A.1.7 Temperaturendring med høyden og stabilitet
Når luft kommer i vertikal bevegelse vil den altså oppleve en trykkendring. Luft som stiger vil utvides (lufttrykket synker) og temperaturen vil dermed avta, mens luft som synker vil varmes opp (lufttrykket øker).
Tørr luft avtar i utgangspunktet med ca 1 grad per 100 høydemeter vi beveger oss oppover. Virkeligheten er dessverre ganske kompleks, og hvordan temperaturen endres med høyden varierer mye i ulike værsituasjoner.
Hvordan temperaturen endres med høyden har mye å si for hvor lett luften kan flyttes vertikalt. Dette påvirker både dannelsen av skyer og nedbør, og hvordan vind oppfører seg i fjellterreng. I meteorologien snakker vi om atmosfærens stabilitet.
Statisk stabilitet i en væske eller gass vil si at tettheten synker med høyden og øker med dypet. For eksempel har kald luft større tetthet enn varm luft, så den kalde luften vil helst ligge under den varme, og saltholdig vann har større tetthet enn ferskvann, så saltvannet vil ligge under ferskvannet. Når tungt ligger under lett har vi altså en stabil tilstand.
I virkeligheten er det ikke nødvendig at kald luft ligger under varm luft for at atmosfæren skal være statisk stabil. I tørr luft er atmosfæren statisk stabil så lenge temperaturen avtar mindre enn 1°C per 100 høydemeter. Fuktigheten spiller også inn på luftens tetthet, og dermed også stabiliteten. I fuktig luft (når lufta er mettet), er atmosfæren statisk stabil når temperaturen avtar med høyden mindre enn 0,5 °C per 100 meter. Stabil luft vil i utgangspunktet ikke flytte seg vertikalt. Den kan likevel tvinges til det f.eks ved at vinden blåser mot et fjell og presser luften opp, eller i en front der en annen luftmasse trenger seg fram.
Temperaturen kan også øke med høyden i enkelte nivåer, og dette kalles en temperaturinversjon, og i disse områdene er atmosfæren svært stabil.
Hvis temperaturen ikke endrer seg med høyden, kaller vi det at vi at atmosfæren er isoterm.
Dersom temperaturen i vanlig luft avtar mer enn 1°C per 100 høydemeter, kalles lufta ustabil (evt. instabil), og den varme luften nede vil begynne å stige til værs for å komme tilbake til en likevektstilstand. Ustabil luft kalles ofte bygeluft fordi det lett dannes cumuliformede skyer og eventuelt byger når lufta stiger.
Instabil/ustabil luft forekommer om vinteren typisk i det vi kaller for kaldluftsutbrudd. Da strømmer kald luft fra polare områder ut over varmere hav, og luften nede ved havet blir varmet opp. Da blir etter hvert temperaturendringen med høyden større enn 1°C per 100 meter, og varm og fuktig luft ved havoverflaten begynner å stige. Hvis denne prosessen holder på en stund dannes det etter hvert kraftige snøbyger.
Tekst-linker
snl.no/statisk stabilitet (4 min)
noaa.gov/jetstream/upperair/parcel-theory (10 min)