Qual é a taxa de lapso?
A maioria das pessoas sabe que balões meteorológicos estão fazendo medições de algum tipo. Nas caixinhas suspensas em balões, uma das medidas tomadas é a taxa de lapso atmosférico: a taxa de diminuição da temperatura com alturas ascendentes. Essas pequenas estações de monitoramento, cada uma menor que uma caixa de sapatos, fazem leituras de temperatura da taxa de lapso duas vezes por dia para dois tipos de taxas de lapso: a taxa de lapsos ambientais e as taxas de lapsos adiabáticos. A taxa de lapso de temperatura é importante na meteorologia, que é a ciência atmosférica responsável por prever mudanças climáticas, estudar estabilidades verticais e monitorar a formação e o comportamento das nuvens.
A taxa de lapso ambiental nunca é fixa, mas varia de tempos em tempos e de lugar para lugar. Quando as medições são feitas em um determinado local e horário, a Organização Internacional da Aviação Civil (ICAO) pode definir uma taxa de lapso padrão internacional, fornecendo leituras que variam com alturas idênticas, pois as camadas de inversão podem causar um aumento reverso da temperatura com alturas ascendentes. Essas leituras da taxa de lapso ambiental em comparação com as taxas adiabáticas secas ou úmidas podem sinalizar estabilidades ou instabilidades importantes a serem conhecidas, pois os pacotes de ar seco não têm o elevador de pacotes de ar úmido.
Uma taxa de lapso adiabático seco (DAR) é encontrada em um pacote de ar que é selado e tem uma massa fixa. Isoladas do ambiente circundante, as pressões de um pacote de ar adiabático seco, tanto dentro como fora, são geralmente compatíveis e a única maneira de alterar a temperatura do pacote é causar mudanças nessas pressões. À medida que um pacote de ar aumenta, ele encontra menos pressão externa do aumento da altitude e sua temperatura esfria. A taxa de expansão de resfriamento de um pacote de ar é conhecida como taxa de lapso adiabático seco. O aumento do resfriamento acaba chegando ao ponto de orvalho, quando a condensação pode começar a formar nuvens. Quando uma parcela de ar desce, as pressões aumentam e o calor provoca energias internas que formam ventos fortes, como os ventos secos de Santa Ana que ocasionalmente descem para queimar Los Angeles, Califórnia, por dias seguidos.
A taxa de lapso adiabático saturado (SAR) varia com a quantidade de umidade no ar. O aumento da altitude esfria e expande os pacotes de ar mais lentamente em bolsas de ar úmidas, à medida que a condensação dentro deles os aquece internamente. A liberação de calor ao formar condensação é um fator no desenvolvimento de tempestades. O ar é estável quando a taxa de lapso ambiental é menor que a taxa de lapso adiabático úmido.
A termodinâmica da atmosfera é expressa em forças adiabáticas secas e úmidas dentro de pacotes de ar e formam a base para previsões meteorológicas. Atmosferas estáveis ocorrem quando a taxa de lapso ambiental é maior que a taxa adiabática seca. Durante os períodos de intenso aquecimento solar da superfície da Terra, uma taxa de lapso superadiabático pode ocorrer no sudoeste dos Estados Unidos em uma fina camada sobre a superfície e é uma condição instável. Da mesma forma, os ventos de neve com efeito de lago que se movem sobre a superfície de um lago criam camadas superficiais super adiabáticas que provocam tempestades, quando há umidade suficiente no ar.