نشر توسط:دکتر محمدصالح گرامی درباره : علمی , دانشجویان , استادان , اقلیم شناسی , هواشناسی ,
Views 2609 تاریخ : شنبه 26 شهریور 1401 نظرات (0)

دمای پتانسیل یک بسته سیال در فشار P، دمایی است که بسته  اگر به صورت آدیاباتیک به فشار مرجع استاندارد P_0، معمولاً 1000 hPa (1000 میلی بار) به آن می‌رسد. دمای پتانسیل را با تتا( θ) نشان می دهند و برای محاسبه آن از فرمول زیر استفاده می کنند:

جایی که T دمای مطلق فعلی (بر حسب K) بسته است، R ثابت گاز هوا، و cp ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت است. R/cp=0.286 برای هوا (هواشناسی) می باشد.

مفهوم دمای پتانسیل برای هر سیال طبقه بندی شده اعمال می شود. بیشتر در علوم جوی و اقیانوس شناسی استفاده می شود. دلیل استفاده از آن در هر دو زمینه این است که تغییرات فشار می‌تواند منجر به ماندن سیال گرم‌تر در زیر سیال سردتر شود - مثلاً کاهش دمای هوا با ارتفاع و افزایش دمای آب با عمق در گودال‌های اقیانوسی بسیار عمیق و در لایه مختلط اقیانوس. هنگامی که دمای پتانسیل به جای آن استفاده می شود، این شرایط ظاهراً ناپایدار ناپدید می شوند زیرا یک بسته سیال در امتداد خطوط ایزوله خود تغییر نمی کند.

دمای پتانسیل از نظر دینامیکی کمیت مهم تری نسبت به دمای واقعی است. این به این دلیل است که تحت تأثیر صعود و نزول فیزیکی مرتبط با جریان از روی موانع یا تلاطم های جوی در مقیاس بزرگ قرار نمی گیرد. بسته‌ای از هوا که روی یک کوه کوچک حرکت می‌کند، با بالا رفتن از شیب  فشرده و سرد می‌شود، سپس با پایین آمدن از طرف دیگر منبسط و گرم می‌شود- اما دمای بالقوه در صورت عدم گرما، سرمایش، تبخیر یا تراکم تغییر نخواهد کرد. (فرآیندهایی که این اثرات را حذف می کنند، آدیاباتیک خشک نامیده می شوند). از آنجایی که بسته هایی با دمای پتانسیل یکسان را می توان بدون نیاز به کار یا گرمایش مبادله کرد، خطوط با دمای پتانسیل ثابت مسیرهای جریان طبیعی هستند.

تقریباً در همه شرایط، دمای پتانسیل در جو به سمت بالا افزایش می یابد، بر خلاف دمای واقعی که ممکن است افزایش یا کاهش یابد. دمای پتانسیل برای تمام فرآیندهای آدیاباتیک خشک حفظ می شود و به همین دلیل یک کمیت مهم در لایه مرزی سیاره ای است (که اغلب به آدیاباتیک خشک نزدیک است).

دمای پتانسیل معیار مفیدی برای سنجش پایداری استاتیکی جو غیراشباع است. در شرایط عادی و پایدار طبقه بندی شده، دمای پتانسیل با ارتفاع افزایش می یابد:

و حرکات عمودی متوقف میشوند. اگر دمای پتانسیل با ارتفاع کاهش یابد:

حرکات عمودی جو نشان از ناپایداری است و همرفت محتمل است. از آنجایی که همرفت برای مخلوط کردن سریع اتمسفر و بازگشت به حالت طبقه بندی شده پایدار عمل می کند، مشاهدات کاهش دمای پتانسیل با ارتفاع غیرمعمول است، به جز زمانی که همرفت شدید در جریان باشد. موقعیت هایی که در آن دمای پتانسیل معادل با ارتفاع کاهش می یابد، که نشان دهنده ناپایداری در هوای اشباع است، که بسیار رایج تر است.

از آنجایی که دمای پتانسیل تحت حرکات هوای آدیاباتیک یا isentropic حفظ می شود، در خطوط جریان آدیاباتیک ثابت یا سطوح با دمای پتانسیل ثابت به ترتیب به عنوان خطوط جریان یا سطوح جریان عمل می کنند. این واقعیت در تجزیه و تحلیل isentropic استفاده می شود، شکلی از تجزیه و تحلیل سینوپتیک که امکان تجسم حرکات هوا و به ویژه تجزیه و تحلیل حرکت عمودی در مقیاس بزرگ را فراهم می کند.

اختلالات احتمالی دما
اغتشاش دمای پتانسیل لایه مرزی اتمسفر (ABL) به عنوان تفاوت بین دمای پتانسیل لایه مرزی اتمسفر و دمای پتانسیل جو آزاد بالای لایه مرزی اتمسفر تعریف می شود. این مقدار در مورد جریان کاتاباتیک، کمبود دمای پتانسیل نامیده می شود، زیرا سطح همیشه سردتر از اتمسفر آزاد خواهد بود و اغتشاش دمای پتانسیل منفی خواهد بود.