Konvekcija ir termins, kuru diezgan bieži dzirdēsit meteoroloģijā. Laika apstākļos tas raksturo siltuma un mitruma vertikālo transportu atmosfēra, parasti no siltāka laukuma (virsmas) līdz vēsākam (augšējais).
Kaut arī vārdu "konvekcija" dažreiz lieto aizstāt ar "pērkona negaiss", atcerieties, ka pērkona negaiss ir tikai viens konvekcijas veids!
No jūsu virtuves gaisā
Pirms mēs vērsīsimies pie konvekcijas atmosfērā, apskatīsim piemēru, kas jums varētu būt pazīstamāks - vārāmā ūdens katlā. Kad ūdens vārās, katla apakšā karstais ūdens paceļas līdz virsmai, kas noved pie karsēta ūdens burbuļiem un dažreiz uz virsmas tvaika. Tas pats ar konvekciju gaisā, izņemot gaisu (šķidrumu), kas aizstāj ūdeni.
Konvekcijas procesa soļi
Konvekcijas process sākas saullēktā un turpinās šādi:
- Saules starojums atsitās pret zemi, to sildot.
- Palielinoties zemes temperatūrai, caurlaidība (siltuma pārnešana no vienas vielas uz otru) silda gaisa slāni tieši virs tā.
- Tā kā neauglīgās virsmas, piemēram, smiltis, klintis un bruģis, kļūst siltākas nekā virs zemes, ko klāj ūdens vai veģetācija, gaiss virspusē un tās tuvumā karsējas nevienmērīgi. Tā rezultātā dažas kabatas sasilst ātrāk nekā citas.
- Ātrākas sasilšanas kabatas kļūst mazāk blīvas nekā vēsāks gaiss, kas tos ieskauj, un tās sāk celties. Šīs augošās kolonnas vai straumēm gaisa tiek saukti par "termāliem". Gaisam paaugstinoties, siltums un mitrums atmosfērā tiek novadīts augšup (vertikāli). Jo spēcīgāka ir virsmas karsēšana, jo spēcīgāka un augstāka atmosfērā ir konvekcija. (Tāpēc konvekcija ir īpaši aktīva karstā laikā vasara pēcpusdienās.)
Pēc šī galvenā konvekcijas procesa pabeigšanas var notikt virkne scenāriju, katrs no tiem veido atšķirīgu laikapstākļu veidu. Viņu nosaukumam bieži pievieno terminu "konvektīvs", jo konvekcija "lec" sāk to attīstību.
Konvekcijas mākoņi
Turpinot konvekciju, gaiss atdziest, sasniedzot zemāku gaisa spiedienu un var sasniegt punktu, kur ūdens tvaiki tajā kondensējas un veidojas (jūs uzminējāt) a gubu mākoņi tā augšgalā! Ja gaiss satur daudz mitruma un ir diezgan karsts, tas turpinās augt vertikāli un kļūs par augošu gubu vai gubu.
Gumijas, stiprs gubu, Cumulonimbus un Altocumulus Castellanus mākoņi ir visi redzamie konvekcijas veidi. Tie ir arī visi "mitras" konvekcijas piemēri (konvekcija, kurā liekā ūdens tvaiki augošajā gaisā kondensējas, veidojot mākoni). Konvekciju, kas notiek bez mākoņu veidošanās, sauc par "sausu" konvekciju. (Sausas konvekcijas piemēri ir konvekcija, kas notiek saulainās dienās, kad gaiss ir sauss, vai konvekcija, kas notiek agri dienā pirms apkures ir pietiekami spēcīga, lai veidotu mākoņus.)
Konvekcijas nokrišņi
Ja konvektīviem mākoņiem ir pietiekami daudz mākoņu pilienu, tie radīs konvektīvus nokrišņus. Pretstatā nekonvektīviem nokrišņiem (kas rodas, ja gaiss tiek pacelts ar spēku), konvektīviem nokrišņiem ir nepieciešama nestabilitāte vai gaisa spēja patstāvīgi turpināt pieaugt. Tas ir saistīts ar zibens, pērkonu un sprādzieniem spēcīgs lietus. (Nekonvekcijas nokrišņu gadījumā lietus intensitāte nav tik intensīva, bet tas ilgst ilgāk un rada vienmērīgāku nokrišņu daudzumu.)
Konvekcijas vēji
Viss konvekcijas ceļā celtais gaiss jāsabalansē ar vienādu grimstošā gaisa daudzumu citur. Pieaugot sakarsētajam gaisam, tā vietā aizplūst gaiss no citurienes. Mēs šo gaisa līdzsvarojošo kustību izjūtam kā vēju. Konvekcijas vēju piemēri ir foehns un jūras vēsmas.
Konvekcija uztur mūs atdzist virszemes iemītniekus
Papildus iepriekš minēto laika apstākļu radīšanai konvekcija kalpo arī citam mērķim - tā noņem lieko siltumu no zemes virsmas. Bez tā ir aprēķināts, ka vidējā virszemes gaisa temperatūra uz zemes būtu kaut kur ap 125 ° F, nevis pašreizējā apdzīvojamā 59 ° F.
Kad apstājas konvekcija?
Tikai tad, kad siltā, augošā gaisa kabata būs atdzisusi līdz tādai pašai apkārtējā gaisa temperatūrai, tā pārstāj celties.