Instabilidade convectiva - Convective instability
Em meteorologia , a instabilidade ou estabilidade convectiva de uma massa de ar refere-se à sua capacidade de resistir ao movimento vertical. Uma atmosfera estável torna o movimento vertical difícil e pequenas perturbações verticais amortecem e desaparecem. Em uma atmosfera instável , os movimentos verticais do ar (como na elevação orográfica , onde uma massa de ar é deslocada para cima à medida que é soprada pelo vento na encosta crescente de uma cordilheira) tendem a se tornar maiores, resultando em fluxo de ar turbulento e atividade convectiva . A instabilidade pode levar a turbulência significativa , nuvens verticais extensas e clima severo , como tempestades .
Mecanismo
O resfriamento e o aquecimento adiabáticos são fenômenos de ascensão ou descida do ar. O ar ascendente se expande e esfria devido à diminuição da pressão do ar à medida que a altitude aumenta. O oposto é verdadeiro para o ar descendente; à medida que a pressão atmosférica aumenta, a temperatura do ar descendente aumenta à medida que é comprimido. Aquecimento adiabático e resfriamento adiabático são termos usados para descrever essa mudança de temperatura.
A taxa de lapso adiabático é a taxa na qual a temperatura de uma massa de ar crescente ou decrescente diminui ou aumenta de acordo com a distância de deslocamento vertical. A taxa de lapso ambiente ou ambiental é a mudança de temperatura no ar (não deslocado) por distância vertical. A instabilidade resulta da diferença entre a taxa de lapso adiabática de uma massa de ar e a taxa de lapso ambiente na atmosfera.
Se a taxa de lapso adiabática for menor do que a taxa de lapso ambiente, uma massa de ar deslocada para cima esfria menos rapidamente do que o ar no qual está se movendo. Conseqüentemente, essa massa de ar se torna mais quente em relação à atmosfera. Como o ar mais quente é menos denso, essa massa de ar tenderia a continuar a aumentar.
Por outro lado, se a taxa de lapso adiabática for maior do que a taxa de lapso ambiente, uma massa de ar deslocada para cima esfria mais rapidamente do que o ar no qual está se movendo. Conseqüentemente, tal massa de ar se torna mais fria em relação à atmosfera. Como o ar mais frio é mais denso, o aumento dessa massa de ar tenderia a ser evitado.
Quando o ar sobe, o ar úmido esfria a uma taxa menor do que o ar seco. Ou seja, para o mesmo movimento vertical ascendente e temperatura inicial, uma parcela de ar úmido será mais quente do que uma parcela de ar seco. Isso ocorre devido à condensação de vapor d'água na parcela de ar devido ao resfriamento por expansão. À medida que o vapor de água se condensa, o calor latente é liberado no ar. O ar úmido tem mais vapor de água do que o ar seco, então mais calor latente é liberado na parcela de ar úmido à medida que sobe. O ar seco não tem tanto vapor de água, portanto, o ar seco esfria a uma taxa mais alta com o movimento vertical do que o ar úmido. Como resultado do calor latente que é liberado durante a condensação do vapor de água, o ar úmido tem uma taxa de lapso adiabática relativamente menor do que o ar seco. Isso torna o ar úmido geralmente menos estável do que o ar seco (ver energia potencial convectiva disponível [CAPE]). A taxa de lapso adiabático seco (para ar insaturado) é de 3 ° C (5,4 ° F) por 1.000 pés verticais (300 m). A taxa de lapso adiabático úmido varia de 1,1 a 2,8 ° C (2,0 a 5,0 ° F) por 1.000 pés verticais (300 m).
A combinação de umidade e temperatura determina a estabilidade do ar e o clima resultante. O ar frio e seco é muito estável e resiste ao movimento vertical, o que leva a um clima bom e geralmente claro. A maior instabilidade ocorre quando o ar está úmido e quente, como nas regiões tropicais no verão. Normalmente, as tempestades aparecem diariamente nessas regiões devido à instabilidade do ar circundante.
A taxa de lapso ambiente difere em diferentes condições meteorológicas, mas, em média, é de 2 ° C (3,6 ° F) por 1.000 pés verticais (300 m).
Veja também
- Camada convectiva livre (FCL)
- Índice levantado (LI)
- Instabilidade simétrica condicional (CSI)