Jaka jest potencjalna temperatura?
Potencjalna temperatura jest wartością teoretyczną stosowaną w meteorologii lub prognozowaniu pogody oraz w oceanografii lub badaniu oceanów. Ta wartość, zwana theta w meteorologii, jest temperaturą, jaką miałaby masa powietrza, gdyby została doprowadzona do standardowego ciśnienia. Ważne jest stosowanie standardowej temperatury, ponieważ powietrze ochładza się na wyższych wysokościach, a oceany na większych głębokościach, co utrudnia bezpośrednie porównanie różnych mas powietrza lub wody.
Równanie stosowane do definiowania potencjalnej temperatury w powietrzu jest znane jako równanie Poissona. Standardowe ciśnienie 29,97 cala rtęci (1000 milibarów) stosuje się w obliczeniach do przeliczenia rzeczywistej temperatury. To równanie pochodzi od Simeona Denisa Poissona, francuskiego matematyka i fizyka, który go rozwinął. Obliczenia zakładają, że żadne ciepło ani masa nie są dodawane ani usuwane podczas konwersji ciśnienia, przy założeniu zwanym adiabatyczną zmianą ciśnienia.
Meteorolodzy przyglądają się masom powietrza poruszającym się po Ziemi i starają się ustalić, jakie efekty wystąpią z czasem. Powietrze ochładza się, gdy podnosi się i nagrzewa, gdy spada, więc porównywanie rzeczywistych temperatur w różnych punktach może powodować błędy w prognozach pogody. Potencjalna temperatura zakłada, że wszystkie masy powietrza znajdują się pod tym samym ciśnieniem, a charakter lub skład masy powietrza nie zmienia się podczas ruchu.
Ten efekt jest również ważny dla spojrzenia na pojedynczą masę powietrza. Gdy masy powietrza krążą, mogą napotykać góry lub zmieniać teren. Jeśli masa powietrza wzrośnie i ostygnie, rzeczywista temperatura powietrza będzie niższa. Potencjalna temperatura ignoruje ten fakt i sprawdza masę powietrza pod ciśnieniem standardowym, aby ustalić, czy zmieniają się charakterystyki masy powietrza.
Czas wygaśnięcia jest terminem zmiany temperatury, która występuje wraz ze wzrostem wysokości. Standardowe tempo upływu w stabilnym powietrzu można oszacować na około 3,5 stopnia F (około 2 stopnie C) na 1000 stóp (300 metrów) wysokości. Niestabilne powietrze, takie jak obszary niskiego ciśnienia z burzami lub zimne i ciepłe fronty, tworzą warunki atmosferyczne, w których nie można wykorzystać szybkości upływu do oszacowania temperatury. Temperatury potencjalnej można użyć do ustandaryzowania tych mas powietrza pod jednym ciśnieniem, co pozwoli na dokonanie porównań.
Ważnym aspektem przy stosowaniu tego obliczenia jest punkt rosy masy powietrza. Badana działka powietrza musi być powietrzem nienasyconym lub powietrzem, które nie ma punktu rosy. Jest to ważne, ponieważ obliczenia zakładają, że żadna masa lub energia nie wchodzi ani nie opuszcza próbki powietrza. Nasycone powietrze może wytworzyć deszcz, który jest utratą masy, co sprawi, że obliczenia te będą bezużyteczne.