Kysymys:
Kuinka voin selittää, miksi Tiibetin ylätasanko on kylmempi kuin alanko samoilla leveysasteilla?
gerrit
2014-04-16 00:52:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Yleinen maallikon selitys miksi se kylmyy korkeammille korkeuksille (ottaen huomioon vain täällä olevan troposfäärin) kvalitatiivisesti kiehuu aurinko lämmittää maapallon ja maapinta lämmittää ilmakehää . Muistan, että joka kerta, kun kuulin tai luin tämän selityksen lapsena, ajattelin: miksi sitten Tiibetin ylätasanko on edelleen kylmempi kuin alamäet samalla leveysasteella? Loppujen lopuksi Tiibetin pintaan pääsevä aurinkoenergia ei ole vähempää. Siinä on selvästikin enemmän.

Ottaen huomioon kvanttifysiikan luennoitsijan huomautuksen, että ymmärrät todella jotain vasta sen jälkeen, kun olet opettanut aihetta kahdesti , muotoilen kysymykseni sellaisenaan: Kuinka maallikolla selitetään, miksi Tiibetin ylätasanko on kylmempi kuin alanko vastaavilla leveysasteilla?

Kolme vastused:
#1
+16
DrewP84
2014-04-16 06:05:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vastaus johtuu siitä, että maapallo ei ole staattinen järjestelmä.

Ihanteellisen kaasulain vuoksi ilma jäähtyy noustessaan. Tätä kutsutaan kuivaksi adiabaattiseksi rappeutumisasteeksi. Olet kuitenkin utelias, miksi jokainen maan sijainti ei ole sama lämpötila samalla leveysasteella. Tiedämme, että tämä ei ole totta. Mutta miksi se ei ole totta? Sää.

Maa, kuten useimpien luonnonilmiöiden kohdalla, yrittää saavuttaa staattisen tasapainon. Saapuvan ja lähtevän säteilyn erot jättävät maapallolle nettoenergiavarannot, jotka on tasapainotettava. Sää on mekanismi, jota maapallo käyttää tasapainon saavuttamiseen.

Okei, joten tiedämme, että sää häiritsee maan staattista tasapainoa. Mutta miten se toimii? Tuuli. Tai vielä parempi, advektio. Advection on yksinkertaisesti ilmakehän parametrien (kuten kosteuden, lämpötilan tai pyörimisen) kuljettaminen paikasta toiseen. Joten tuuli voi "kuljettaa" lämpötilaa, kosteutta ja pyörimistä.

Et välttämättä tarvitse myrskyä voidaksesi käyttää näitä parametreja. Itse asiassa ne ovat aina liikkeessä. Kylmä ilma siirtyy aina pois pylväistä.

Se ei silti vastaa siihen, eikö niin? Kuvittele, että olet satojen tai tuhansien mailien päässä Tiibetistä. Et ole enää vuoristoalueella, vaan sen sijaan tasainen merenpinnan tasangolla. Ympäristön kulumisnopeus on 6,5 ° C / 1000 m tämän sijainnin yläpuolella (koska emme ole tekemisissä lentopaketin kanssa). Tiibet on 4500 - 8850 m korkea. Se olisi noin 32,5 ° C jäähdytystä 5000 metrin korkeudessa. Tiibetiin muualta suuntautuva ilma on keskimäärin 32,5-50 ° C viileämpää kuin merenpinnalla.

Eli niin paljon, että Tiibet saa vähemmän säteilyä kuin muut saman leveysasteen pisteet ( se ei ). Sen lisäksi muissa paikoissa Tiibetin korkeudella oleva ilma on paljon viileämpää kuin merenpinnan ilma. Muista, että mitataan ilman lämpötila!

Aivan. * Vaakasuora * lämpötilagradientti on epävakaa. Mutta laastari hiekkaa auringossa Tiibetissä todennäköisesti luultavasti todella lämpenee, luulisin.
Pinta kamppailisi varastoimaan huomattavan määrän lämpöä kyseiselle korkeudelle. Lämpöä yrittäviä pisteitä ympäröiviä lämpöhäviölähteitä on liikaa. Mihin tahansa suuntaan pinnan yläpuolella, kylmää, kuivaa ilmaa pääsee lämpöä mainitusta pinnasta. Mihin suuntaan tahansa eristetyn pinnan sivuille tai alapuolelle, sinulla olisi kylmempi maa, joka myös kuluttaa lämpöä. Kaikenlainen tuuli vain kiihdyttäisi edelleen lämmönpoistoa.
[Tiibetin maaperän lämpötila 4450 metrin päässä Nagquista] (http://i.imgur.com/9NrSXTZ.png)
Tuo maaperän lämpötilakaavio on mielenkiintoinen, mistä se tulee, mikä on konteksti?
Halusin vain havainnollistaa maaperän lämpötilaa 4500 metrin korkeudella Tiibetissä koko tyypillisen vuoden. Maaperä on pakkasessa lähes puolet vuodesta, mutta lämpenee pidempien päivien kanssa. Joten olet oikeassa, että se tulee silti suhteellisen "kuumaksi". [Tiibetin maaperä ja kosteus tutkimus PDF] (http://www.researchgate.net/profile/Kun_Yang4/publication/235948922_The_Tibetan_Plateau_observatory_of_plateau_scale_soil_moisture_and_soil_temperature_%28Tibet-Obs%29_for_quantifying_uncertainties_in_coarse_resolution_satellite_and_model_products/file/e0b49514a79f0b00fa.pdf?origin=publication_detail)
#2
+11
casey
2014-04-16 22:26:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olet oikeassa, että aurinkopanos Tiibetin tasangolla on sama kuin sijainti merenpinnalla samalla leveysasteella. Olet myös oikeassa, että aurinko lämmittää maapallon pintaa ja puolestaan ​​lämmittää ilmakehää. Nyt muut yksityiskohdat.

  • Albedo

    Albedo on mitta "valkoisuudesta" ja antaa meille käsityksen siitä, kuinka auringon säteily on vuorovaikutuksessa maan kanssa. . Luultavasti tiedät, että tummat värit yleensä kuumenevat, kun ne jätetään aurinkoon, kun taas vaaleat esineet eivät kuumene. Tämä johtuu siitä, että kun auringon fotoni osuu maahan, se joko absorboituu tai hajaantuu. Päästämättä säteilyn dynamiikkaan, jätän vain sen, että tummat värit pyrkivät absorboimaan ja vaaleat värit pyrkivät sirontaan. Nyt käännämme tämän albedoksi - korkea arvo "valkoinen" tarkoittaa, että aurinkopanos heijastuu takaisin ilmakehään; pieni arvo tarkoittaa, että aurinkopanos absorboituu. Metsässä tai meressä on matala albedo. Lumirepulla ja jäällä on korkea albedo.

    Tiibetin albedo on kuitenkin keskimäärin vain hieman keskimääräistä korkeampi (~ 0,35, kuten alla olevissa kommenteissa mainitaan), joten tämä vaikutus on rajallinen vain pienellä laskulla absorboituneessa auringon säteilyssä keskimääräistä enemmän.

  • Absorptio

    Tiibetissä imeytynyt aurinkopanos innostaa maaperän molekyylejä ja ne reagoivat lämmittämällä (ja lähettämällä pitkäaaltosäteilyä). . Säteilevä ylöspäin suuntautuva säteily ei tee mitään ilman lämpötilalle, vain kasvihuonekaasut absorboivat näitä aallonpituuksia hyvin, tavallinen kuiva ilma ei. On huomattavaa, että näillä korkeuksilla on myös vähemmän vesihöyryä, mikä on todennäköisesti paras kasvihuonekaasu. Jos säteily ei lämmitä ilmaa, se jättää johtumisen ja konvektion.

  • Johtaminen

    Maapallo lämmittää ilmakehää johtamalla ilmakehän alhaisimmalla molekyylitasolla. Jotta johtuminen tapahtuisi, molekyylien on koskettava. Suurissa korkeissa paineissa on vähemmän molekyylejä ilmaa ja johtuminen on vähemmän tehokasta kuin matalilla.

  • Ilmapiiri

    Tiibetin ylätasangolle nouseva ilma on puhallettu, jo suurella korkeudella, tai se puhaltaa ylöspäin alemmista korkeuksista. Kummassakin tapauksessa tämä ilma on yleensä kylmä ja kuiva. Ylävirran virtaus pyrkii jäähtymään noin 6 ° C / km, kunnes se kuivuu (sade, pilvet) ja sitten jäähtymään nopeudella 10 ° C / km. Jo korkeudessa olevalle ilmalle Tiibetin keskimääräinen korkeus on noin 580 hPa ja vakiolämpötila tuossa paineessa on -14 C. Näistä kahdesta vaikutuksesta jo tällä korkeudella olevan ilman viileän ilman eteneminen hallitsee nousevaa adiabaattista virtausta. Tällä korkeudella olevalla ilmalla on taipumus liikkua nopeammin kuin pinnalla, ja Tiibetin pinnan yli puhaltaa jatkuvasti uutta saapuvaa, kylmää ilmaa.

Yhdistämällä kaikki:

Hieman korkeampi albedo on ensimmäinen epäilemme siitä, miksi Tiibet on kylmempi kuin matalampi korkeus samalla leveysasteella - enemmän auringonvalosta heijastuu avaruuteen eikä lämmitä maata. Seuraava epäilty on vähemmän tehokas ilmakehän pinnan lämmitys. Tätä seuraa ilmakehä, joka on jo paljon kylmempi kuin merenpinnan pinta (vastaavilla leveysasteilla). Ota paljon kylmempi ilman massa kuin merenpinta, lämmitä se vähemmän kuin merenpinnalla ja päädyt kylmemmäksi kuin olisit merenpinnalla.

Joitakin ajatuksia; Peixoton ja Oortin, Physics of Climate, kuvan 6.10a mukaan albedo on jonkin verran, mutta ei niin paljon korkeampi Tiibetissä (Sahara 0,3, Tiibet 0,35, jääkapsit 0,8). Mitä tulee vähemmän ilmamolekyyleihin; kyllä, mutta vähemmän molekyylien lämmittämiseen tarvitaan suhteellisesti vähemmän energiaa. Epäilen, että avainkysymykset ovat tuuli ja vesihöyryn puute (mikä tarkoittaa, että edes tuulen suojaama laakso ei kuumene paljon).
Tämä on puhdas, helppo seurata selitys. Kiva! Luulen, että se olisi täydellinen vastaus, jos siinä korostettaisiin, että suurin osa jäähdytyksestä johtuu viileän ilman etenemisestä verrattuna adiabaattiseen jäähdytykseen (ajatellaan kummankin kuljettaman viileän ilman määrää), vaikka adiabaattinen jäähdytys on varmasti merkityksellistä.
@gerrit on oikea, [albedo ei ole niin tärkeä siellä ylhäällä kuin luulisi] (http://i.imgur.com/ExCslj1.png). Tasanko on sade (tai lunta), jota Himalaja varjostaa suurimmaksi osaksi. [Tiibetin satelliittikuvat] (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Himalaya_composite.jpg).
@DrewP84 Tein muokkauksen korostaakseni albedo-vaikutuksen ja korvaamalla ne korostamalla viileän ilman etenemistä.
#3
+2
farrenthorpe
2014-06-03 04:27:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lämpötila on kineettisen energian mitta, joka ilmakehässä johtuu molekyylien lukumäärästä ja nopeudesta. Suuremmissa korkeuksissa (esimerkiksi matalammassa paineessa, vähemmän molekyylejä) on vähemmän ilmakehää, joten lämpötilan mitta on siellä matalampi, koska vähemmän molekyylejä liikkuu ympäriinsä. Tämä on perus- / perussyy siihen, että lämpötila on matalampi troposfäärin korkeimmilla korkeuksilla. Lisäksi koska energiaa loukkuun jää vähemmän kasvihuonekaasumolekyylejä, enemmän lämpöä menetetään avaruuteen suuremmilla korkeuksilla.

Onko sinulla viitteitä siihen? Muut vastaukset näyttävät antavan erilaisen syyn lämpötilaerolle.
Lämpötila on [** molekyylien keskimääräinen ** kineettinen energia] (http://scienceworld.wolfram.com/physics/Temperature.html). Joten vähemmän molekyylejä ei vastaa vähemmän lämpötilaa. Itse asiassa samalle energianlisäykselle tulos siitä, että molekyylejä olisi vähemmän ja kaikki muut muuttujat pysyisivät samana, olisivat korkeammat lämpötilat ... kuten ihanteellisessa kaasulakissa nähdään, missä n (moolien lukumäärä) ja T ( lämpötila) ovat välillisesti yhteydessä toisiinsa. Mutta sekä paine että tilavuus muuttuvat selvästi ilmakehässä.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...