Soru:
Tibet platosunun benzer enlemlerdeki alçak arazilerden neden daha soğuk olduğunu nasıl açıklarım?
gerrit
2014-04-16 00:52:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Neden daha yüksek rakımlara soğuduğuna (burada yalnızca troposfer göz önüne alındığında) ilişkin yaygın bir meslekten olmayan açıklama, Güneş Dünya'nın yüzeyini ısıtır ve Dünya'nın yüzeyi atmosferi ısıtır . Çocukken bu açıklamayı her duyduğumda veya okuduğumda şunu düşündüğümü hatırlıyorum: O halde Tibet platosu neden aynı enlemdeki alçak bölgelerden daha soğuk? Sonuçta, Tibet'te yüzeye ulaşan güneş enerjisi daha az değil. Açıkça daha fazlası var.

Bir kuantum fiziği öğretim görevlisinin konuyu iki kez öğrettikten sonra gerçekten bir şeyi gerçekten anladığına dair bir sözünü düşünürsek, sorumu ifade ediyorum Şöyle ki: Meslekten olmayan terimlerle, Tibet platosunun benzer enlemlerdeki alçak arazilerden neden daha soğuk olduğu nasıl açıklanabilir?

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

Cevap, Dünya'nın statik bir sistem olmamasıdır.

İdeal gaz yasası nedeniyle hava yükseldikçe soğur. Bu, kuru adyabatik gecikme oranı olarak adlandırılır. Bununla birlikte, dünyadaki her yerin neden aynı enlemde aynı sıcaklıkta olmadığını merak ediyorsunuz. Bunun doğru olmadığını biliyoruz. Ama neden doğru değil? Hava.

Dünya, çoğu doğal fenomende olduğu gibi, statik dengeye ulaşmaya çalışır. Gelen ve giden radyasyondaki farklılıklar, dünyayı dengelenmesi gereken net enerji rezervleriyle terk eder. Hava, Dünya'nın dengeyi sağlamaya çalışmak için kullandığı mekanizmadır.

Tamam, yani havanın dünyadaki statik dengeyi bozduğunu biliyoruz. Ama bu nasıl çalışıyor? Rüzgar. Ya da daha iyisi, tavsiye. Avantaj, basitçe atmosferik bir parametrenin (nem, sıcaklık veya dönüş gibi) bir konumdan diğerine taşınmasıdır. Böylece rüzgar, sıcaklığı, nemi ve dönüşü 'taşıyabilir'.

Bu parametrelerden herhangi birini yönlendirmek için mutlaka fırtınaya ihtiyacınız yok. Aslında, her zaman hareket halindedirler. Soğuk hava her zaman kutuplardan uzaklaşıyor.

Yine de bu pek cevap vermiyor, değil mi? Pekala, Tibet'ten yüzlerce veya binlerce mil uzakta olduğunuzu hayal edin. Artık dağlık bir bölgede değil, deniz seviyesinde bir düzlükte. Çevresel kayıp oranı, bu konumun 6,5 ° C / 1000 m üzerindedir (çünkü bir hava parseliyle uğraşmıyoruz). Tibet 4500m - 8850m yüksekliğindedir. Bu, 5000 m'de yaklaşık 32.5 ° C soğutma olacaktır. Tibet'e başka yerlerden gelen hava, deniz seviyesinden ortalama 32.5-50 ° C daha soğuktur.

Dolayısıyla, Tibet'in aynı enlemdeki diğer noktalardan daha az radyasyon alması o kadar da değil ( değil ). Dahası, Tibet'in yüksek kesimindeki diğer yerlerdeki hava, deniz seviyesindeki havadan çok daha soğuktur. Unutma, hava sıcaklığını ölçüyoruz!

Sağ. * Yatay * sıcaklık gradyanı kararsız. Ama Tibet'te güneşin altındaki bir kum parçası muhtemelen hala çok ısınır, sanırım.
Bir yüzey, bu yükseklikte önemli miktarda ısı depolamak için mücadele eder. Isınmaya çalışan herhangi bir noktayı çevreleyen çok fazla ısı kaybı kaynağı vardır. Yüzeyin yukarısındaki herhangi bir yönde, söz konusu yüzeyden soğuk, kuru hava ısısı alacaktır. Yalıtılmış bir yüzeyin kenarlarına veya altına herhangi bir yönde, daha soğuk toprağa da herhangi bir ısıyı kaçırırsınız. Herhangi bir rüzgar, ısı tahliyesini daha da hızlandıracaktır.
[Nagqu yakınında 4450m'de Tibet Toprak Sıcaklığı] (http://i.imgur.com/9NrSXTZ.png)
Bu toprak sıcaklığı grafiği ilginç, nereden geliyor, bağlam nedir?
Sadece tipik bir yıl boyunca Tibet'te 4500m'deki toprak sıcaklıklarını göstermek istedim. Toprak yılın neredeyse yarısında donuyor, ancak daha uzun günlerde ısınıyor. Öyleyse, haklısınız, hala nispeten 'ısınır'. [Tibet toprak ve nem çalışma 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

Doğru, Tibet platosundaki güneş enerjisi girdisinin, aynı enlemdeki deniz seviyesindeki bir konumla aynı olacağı konusunda haklısınız. Ayrıca, Güneş'in Dünya yüzeyini ve bunun da atmosferi ısıttığını haklıyorsunuz. Şimdi ayrıntıların geri kalanı için.

  • Albedo

    Albedo, "beyazlığın" bir ölçüsüdür ve bize güneş ışığının Dünya ile nasıl etkileşime girdiğine dair bir fikir verir. . Açık renkli nesneler o kadar ısınmazken, koyu renkli nesnelerin güneşte bırakıldıklarında çok ısındığını muhtemelen biliyorsunuzdur. Bunun nedeni, Güneş'ten gelen bir foton Dünya'ya çarptığında, ya emilir ya da dağılır. Radyasyonun dinamiklerine girmeden, koyu renklerin soğurma eğiliminde olduğunu ve açık renklerin saçılma eğiliminde olduğunu bırakacağım. Şimdi bunu albedo'ya çeviriyoruz - yüksek bir değer olan "beyaz", güneş girdisinin atmosfere geri yansıdığı anlamına gelir; düşük bir değer, güneş girdisinin emildiği anlamına gelir. Bir orman veya okyanus düşük albedoya sahip olacaktır. Kar paketi ve buzun albedosu yüksek olacaktır.

    Bununla birlikte, Tibet'teki albedo ortalamanın biraz üzerindedir (aşağıdaki yorumlarda belirtildiği gibi ~ 0,35) ve bu nedenle bu etki yalnızca küçük bir düşüşle sınırlıdır emilen güneş radyasyonunda ortalamadan daha fazla.

  • Emilim

    Tibet'te emilen güneş enerjisi girdisi yerdeki molekülleri uyaracak ve ısınarak (ve uzun dalga radyasyonu yayarak) tepki verecektir. . Yukarı doğru yayılan radyasyon hava sıcaklığına hiçbir şey yapmaz, sadece sera gazları bu dalga boylarını absorbe etmede iyidir, normal kuru hava ise değildir. Bu rakımlarda muhtemelen en iyi sera gazı olan daha az su buharı olacağı da dikkate değer. Radyasyon havayı ısıtmayacaksa, iletim ve konveksiyon bırakır.

  • İletim

    Dünya, atmosferdeki en düşük molekül seviyesiyle atmosferi iletim yoluyla ısıtır. İletimin gerçekleşmesi için moleküllerin birbirine değmesi gerekir. Yüksek irtifadaki daha düşük basınçlarda, daha az hava molekülü vardır ve iletim, daha düşük rakımlara göre daha az verimli olacaktır.

  • Atmosphere

    Tibet Platosu'na çıkan hava, zaten yüksek rakımda içeri girecek veya daha alçak irtifalardan yukarı doğru patlayacak. Her iki durumda da bu hava soğuk ve kuru olma eğiliminde olacaktır. Yukarı yönlü akış, kuruyana kadar (yağmur, bulutlar) 6C / km civarında soğuma eğilimindedir ve ardından 10C / km'de soğur. Halihazırda yükseklikte olan hava için, Tibet'in ortalama rakımı 580 hPa civarındadır ve bu basınçtaki standart sıcaklık -14 C'dir. Bu iki etkiden, bu irtifada halihazırda havanın soğuk hava yönü yukarı yönlü adyabatik akışa hakimdir. Rakımdaki bu hava yüzeyden daha hızlı hareket etme eğilimindedir ve Tibet yüzeyinde sürekli olarak gelen yeni soğuk hava akışına sahip olacaksınız.

Hepsini bir araya getirirsek:

Biraz daha yüksek albedo, Tibet'in neden aynı enlemdeki alçaktan daha soğuk olduğuna dair ilk şüphelimizdir - Güneş ışığının daha fazlası uzaya yansır ve zeminin ısınmasına katkıda bulunmaz. Bir sonraki şüpheli, atmosferin yüzey tarafından daha az verimli ısıtılmasıdır. Bunu, deniz seviyesinde (benzer enlemlerde) yüzeyden zaten çok daha soğuk olan atmosfer izler. Deniz seviyesinden çok daha soğuk bir hava kütlesi alın, onu deniz seviyesinden daha az ısıtın ve sonunda deniz seviyesinden daha soğuk olursunuz.

Bazı düşünceler; Peixoto ve Oort'a göre, Physics of Climate, Şekil 6.10a, albedo Tibet'te biraz daha yüksektir, ancak o kadar yüksek değildir (Sahara 0.3, Tibet 0.35, buzullar 0.8). Daha az hava molekülü ise; evet, ancak daha az molekülü ısıtmak orantılı olarak daha az enerji gerektirir. Sanırım temel sorun rüzgar ve su buharı eksikliği (bu, rüzgarla korunan bir vadi bile fazla ısınmayacağı anlamına geliyor).
Bu açık, takip etmesi kolay bir açıklamadır. Güzel! Adyabatik soğutma kesinlikle alakalı olsa da, soğutmanın büyük kısmının adyabatik soğutmaya karşı soğuk havanın ilerlemesinden kaynaklandığını vurgularsa mükemmel bir cevap olacağını düşünüyorum.
@gerrit doğru, [oradaki albedo sandığınız kadar önemli değil] (http://i.imgur.com/ExCslj1.png). Yayla, çoğunlukla Himalayaların gölgelediği yağmurdur (veya kar). [Tibet'in uydu görüntüleri] (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Himalaya_composite.jpg).
@DrewP84 Albedo etkisini vurgulamak için bir düzenleme yaptım ve bunların yerine soğuk hava yaklaşımına vurgu yaptım.
#3
+2
farrenthorpe
2014-06-03 04:27:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sıcaklık, atmosferdeki molekül sayısı ve hızlarından kaynaklanan kinetik enerjinin bir ölçüsüdür. Daha yüksek rakımlarda daha az atmosfer vardır (örneğin, daha düşük basınç, daha az molekül), bu nedenle, daha az molekül hareket ettiği için orada bir sıcaklık ölçüsü daha düşük olacaktır. Troposferdeki yüksek rakımlarda sıcaklığın daha düşük olmasının temel / temel nedeni budur. Dahası, enerjiyi hapseden daha az sayıda sera gazı molekülü olduğundan, daha yüksek rakımlarda uzaya daha fazla ısı kaybedilir.

Bunun için referanslarınız var mı? Diğer cevaplar, sıcaklık farkı için farklı bir neden veriyor gibi görünüyor.
Sıcaklık, moleküllerin [** ortalama ** kinetik enerjisidir] (http://scienceworld.wolfram.com/physics/Temperature.html). Yani daha az molekül, daha az sıcaklığa eşit değildir. Aslında, aynı miktarda enerji girdisi için, diğer tüm değişkenlerin aynı kaldığı daha az moleküle sahip olmanın sonucu, n (mol sayısı) ve T'nin (mol sayısı) olduğu ideal gaz yasasında görüldüğü gibi daha yüksek sıcaklıklar olacaktır. sıcaklık) dolaylı olarak ilişkilidir. Ancak basınç ve hacim atmosferde de önemli ölçüde değişir.


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...