Was ist die potentielle Temperatur?
Die potenzielle Temperatur ist ein theoretischer Wert, der in der Meteorologie oder Wettervorhersage sowie in der Ozeanographie oder in der Untersuchung von Ozeanen verwendet wird. Dieser Wert, in der Meteorologie Theta genannt, ist die Temperatur, die eine Luftmasse haben würde, wenn sie auf einen Standarddruck gebracht würde. Bei der Verwendung einer Standardtemperatur ist es wichtig, dass die Luft in größeren Höhen und die Ozeane in größeren Tiefen abkühlt, was den direkten Vergleich verschiedener Luft- oder Wassermassen erschwert.
Eine Gleichung, die zur Definition der potentiellen Temperatur in Luft verwendet wird, ist als Poisson-Gleichung bekannt. Der Standarddruck von 29,97 Zoll Quecksilbersäule (1000 Millibar) wird in einer Berechnung verwendet, um die tatsächliche Temperatur umzurechnen. Diese Gleichung ist nach Simeon Denis Poisson benannt, einem französischen Mathematiker und Physiker, der sie entwickelt hat. Die Berechnung geht davon aus, dass während der Druckumwandlung keine Wärme oder Masse hinzugefügt oder entfernt wird. Diese Annahme wird als adiabatische Druckänderung bezeichnet.
Meteorologen betrachten Luftmassen, die sich auf der Erde bewegen, und versuchen zu bestimmen, welche Auswirkungen sie im Laufe der Zeit haben werden. Luft kühlt sich beim Aufsteigen ab und erwärmt sich beim Abfallen. Wenn Sie also die tatsächlichen Temperaturen an verschiedenen Punkten vergleichen, kann dies zu Fehlern bei der Wettervorhersage führen. Die potentielle Temperatur setzt voraus, dass alle Luftmassen den gleichen Druck haben und dass sich der Charakter oder die Zusammensetzung der Luftmasse bei ihrer Bewegung nicht ändert.
Dieser Effekt ist auch wichtig für die Betrachtung einer einzelnen Luftmasse. Während die Luftmassen zirkulieren, können sie auf Berge treffen oder das Gelände wechseln. Wenn eine Luftmasse steigt und abkühlt, ist die tatsächliche Lufttemperatur niedriger. Die potenzielle Temperatur ignoriert diese Tatsache und untersucht die Luftmasse mit dem Standarddruck, um festzustellen, ob sich die Eigenschaften der Luftmasse ändern.
Die Abfallrate ist der Begriff für die Änderung der Temperatur, die mit zunehmender Höhe auftritt. Die Standardabnahmerate in stabiler Luft kann auf ungefähr 3,5 Grad F (ungefähr 2 Grad C) pro 1000 Fuß (300 Meter) Höhe geschätzt werden. Instabile Luft wie Niedrigdruckgebiete mit Stürmen oder Kalt- und Warmfronten schaffen atmosphärische Bedingungen, bei denen die Abfallrate nicht für Temperaturschätzungen verwendet werden kann. Die potentielle Temperatur kann verwendet werden, um diese Luftmassen bei einem einzigen Druck zu standardisieren, wodurch Vergleiche möglich werden.
Ein wichtiger Gesichtspunkt bei dieser Berechnung ist der Taupunkt der Luftmasse. Das Luftpaket, das in Betracht gezogen wird, muss ungesättigte Luft oder Luft sein, die sich nicht an ihrem Taupunkt befindet. Dies ist wichtig, da bei der Berechnung davon ausgegangen wird, dass keine Masse oder Energie in die Luftprobe gelangt oder diese verlässt. Luft, die gesättigt ist, kann Regen erzeugen. Dies ist ein Massenverlust, der diese Berechnung unbrauchbar macht.