gdje je CAPE konvekcijska raspoloživa potencijalna energija.
Superćelijska tornada rijetko se događaju pri VGP < 0.3, vjerojatniji su kad se VGP približava vrijednosti 0.6, a vrlo vjerojatni za VGP > 0.6.
Omjer razine slobodne konvekcije
i parametra generiranja vrtložnosti
LFC/VGP prikazuje vertikalno rastezanje i intenzifikaciju rotirajućeg stupca zraka u blizini
atmosferskog graničnog sloja. Niske vrijednosti
LFC teorijski trebaju rezultirati jačim vertikalnim akceleracijama i rastezanjem stupca zraka na visinama bližim graničnom sloju. Takva situacija je potencijalno
pogodnija za nastanak mezociklona
pri tlu. Veće vrijednosti LFC katkad mogu rezultirati mezociklonom u srednjoj troposferi, ali ne i tornadom, jer
je tada inhibicija konvekcije veća.
Vidi slobodnu konvekciju, tornado
i pijavicu.
Vidi sastav atmosfere, idealni plin, jednadžba stanja idealnog plina, jednadžba stanja realnog plina, promjena agregatnog stanja.
Pogledajmo horizontalno rasprostranjen sloj zraka (slika 1), koji se diže u vis. Neka je u početku temperatura na dnu sloja TA niža od temperature na vrhu sloja TB, TA < TB. Također, neka vlažnost u sloju opada s visinom. Takva situacija je moguća npr. nad vodenim površinama.
Slika 1. Krivulja stanja sloja zraka čija je temperatura na dnu (točka A) niža od one na vrhu (točka B): TA < TB. T je temperatura, a z visina. Dno sloja je vlažnije od gornjeg dijela. Krivulja stanja definirana je vertikalnim temperaturnim gradijentom g, suha adijabata suhoadijabatskom stopom ohlađivanja dd, a mokra adijabata mokroadijabatskom stopom ohlađivanja ds.
Tijekom adijabatskog dizanja sloja u vis, donji dio će, zbog veće vlažnosti, postati zasićen prije od gornjeg sloja. Temperatura na dnu sloja tijekom dizanja opada sporije od temeprature na vrhu sloja (u donjem dijelu sloja oslobađa se latentna toplina, pa se taj dio sloja zagrijava). Stoga dolazi do destabilizacije sloja. Iako je sloj u početku mogao biti apsolutno stabilan, vertikalni temperaturni gradijent u sloju g tijekom dizanja sloja se promijenio, pa se krivulja stanja promijenila kao što je prikazano na slici 2.
Slika 2.
Krivulja stanja nakon vertikalnog dizanja (konvekcije) sloja zraka, čije početno stanje je prikazano na slici 1. Dno sloja je sada toplije od njegovog vrha. Nakon konvekcije u ovom slučaju je došlo do
apsolutne nestabilnosti.
Potencijalna nestabilnost korisna je za predviđanje kumulusa i kumulonimbusa.
Sloj je konvekcijski (potencijalno):
nestabilan ako je
neutralan ako je
stabilan ako je
Vidi statičku (konvekcijsku) stabilnost.
gdje je T temperatura česti (K), p je tlak česti (hPa), p0 = 1000 hPa, R je specifična plinska konstanta, a cp je specifična toplina pri konstantnom tlaku.
gdje je x vertikalna komponenta relativne vrtložnosti, f je Coriolisov parametar, H je srednja dubina fluida, a h je poremećenje (odstupanje od srednje dubine H, koje je malo u odnosu na H, h << H).
U izobarnom koordinatnom sustavu potencijalnu vrtložnost možemo prikazati ovako:
gdje je p0 tlak na dnu atmosfere.
U izentropnom koordinatnom sustavu, koji je prikladan za praćenje adijabatskih gibanja, potencijalna vrtložnost je oblika:
gdje je xq vertikalna komponenta relativne vrtložnosti u izentropnom koordinatnom sustavu (računa se na izentropnoj plohi, za razliku od x koja se odnosi na horizontalnu plohu), a q je potencijalna temperatura.
Primjenom hidrostatičke aproksimacije gornji izraz prelazi u Ertelovu potencijalnu vrtložnost:
gdje je g akceleracija sile teže. Kako su atmosferske vrijednosti Ertelove potencijalne vrtložnosti općenito male, izražavamo ih u jedinicama potencijalne vrtložnosti PVU, gdje 1 PVU = 10−6 m2 s−1K kg−1.
Potencijalnu vrtložnost u izentropnom koordinatnom sustavu također možemo preurediti uvrštavanjem uzgonske frekvencije N. Tako dobivamo
Vidi vrtložnost.
koncentracija (mg m-3) = molekularna masa x koncentracija (ppm)/0.0245.
Za gibanja po zakrivljenim strujnicama s i n osi su također zakrivljene, ali uvijek međusobno okomite.
Dogovor je da je radijus zakrivljenosti strujnice R na sjevernoj hemisferi pozitivan (ciklonalan) ako je strujanje protusatno. Kod strujanja u smjeru kazaljke na satu R je negativan (anticiklonalan).
(2) Gustoća toka energije dozračene iz atmosfere na Zemljinu površinu. U prosjeku je globalno protuzračenje atmosfere približno je jednako 330 W m-2 te stoga znatno doprinosi energijskoj ravnoteži na Zemljinoj površini. Protuzračenje atmosfere je malo je pri hladnom, suhom i vedrom vremenu, a veliko je kad je oblačno, toplo i vlažno.
Vidi: sastav atmosfere, radijacijsko-apsorpcijska svojstva sustava Zemlja-atmosfera, globalno zatopljenje, učinak staklenika.