de atmosfeer van de aarde is natuurlijk niet isothermisch. De temperatuur daalt met de hoogte. De temperatuur lapse tarief in een atmosfeer is de snelheid van daling van de temperatuur met hoogte; dat wil zeggen, het is-dT / dz.
een adiabatische atmosfeer is een atmosfeer waarin P/ργ Niet varieert met de hoogte. In een dergelijke atmosfeer, als een klomp lucht adiabatisch naar een hoger niveau wordt verplaatst, zullen de druk en de dichtheid zodanig veranderen dat P/ργ constant is – en gelijk zal zijn aan de omgevingsdruk en de dichtheid op de nieuwe hoogte., Voor een dergelijke atmosfeer is het mogelijk om de snelheid te berekenen waarbij de temperatuur afneemt met de hoogte – de adiabatische lapsesnelheid. We zullen deze berekening uitvoeren en kijken hoe deze zich verhoudt tot de werkelijke vervalpercentages.
zoals in Paragraaf 8.7 is de voorwaarde voor hydrostatisch evenwicht
\
aangezien we proberen een relatie tussen T en z te vinden voor een adiabatische atmosfeer (d.w.z. een waarin P / ργ Niet varieert met de hoogte), moeten we de adiabatische relaties tussen P en T en tussen ρ en T.,
Deze zijn gemakkelijk te vinden uit de adiabatische relatie tussen P en ρ:
\
en de ideale gasvergelijking van toestand:
\
Elimineer p:
Elimineer ρ:
\
waarvan
\
\
Dit is onafhankelijk van temperatuur.
als je de gemiddelde Molaire massa voor lucht op 28,8 kg kmol−1, en g op 9,8 m s−2 voor gematigde breedtegraden, krijg je voor de adiabatische lapse rate voor droge lucht -9,7 K km-1., De aanwezigheid van waterdamp in vochtige lucht vermindert de gemiddelde waarde van µ (en dus de adiabatische lapse rate), en de werkelijke lapse rate is meestal iets lager dan de berekende adiabatische lapse rate, zelfs voor vochtige lucht. (De aanwezigheid van waterdamp verhoogt ook licht de waarde van γ. Dit zou resulteren in een iets grotere lapse rate, maar het effect is niet zo groot als de vermindering in lapse rate veroorzaakt door de grotere waarde van µ. Probeer wat cijfers om jezelf hiervan te overtuigen.,) De Internationale Burgerluchtvaartorganisatie Standard Atmosphere neemt de lapse rate in de troposfeer (eerste 11 km)op -6,3 K km−1. Wat gebeurt er als de werkelijke lapse rate sneller is dan de adiabatische lapse rate? Als je je een klomp lucht voorstelt die adiabatisch naar een hoger niveau wordt verplaatst, zal zijn druk en dichtheid veranderen zodat P/Pγ constant is, en zal het zich dan in een gebied bevinden waar zijn nieuwe dichtheid minder is dan de nieuwe omgevingsdichtheid. Bijgevolg zal het blijven stijgen, en de atmosfeer zal convectief onstabiel zijn, en er zal een storm volgen., De atmosfeer is stabiel zolang de werkelijke lapse rate lager is dan de adiabatische lapse rate (die wordt verminderd in vochtige lucht) onstabiel is als de werkelijke lapse rate groter is dan de adiabatische lapse rate.