat samovolně svým vztlakem.
c) Zvrstvení stabilní, přesněji absolutně stabilní, je situace, kdy je vertikální teplotní gradient v atmosféře nižší než suchoadiabatický i nasyceně-adiabatický gradient. K takové situaci dochází v případech, kdy teplota v atmosféře s výškou stoupá (teplotní inverze) nebo se nemění (izotermie). Tento vzduch se rychle pohybuje vzhůru jen nuceným výstupem.
Pokud není zvrstvení atmosféry instabilní či se nemůže stát za uvedené podmínky instabilním, nemohou vznikat bouřky. Jedná se o výskyt tzv. zádržné vrstvy pro konvekci v určité výšce troposféry. Tato je vyjádřena hodnotami CIN (viz článek Podstata energie CAPE ve vztahu k bouřkám), které jsou vždy záporné a čím jsou tedy nižší (více záporné), tím více je tato zádržná vrstva mocnější a více působí jako překážka konvekčním procesům.
Co je to adiabatický gradient teploty?
Ve výkladu hovoříme o suchoadiabatickém vertikálním teplotním gradientu. Pojďme objasnit o co se přesně jedná. Použijeme výklad podle meteorologického slovníku terminologického a výkladového. Vertikální gradient teploty vzduchu si můžeme vyložit jako změnu teploty vzduchové částice, když se tato přemístí vertikálně. Tento gradient ukazuje ochlazování vzduchové částice při jejím výstupu a naopak oteplování při adiabatickém poklesu, tedy sestupu.
Kdy jde o suchoadiabatický gradient? Zde záleží na vlhkosti vzduchu, přesněji na relativní vlhkosti vzduchu částice, o kterou jde, se kterou pracujeme. V případě konvekce to bude vystupující přehřátá částice vzduchu. O suchoadiabatický gradient tedy jde v případě, že je předmětem tohoto procesu či děje (adiabatický děj) pochopitelně suchý vzduch. Připomeňme ze základů, že jde o takový vzduch, který neobsahuje žádnou vodu/vlhkost. Poté rozlišujeme vzduch nasycený, který obsahuje 100% relativní vlhkosti při dané teplotě, více jí nepojme. Pokud má jiný obsah vlhkosti a není tedy nasycený, ani suchý, jde o vzduch vlhký. Více o tomto pojednává stránka Vlhkost vzduchu.
Adiabatický děj vykládá slovník jako “termodynamický vratný děj v dané soustavě” (v tomto případě ve vzduchu), “probíhající bez výměny tepla mezi soustavou a okolím”.
Použité zdroje
Česká meteorologická společnost (ČMeS), Elektronický meteorologický slovník terminologický a výkladový (eMS), 15.7.2019, dostupné na http://slovnik.cmes.cz.
