Температурные градиенты.
Все метеорологические элементы изменяются в пространстве и во времени, т. е. являются функциями координат точки и времени. Пространственное распределение метеорологических элементов называют полями этих элементов.
Метеорологические поля (как и всякое физическое поле) проще всего характеризовать эквискалярными поверхностями, т. е. такими поверхностями, в каждой точке которых метеоэлемент сохраняет свою величину. Так, поле атмосферного давления характеризуется изобарическими поверхностями, поле температуры — изотермическими поверхностями ит. д. Пересекая эквискалярные поверхности полей вертикальной и уровенными (например, поверхностью уровня моря) плоскостями, в сечении их образуются линии равных значений метеоэлементов (изолинии)— изобары, изотермы, изотахи и пр. Изменчивость метеорологического элемента в пространстве удобно характеризовать градиентом этого поля. Градиентом метеорологического поля называется падение данной величины по нормали к поверхности равного значения этой величины, рассчитанное на единицу расстояния.Для практических целей нецелесообразно оперировать пространственными градиентами метеорологических элементов, а находят их проекции на горизонтальную (уровенную) поверхность — горизонтальный градиент и вертикальную ось — вертикальный градиент. Вертикальный температурный градиент—обозначается у и единицей измерения для него является градус температуры на 100 м высоты. Горизонтальный
температурный градиент—измеряется в градусах на градус меридиана (примерно 100 км).
В настоящее время метеорологическая наука располагает большим числом математических моделей сухой, влажной, но ненасыщенной и насыщенной водяным паром атмосфер. Теоретические расчеты позволили установить основные закономерности изменения температуры воздуха под влиянием различных факторов. Закономерности изменения температуры объемов воздуха, поднимающихся вверх или опускающихся вниз, являются наиважнейшими для выявления причин развития конвективных движений в атмосфере. По сути все процессы в атмосферном воздухе протекают без теплообмена с окружающей средой — адиабатически, так как теплопроводность воздуха мала. Решение задачи термодинамики для сухого (влажного ненасыщенного) воздуха позволило определить значение вертикального сухоадиабатического градиента температуры уа. Он оказался равным 0°, 98/100 м. Вертикальный влажноадиабатический температурный градиент составляет 0° 65/100 м. Следовательно, в насыщенном влагой воздухе температура падает с высотой медленнее, чем в сухом или влажном ненасыщенном паром воздухе. Это происходит за счет выделения скрытой теплоты парообразования при конденсации водяного пара, которая идет на нагревание поднимающегося объема воздуха.