Кіріспе

Ауа массасының тік қозғалысқа қарсы тұру қабілеті осы құбылыстың жалпы талқылауы метеорологияда конвективті тұрақсыздық немесе ауа массасының тұрақтылығы оның тік қозғалысқа қарсы тұру қабілетіне қатысты. Тұрақты атмосферада тік қозғалыс қиындатылады, ал шағын тік бұзылулар суға кетеді және жоғалады. Тұрақсыз атмосферада вертикальды ауа қозғалысы (мысалы, орографиялық көтеруде, ауа массасы тау жиегінің көтерілу қарсаңында желмен көтерілген кезде жоғары қарай ығысады) үлкен болады, нәтижесінде турбулентті ауа ағыны және конвекциялық белсенділік пайда болады. Тұрақсыздық айтарлықтай турбулентті, кең көлемді тік бұлттарды және күн күркіреуі сияқты қатал ауа райын тудыруы мүмкін.

Механизм

Адиабатикалық салқындату және жылыту - ауаның көтерілуі немесе төмендеуі. Ауаның жоғарылауы биіктік өскен сайын ауа қысымының төмендеуіне байланысты кеңейіп, суытылады. Ауаның төмендеуімен керісінше болады; атмосфералық қысым артқанымен, ауаның төмендеу температурасы қысылған сайын артады. Адиабатикалық қыздыру және адиабатикалық салқындату - бұл температураның өзгеруін сипаттау үшін қолданылатын терминдер. Адиабатикалық ауытқу жылдамдығы - көтеріліп немесе төмендеп бара жатқан ауа массасының температурасы тік ауытқу қашықтығына қарай төмендейді немесе көтеріледі. Қоршаған ортаның немесе қоршаған ортаның лапс жылдамдығы - (ауыспайтын) ауаның вертикальдық қашықтық бойынша температурасының өзгеруі. Тұрақсыздық ауа массасының адиабатикалық құлдырау жылдамдығы мен атмосферадағы қоршаған құлдырау жылдамдығының айырмашылығынан туындайды. Егер адьябатикалық шалу жылдамдығы қоршаған ортаның шалу жылдамдығынан төмен болса, жоғары қарай ығыстырылған ауа массасы қозғалатын ауаға қарағанда аз жылдамдықпен салқындатылады. Сондықтан мұндай ауа массасы атмосфераға қарағанда жылырақ болады. Жылы ауаның тығыздығы төмен болғандықтан, мұндай ауа массасы жоғарылай береді. Керісінше, егер адьябаттық шалу жылдамдығы қоршаған ортаның шалу жылдамдығынан жоғары болса, жоғары қарай ығыстырылған ауа массасы қозғалатын ауадан тез суытылады. Сондықтан мұндай ауа массасы атмосфераға қарағанда салқын болады. Салқын ауа тығыз болғандықтан, мұндай ауа массасының көтерілуіне қарсы тұрудың мүмкіндігі болады. Ауа көтерілгенде конденсация болған ылғалды ауа құрғақ ауаға қарағанда (конденсация әлі пайда болмаған ылғалды ауаны қоса алғанда) төмен жылдамдықпен салқындайды. Яғни, жоғары қарай тік қозғалыс және бастапқы температурада ылғалды ауаның бір бөлігі құрғақ ауаның бір бөлігінен жылы болады. Бұл ауа бөліктерінің су буының экспансиялық салқындатудан пайда болған конденсациясына байланысты. Су буы ыдырайтын кезде ауаның бөлінісіне жасырын жылу бөлінеді. Ылғалды ауаның құрғақ ауаға қарағанда су буы көп, сондықтан жоғары көтерілген сайын ылғалды ауаның бөліктеріне көбірек жасырын жылу бөлінеді. Құрғақ ауада су буы көп болмайды, сондықтан құрғақ ауа ылғалды ауаға қарағанда тік қозғалыспен тез суытылады. Су буының конденсациясы кезінде шығарылатын жасырын жылудың нәтижесінде ылғалды ауаның адиабатикалық үзілу жылдамдығы құрғақ ауаға қарағанда салыстырмалы түрде төмен. Бұл ылғалды ауаны әдетте құрғақ ауаға қарағанда тұрақсыз етеді (конвективті қол жетімді потенциалдық энергияны [CAPE] қараңыз). Құрғақ адиабатикалық шалу жылдамдығы (қанықпаған ауа үшін) 1000 вертикальдық футқа (300 м) тең. Ылғалды адиабатикалық шалу жылдамдығы 1000 вертикаль аяққа (300 м) шалады. Ылғалдылық пен температураның үйлесімі ауаның тұрақтылығын және ауа райының қалыптасуын анықтайды. Салқын, құрғақ ауа өте тұрақты және тік қозғалуға қарсы тұрады, бұл жақсы және жалпы таза ауа райына әкеледі. Ең үлкен тұрақсыздық ауа ылғалды және жылы болған кезде, жазда тропикалық аймақтарда. Әдетте, бұл аймақтарда күн сайын найзағайлар пайда болады, себебі қоршаған ауаның тұрақсыздығы. Айналадағы ауа райының өзгеру жиілігі әр түрлі метеорологиялық жағдайларда әртүрлі, бірақ орташа есеппен 1000 вертикаль аяққа (300 м) тең.

Төменгі тропосфералық тұрақтылық

Төменгі тропосфералық тұрақтылық (көбінесе LTS деп аталады) - атмосфералық физикада жиі қолданылатын метеорологиялық параметр. Ол Жер бетіндегі белгілі бір жерде есептеледі және 700 hPa қысым деңгейіндегі ауа бөліктерінің ықтимал температурасы және жер бетіндегі ықтимал температура ретінде анықталады. Ол алғаш рет жер бетіндегі планеталық шекаралық қабатты шектейтін инверсияның күшін қарапайым, бірақ пайдалы өлшеуіш ретінде енгізілді, сондай-ақ берілген жерде ауа бағанының конвекциялық тұрақтылығының деңгейін көрсетеді. Теріс LTS аймақтарында атмосфераның ортасына қарағанда жер бетінде температураның жоғары болуы мүмкін, бұл ауа бағанын тұрақсыз етеді және конвекцияны ынталандырады. Дегенмен, тұрақтылықты өлшеудің негізгі шектеулері бар, ол ауаның термодинамикалық қасиеттерін (қанығу араласқыштығы және сондықтан төменгі тропосферадағы адиабаттардың пішіні) ескермейді. Содан бері тұрақтылықтың неғұрлым жетілдірілген өлшемі жасалды, ол төменгі тропосферадағы ауаның термодинамикалық қасиеттеріне көбірек көңіл бөлетін, болжамды инверсиялық күш деп аталады.