planetariskt gränsskikt
de lägre nivåerna av troposfären påverkas vanligtvis starkt av jordens yta. Detta sublayer, känt som det planetariska gränsskiktet, är det område av atmosfären där ytan påverkar temperatur, fukt och Vindhastighet genom den turbulenta överföringen av massa. Som ett resultat av ytfriktion är vindar i det planetariska gränsskiktet vanligtvis svagare än ovan och tenderar att blåsa mot områden med lågt tryck., Av denna anledning har det planetariska gränsskiktet också kallats ett Ekman-lager, för den svenska oceanografen Vagn Walfrid Ekman, en pionjär i studien av vinddrivna havsströmmars beteende.
under klara, soliga himmel över land tenderar det planetariska gränsskiktet att vara relativt djupt som ett resultat av uppvärmningen av marken av solen och den resulterande generationen konvektiv turbulens. Under sommaren kan planetgränsskiktet nå höjder på 1 till 1,5 km (0.,6 till 1 mil) ovanför markytan-till exempel i fuktiga östra USA-och upp till 5 km (3 miles) i sydvästra öknen. Under dessa förhållanden, när omättad luft stiger och expanderar, minskar temperaturen vid den torra adiabatiska lapse-hastigheten (9,8 °C per kilometer eller ungefär 23 °F per mil) under det mesta av gränsskiktet. Nära jordens uppvärmda yta minskar lufttemperaturen superadiabatiskt (med en lapse-hastighet som är större än den torra adiabatiska lapse-hastigheten)., Däremot, under klara, lugna nätter, tenderar turbulens att upphöra, och radiational kylning (nettoförlust av värme) från ytan resulterar i en lufttemperatur som ökar med höjd över ytan.
När temperaturminskningen med höjd överstiger den adiabatiska bortfallshastigheten för en del av atmosfären genereras turbulens. Detta beror på den konvektiva störningen av luften när den varmare lägre nivån luften stiger och blandas med den kallare luften., I denna situation, eftersom den miljömässiga bortfallshastigheten är större än den adiabatiska bortfallshastigheten, förblir ett stigande luftpaket varmare än den omgivande luften, även om paketet både kyler och expanderar. Bevis på denna vältning produceras i form av bubblor, eller virvlar, av varmare luft. De större bubblorna har ofta tillräcklig flytande energi för att tränga in i gränsskiktets övre del. Den efterföljande snabba luftförskjutningen ger luft från väft in i gränsskiktet och därigenom fördjupar skiktet., Under dessa förhållanden av atmosfärisk instabilitet, luften aloft kyler enligt miljöavvikelse hastighet snabbare än den stigande luften kyler vid adiabatiska förfallodatum. Luften ovanför gränsskiktet ersätter den stigande luften och genomgår kompressionsuppvärmning när den faller ner. Som ett resultat värmer denna entrained luft gränsskiktet.
de konvektiva bubblarnas förmåga att bryta sig igenom gränsskiktets övre del beror på den miljömässiga bortfallshastigheten., Den uppåtgående rörelsen av penetrerande bubblor kommer att minska snabbt om paketet snabbt blir svalare än den omgivande miljön som omger den. I denna situation blir luftpaketet mindre flytande med ytterligare uppstigning. Den höjd som gränsskiktet uppnår på en solig dag påverkas därför starkt av intensiteten av ytvärme och miljöförlusten strax ovanför gränsskiktet., Ju snabbare en stigande turbulent bubbla kyler över gränsskiktet i förhållande till den omgivande luften, desto lägre är chansen att efterföljande turbulenta bubblor tränger in långt över gränsskiktet. Toppen av dagtidsgränsskiktet kallas den blandade skiktets inversion.
på klara, lugna nätter resulterar strålningskylning i en temperaturökning med höjd. I denna situation, känd som en nattlig inversion, undertrycks turbulens av den starka termiska stratifieringen. Termiskt stabila förhållanden uppstår när varmare luft överlagrar svalare, tätare luft., Över platt terräng kan ett nästan laminärt vindflöde (ett mönster där vindar från ett övre lager enkelt glider förbi vindar från ett lägre lager) resultera. Djupet av det radiatiskt kylda luftskiktet beror på en mängd olika faktorer, såsom fukthalten i luften, jord-och vegetationsegenskaper och terrängkonfiguration. I en ökenmiljö, till exempel, tenderar den nattliga inversionen att hittas i högre höjder än i en fuktigare miljö., Inversionen i fuktigare miljöer sker på en lägre höjd eftersom mer långvågsstrålning som avges av ytan absorberas av många tillgängliga vattenmolekyler och släpps tillbaka mot ytan. Som ett resultat förhindras de lägre nivåerna av troposfären att kyla snabbt. Om luften är fuktig och tillräckligt nära ytan kylning sker, kommer vattenånga kondensera till vad som kallas ” strålning dimma.”