Konvektion och väder

Konvektion är en term du kommer att höra ganska ofta i meteorologin. I väder beskriver den den vertikala transporten av värme och fukt i atmosfären, vanligtvis från ett varmare område (ytan) till en svalare (högt).

Medan ordet "konvektion" ibland används omväxlande med "åskväder", kom ihåg att åskväder endast är en typ av konvektion!

Från ditt kök till luften

Innan vi undersöker atmosfärisk konvektion, låt oss titta på ett exempel du kanske är mer bekant med - en kokande vattenkokare. När vatten kokar upp, stiger varmt vatten i botten av potten till ytan, vilket leder till bubblor med uppvärmt vatten och ibland ånga på ytan. Det är samma sak som konvektion i luften förutom att luft (en vätska) ersätter vattnet. 

Steg till konvektionsprocessen

Konvektionsprocessen börjar vid soluppgången och fortsätter enligt följande:

1. Solens strålning träffar marken och värmer upp den. 
2. När markens temperatur värms upp värmer det luftlagret direkt ovanför det genom ledning (överföring av värme från ett ämne till ett annat).
3. Eftersom karga ytor som sand, stenar och trottoar blir varmare snabbare än marken täckt av vatten eller vegetation, värmer luft vid och nära ytan ojämnt. Som ett resultat värms vissa fickor snabbare än andra.
4. De snabbare uppvärmningsfickorna blir mindre täta än den kallare luften som omger dem och de börjar stiga. Dessa stigande kolumner eller luftströmmar kallas "termaler". När luften stiger transporteras värme och fukt uppåt (vertikalt) ut i atmosfären. Ju starkare ytvärme, desto starkare och högre upp i atmosfären sträcker sig konvektionen. (Det är därför konvektion är särskilt aktiv på varma eftermiddagar.)

Efter att denna huvudsakliga konvektionsprocess är klar, finns det ett antal scenarier som kan hända, var och en som bildar en annan vädertyp. Uttrycket "konvektiv" läggs ofta till deras namn eftersom konvektion "hoppar börjar" deras utveckling.

Konvektiva moln

När konvektionen fortsätter kyls luften när den når lägre lufttryck och kan komma till den punkt där vattenångan i den kondenserar och bildar (du gissade det) ett cumulusmoln på toppen! Om luften innehåller mycket fukt och är ganska varm, kommer den att fortsätta växa vertikalt och kommer att bli en högre cumulus eller en cumulonimbus.

Cumulus, höga cumulus, Cumulonimbus och Altocumulus Castellanus moln är alla synliga former av konvektion. De är också alla exempel på "fuktig" konvektion (konvektion där överskottet av vattenånga i den stigande luften kondenserar för att bilda ett moln). Konvektion som sker utan molnbildning kallas "torr" konvektion. (Exempel på torr konvektion inkluderar konvektion som inträffar på soliga dagar när luft är torr, eller konvektion som inträffar tidigt på dagen innan uppvärmningen är tillräckligt stark för att bilda moln.)

Convective Precipitation

Om konvektiva moln har tillräckligt med molndroppar ger de konvektiv nederbörd. Till skillnad från icke-konvektiv nederbörd (vilket resulterar när luft lyfts med våld) kräver konvektiv nederbörd instabilitet eller förmågan för luft att fortsätta stiga på egen hand. Det är förknippat med blixt, åska och brister av kraftigt regn. (Icke-konvektiva nederbörd har mindre intensiva regnvärden men håller längre och ger en stadigare nederbörd.)

Konvektiva vindar

All stigande luft genom konvektion måste balanseras med en lika stor mängd sjunkande luft någon annanstans. När den uppvärmda luften stiger, flyter luft från någon annanstans för att ersätta den. Vi känner denna balansering av luft som vind. Exempel på konvektiv vind inkluderar foehns och havsbris.

Konvektion håller oss yta Dwellers cool

Förutom att skapa ovannämnda väderhändelser tjänar konvektion ett annat syfte - det tar bort överskottsvärme från jordens yta. Utan det har det beräknats att den genomsnittliga ytluftstemperaturen på jorden skulle vara någonstans runt 125 ° F snarare än den nuvarande bebodda 59 ° F.

När stoppar konvektion?

Först när fickan med varm, stigande luft har svalnat till samma temperatur som den omgivande luften kommer den att sluta stiga.