Temperatura potencial equivalente

La temperatura potencial equivalente , comúnmente llamada theta-e según su notación habitual , es la temperatura de una parcela de aire de la que habríamos eliminado todo su vapor de agua , mediante un proceso adiabático , y que habríamos reducido al nivel de presión. de 1000 hPa (o 1000 mbar ). ${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}}}$

Definición

El es una combinación del concepto de temperatura equivalente (extracción del calor latente contenido en el vapor de agua) y el de temperatura potencial (adiabáticamente reducir a una presión de referencia). La fórmula para theta-e es: ${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}}}$

${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}} = T _ {\ mathrm {e}} \ left ({\ frac {P_ {0}} {P}} \ right) ^ {\ frac {R} { c_ {\ mathrm {p}}}} = T _ {\ mathrm {e}} \ left ({\ frac {1000 \; \ mathrm {hPa}} {P}} \ right) ^ {k}}$

Como ${\ Displaystyle T _ {\ mathrm {e}} \ approx T + {\ frac {L _ {\ mathrm {v}}} {c _ {\ mathrm {p}}}} r}$

${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}} \ approx \ left (T + {\ frac {L _ {\ mathrm {v}}} {c _ {\ mathrm {p}}}} r \ right) \ left ({\ frac {1000 \; \ mathrm {hPa}} {P}} \ right) ^ {k}}$

O :

${\ Displaystyle T _ {\ mathrm {e}}}$ = temperatura equivalente
$PAG$ = presión
$P_ {0}$ = presión de referencia estándar (1000 hPa)
${\ Displaystyle R = c _ {\ mathrm {p}} -c _ {\ mathrm {v}}}$ = constante específica de aire seco bajo la ley de los gases ideales (287 J / (kg K) )
${\ Displaystyle c _ {\ mathrm {p}}}$ = calor específico del aire seco a presión constante (1004 J / (kg K) )
${\ Displaystyle c _ {\ mathrm {v}} = {5 \ over 7} c _ {\ mathrm {p}}}$ = calor específico del aire seco a volumen constante
$k$ = / $R$ ${\ Displaystyle c _ {\ mathrm {p}} = {2 \ over 7} \ approx 0.286}$
T = temperatura del aire ambiente en el nivel P
r = proporción de mezcla de vapor de agua (g / kg)
${\ Displaystyle L _ {\ mathrm {v}}}$ : coeficiente de calor latente de evaporación (de 2400 kJ / kg ( 25 ° C ) a 2600 kJ / kg ( −40 ° C )).

Conveniente

Obtenemos el Theta-e siguiendo el siguiente procedimiento en un diagrama termodinámico :

Elevamos adiabáticamente (cambio de presión y temperatura sin intercambio de calor con el ambiente) una parcela de aire hasta que su vapor de agua alcanza la temperatura de saturación .
Se permite que todo el vapor de agua se condense mientras continúa elevándose según la curva pseudoadiabática húmeda , que libera calor latente .
Una vez que todo el vapor se ha condensado y eliminado de la parcela, descendemos a lo largo de la curva adiabática seca hasta alrededor de 100 kPa .

Análisis isentrópico

El concepto de temperatura potencial equivalente permite comparar paquetes de aire con diferentes contenidos de humedad y procedentes de diferentes alturas en la masa de aire. Este método se llama análisis isentrópico .

Esto da una medida de la inestabilidad térmica del aire:

Si disminuye con la altitud, tenemos una masa de aire inestable. ${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}}}$
Si permanece igual con la altitud, tenemos una masa de aire neutra ${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}}}$
Si aumenta con la altitud, tenemos una masa de aire estable ${\ Displaystyle \ theta _ {\ mathrm {e}}}$ .

Además, es posible seguir el movimiento de masas de aire gracias a este parámetro. Por ejemplo, un estudio de las masas de aire durante la enorme tormenta de hielo de enero de 1998 en el este de América del Norte mostró que la humedad del Golfo de México tenía su origen en el Atlántico subtropical. Los investigadores encontraron que el aire de la primera precipitación comenzó su viaje en31 de diciembre de 1997alrededor de las 0 a.m. UT en el área de la Bahía de Hudson a una altitud de 300 a 400 hPa , luego se movió hacia el sur, mientras descendía hacia el suelo, y finalmente capturó el calor y la humedad sobre el Golfo de México antes de dirigirse a los Grandes Lagos. El aire que llegó9 de enero, y que causó la precipitación principal, comenzó su caminata en altura más tarde el 31 de diciembrede Groenlandia y la Bahía de Hudson, terminaron cerca de la superficie del mar en el Atlántico frente a las islas de Cabo Verde y luego subieron con circulación atmosférica hacia los Grandes Lagos, pasando al oeste de los Apalaches.

Notas y referencias

(en) MK Yau y RR Rogers , Curso corto de física de nubes , Butterworth-Heinemann,1 st de enero de 1989, 3 e ed. , 304 p. ( ISBN 0-7506-3215-1 , EAN 9780750632157 )
Organización Mundial de Meteorología , “ Análisis isentrópico , ” en Eumetcal (visitada 11 de abril de, 2014 )
(es) John R. Gyakum y Paul J. Roebber , “ La tormenta de hielo 1998, Análisis de un evento a escala planetaria ” , Monthly Weather Review , American Meteorological Society, vol. 129, n o 12,diciembre de 2001, p. 2983-2997 ( DOI 10.1175 / 1520-0493% 282001% 29129% 3C2983% 3ATISAOA% 3E2.0.CO% 3B2 , leer en línea [PDF] )

Ver también

enlaces externos

(en) Explicación de COMET por NCAR
(es) Explicación de la convección