planetarisk grænselag
de lavere niveauer af troposfæren påvirkes normalt stærkt af jordens overflade. Dette underlag, kendt som det planetariske grænselag, er det område i atmosfæren, hvor overfladen påvirker temperatur, fugt og vindhastighed gennem den turbulente overførsel af masse. Som et resultat af overfladefriktion er Vind i det planetariske grænselag normalt svagere end ovenfor og har tendens til at blæse mod områder med lavt tryk., Af denne grund, det planetariske grænselag er også blevet kaldt et Ekman-lag, for den svenske oceanograf Vagn .alfrid Ekman, en pioner i undersøgelsen af adfærden hos vinddrevne havstrømme.
under klare, solrige himmel over land har det planetariske grænselag en tendens til at være relativt dybt som et resultat af solens opvarmning af jorden og den resulterende generation af konvektiv turbulens. I løbet af sommeren kan det planetariske grænselag nå højder på 1 til 1, 5 km (0.,6 til 1 mile) over landoverfladen—for eksempel i det fugtige østlige USA—og op til 5 km (3 miles) i den sydvestlige ørken. Under disse betingelser, når umættet luft stiger og ekspanderer, falder temperaturen ved den tørre adiabatiske bortfaldshastighed (9,8 C C pr.kilometer, eller omtrent 23 F F pr. kilometer) gennem det meste af grænselaget. I nærheden af Jordens opvarmede overflade falder lufttemperaturen superadiabatisk (med en bortfaldshastighed, der er større end den tørre adiabatiske bortfaldshastighed)., I modsætning hertil har turbulensen en tendens til at ophøre under klare, rolige nætter, og radiationskøling (nettotab af varme) fra overfladen resulterer i en lufttemperatur, der stiger med højden over overfladen.
når hastigheden af temperaturfald med højden overstiger den adiabatiske bortfaldshastighed for et område af atmosfæren, genereres turbulens. Dette skyldes den konvektive væltning af luften, når den varmere luft på lavere niveau stiger og blandes med den køligere luft højt., I denne situation, da miljøfaldet er større end den adiabatiske bortfaldshastighed, forbliver en stigende luftpakke varmere end den omgivende omgivende luft, selvom pakken både køler og udvider. Bevis for denne væltning produceres i form af bobler eller hvirvler af varmere luft. De større bobler har ofte tilstrækkelig flydende energi til at trænge ind i toppen af grænselaget. Den efterfølgende hurtige luftforskydning bringer luft fra højt ind i grænselaget og derved uddyber laget., Under disse forhold med atmosfærisk ustabilitet afkøles luften i henhold til den miljømæssige bortfaldshastighed hurtigere end den stigende luft køler ved den adiabatiske bortfaldshastighed. Luften over grænselaget erstatter den stigende luft og undergår kompressionsopvarmning, når den falder ned. Som et resultat opvarmer denne medrivede luft grænselaget.
de konvektive boblers evne til at bryde igennem toppen af grænselaget afhænger af den miljømæssige bortfaldshastighed højt., Den opadgående bevægelse af penetrerende bobler vil falde hurtigt, hvis pakken hurtigt bliver køligere end det omgivende miljø, der omgiver det. I denne situation bliver luftpakken mindre flydende med yderligere stigning. Højden, som grænselaget opnår på en solskinsdag, påvirkes derfor stærkt af intensiteten af overfladeopvarmning og miljøfaldet lige over grænselaget., Jo hurtigere en stigende turbulent boble afkøles over grænselaget i forhold til den omgivende luft, jo lavere er chancen for, at efterfølgende turbulente bobler trænger langt over grænselaget. Toppen af dagtimerne grænselaget betegnes som den blandede lag inversion.
på klare, rolige nætter resulterer strålekøling i en temperaturstigning med højden. I denne situation, kendt som en natlig inversion, undertrykkes turbulens af den stærke termiske stratificering. Termisk stabile forhold opstår, når varmere luft ligger over køligere, tættere luft., Over fladt terræn kan en næsten laminær vindstrøm (et mønster, hvor vind fra et øverste lag let glider forbi vind fra et nedre lag) resultere. Dybden af det strålingskølede lag af luft afhænger af en række faktorer, såsom fugtindholdet i luften, jord-og vegetationskarakteristika og terrænkonfiguration. I et ørkenmiljø, for eksempel, har den natlige inversion tendens til at findes i større højder end i et mere fugtigt miljø., Inversionen i mere fugtige miljøer forekommer i en lavere højde, fordi mere langbølgestråling udsendt af overfladen absorberes af adskillige tilgængelige vandmolekyler og genmonteres tilbage mod overfladen. Som et resultat forhindres de lavere niveauer af troposfæren i at afkøle hurtigt. Hvis luften er fugtig, og der forekommer tilstrækkelig køling nær overfladen, vanddamp kondenseres til det, der kaldes ” strålingståge.”