Градиент температуры

Градиент температуры — это физическая величина , которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью температура меняется наиболее быстро в определенном месте. температуры Пространственный градиент представляет собой векторную величину с размерностью разности температур на единицу длины . Единица СИ измерения — кельвин на метр (К/м).

Градиенты температуры в атмосфере играют важную роль в науках об атмосфере ( метеорологии , климатологии и смежных областях).

Математическое описание

Полагая, что температура Т — интенсивная величина , т. е. однозначная, непрерывная и дифференцируемая функция трехмерного пространства (часто называемая скалярным полем ), т. е. что

$T=T(x,y,z)$

где x , y и z — координаты интересующего места, тогда градиент температуры — это векторная величина, определяемая как

$\nabla T={\begin{pmatrix}{\frac {\partial T}{\partial x}},{\frac {\partial T}{\partial y}},{\frac {\partial T}{\partial z}}\end{pmatrix}}$

Физические процессы

Метеорология

Различия в температуре воздуха в разных местах имеют решающее значение для прогнозирования погоды и климата. Поглощение солнечного света на поверхности планеты или вблизи нее увеличивает температурный градиент и может привести к конвекции (основной процесс образования облаков , часто связанный с осадками ). Метеорологические фронты — это области, где горизонтальный градиент температуры может достигать относительно высоких значений, поскольку они представляют собой границы между воздушными массами с достаточно четко выраженными свойствами.

Очевидно, что температурный градиент может существенно меняться во времени, например, в результате суточного или сезонного нагрева и охлаждения. Скорее всего, это происходит во время инверсии . Например, в течение дня температура на уровне земли может быть низкой, тогда как в атмосфере теплее. Когда день сменяется ночью, температура может быстро упасть, в то время как в других местах на той же высоте на той же высоте останется теплее или прохладнее . Это происходит на западном побережье США иногда из-за географии.

Выветривание

Расширение и сжатие породы, вызванное изменениями температуры во время лесного пожара или термического стресса , может привести к тепловому удару и последующему разрушению конструкции.

Температура в помещении

Основная статья: Термическая дестратификация в зданиях

См. также

• Температура атмосферы для градиента атмосферы Земли
• Геотермический градиент
• Градиент
• Скорость отклонения

Ссылки

• Эдвард Н. Лоренц (1967). Природа и теория общей циркуляции атмосферы . Публикация № 218. Женева, Швейцария: Всемирная метеорологическая организация.
• М.И. Будыко (1978). Климат и жизнь . Международная серия по геофизике. Том. 18. Академическая пресса. ISBN  0-12-139450-6 .
• Роберт Г. Флигл; Йост А. Бусингер (1980). Введение в физику атмосферы . Международная серия по геофизике. Том. 25. Академическая пресса. ISBN  0-12-260355-9 .
• Дэвид Миллер (1981). Энергия на поверхности земли: введение в энергетику экосистем . Академическая пресса. ISBN  978-0-08-095460-8 .
• Джон М. Уоллес; Питер В. Хоббс (2006). Наука об атмосфере: вводный обзор . Эльзевир. ISBN  978-0-08-049953-6 .

Внешние ссылки

• Третий оценочный доклад МГЭИК
• Графическое изображение градиента температуры (инструменты) .