Planetarisk grensesjikt

Den lavere nivåer av troposfæren er vanligvis sterkt påvirket av Jordens overflate. Dette sublayer, kjent som planetarisk grensesjikt, er den regionen i atmosfæren der overflaten påvirker temperatur, fuktighet og vindhastighet gjennom turbulente overføring av masse. Som et resultat av overflaten friksjon, vind i planetarisk grensesjikt er vanligvis svakere enn ovenfor, og har en tendens til å blåse mot områder med lavt trykk., På grunn av dette, planetarisk grensesjikt har også blitt kalt en Ekman-laget, for svenske oseanografen Vagn Walfrid Ekman, en pioner i studiet av atferd av vind-drevet havstrømmer.

Under klare, solfylte himmelen over land, planetarisk grensesjikt har en tendens til å være relativt dypt som en følge av oppvarming av bakken av Solen og de påfølgende generasjon av konvektiv turbulens. I løpet av sommeren, planetarisk grensesjikt kan nå høyder på 1 til 1,5 km (0.,6 til 1 mile) over landet overflaten—for eksempel, i de fuktige østlige Usa—og opp til 5 km (3 km) i den sørvestlige ørkenen. Under disse forholdene, når umettet luft stiger og utvider temperaturen synker på tørre adiabatic lapse rate (9.8 °C per kilometer, eller ca 23 °F per mil) gjennom det meste av grenselaget. I nærheten Earth oppvarmede overflaten, luft temperaturen synker superadiabatically (på en lapse rate større enn den tørre adiabatic lapse rate)., I kontrast, i klare, rolige netter, turbulens har en tendens til å slutte, og radiational kjøling (netto tap av varme) fra overflaten resultater i en luft temperaturen øker med høyden over overflaten.

Når frekvensen av temperaturen synker med høyden overskrider adiabatic lapse rate for en region av atmosfæren, turbulens er generert. Dette er på grunn av konvektiv velte av luft som er varmere lavere nivå luft stiger opp og blandes med kjøligere luft aloft., I denne situasjonen, siden de miljømessige lapse rate er større enn adiabatic lapse rate, en stigende pakke av luften er fortsatt varmere enn den omkringliggende luften, selv om pakken er både kjøling og utvide. Bevis på dette velte er produsert i form av bobler, eller bakevjer av varmere luft. De større bobler ofte har tilstrekkelig oppdrift energi til å trenge inn i toppen av grenselaget. Den påfølgende raske air vekt bringer luft fra aloft i grenselaget, og dermed dypere lag., Under disse forholdene av atmosfærisk ustabilitet, air aloft kjøler i henhold til miljø-lapse rate raskere enn den stigende luften kjøles på adiabatic lapse rate. Luften over grenselaget erstatte den stigende luften og gjennomgår compressional oppvarmingen som det går ned. Som et resultat, er dette innblanda i luft varmer opp grenselag.

evne til konvektiv bobler å bryte gjennom toppen av grenselaget avhenger av miljø-lapse rate aloft., Den oppadgående bevegelse av penetrative bobler vil avta raskt hvis pakken raskt blir kaldere enn omgivelsene som omgir det. I denne situasjonen, air parcel vil bli mindre spenstig med ytterligere stigning. Høyden som grenselaget oppnår på en solrik dag, er derfor sterkt påvirket av intensiteten av overflaten oppvarming og miljø-lapse rate like over grenselaget., Jo raskere en stigende turbulent boble kjøler over grenselaget i forhold til den omkringliggende luften, jo lavere er sjansen for at påfølgende turbulent bobler vil trenge langt over grenselaget. Øverst på dagtid grensesjikt er referert til som den mixed-lag vending.

På klare, rolige netter, radiational kjøling resultater i et temperaturen øker med høyden. I denne situasjonen, kjent som en natt inversjon, turbulens er undertrykt av den sterke termisk stratifisering. Termisk stabile forhold oppstår når varmere luft overlies kjøligere, tettere luft., Over flatt terreng, en nesten laminær vind flyt (et mønster der vind fra et øvre lag lett kan gli forbi vind fra et lavere lag), kan resultatet. Dybden av radiationally avkjølt lag av luft er avhengig av en rekke faktorer, slik som fuktighet i luft, jord og vegetasjon egenskaper og terreng, konfigurasjon. I en ørken miljø, for eksempel, den nattlige inversjon har en tendens til å bli funnet på større høyder enn i en mer fuktig miljø., Det inversjon i mer fuktige miljøer oppstår på en lavere høyde fordi flere lange-wave-stråling ved overflaten er absorbert av mange tilgjengelige vannmolekyler og reemitted tilbake mot overflaten. Som et resultat, lavere nivåer av troposfæren er forhindret fra kjøling raskt. Hvis luften er fuktig og tilstrekkelig nær overflaten kjøling skjer, vanndamp vil kondensere til det som er kalt «stråling tåke.”