Konvektion und Wetter

Konvektion ist ein Begriff, den man in der Meteorologie häufig hört. Bei Wetter beschreibt es den vertikalen Transport von Wärme und Feuchtigkeit in die Atmosphäre, normalerweise von einem wärmeren Bereich (der Oberfläche) zu einem kälteren Bereich (in der Höhe)..

Während das Wort "Konvektion" manchmal synonym mit "Gewitter" verwendet wird, denken Sie daran, dass Gewitter nur eine Art von Konvektion sind!

Von Ihrer Küche in die Luft

Bevor wir uns mit der atmosphärischen Konvektion befassen, schauen wir uns ein Beispiel an, mit dem Sie vielleicht besser vertraut sind - einen kochenden Topf Wasser. Wenn Wasser kocht, steigt heißes Wasser am Boden des Topfes an die Oberfläche, was zu Blasen von erhitztem Wasser und manchmal zu Dampf auf der Oberfläche führt. Dasselbe gilt für die Konvektion in der Luft, mit der Ausnahme, dass Luft (eine Flüssigkeit) das Wasser ersetzt. 

Schritte zum Konvektionsprozess

Der Konvektionsprozess beginnt bei Sonnenaufgang und setzt sich wie folgt fort:

1. Die Sonnenstrahlung trifft auf den Boden und erwärmt ihn. 
2. Wenn sich die Bodentemperatur erwärmt, erwärmt sie die Luftschicht direkt darüber durch Wärmeleitung (die Übertragung von Wärme von einem Stoff auf einen anderen)..
3. Weil unfruchtbare Oberflächen wie Sand, Felsen und Gehwege schneller wärmer werden als von Wasser oder Vegetation bedeckter Boden, erwärmt sich die Luft an und in der Nähe der Oberfläche ungleichmäßig. Infolgedessen erwärmen sich einige Taschen schneller als andere.
4. Die sich schneller erwärmenden Taschen werden weniger dicht als die kühlere Luft, die sie umgibt, und sie beginnen zu steigen. Diese aufsteigenden Säulen oder Luftströme werden "Thermik" genannt. Wenn die Luft aufsteigt, werden Wärme und Feuchtigkeit nach oben (vertikal) in die Atmosphäre transportiert. Je stärker die Oberflächenerwärmung ist, desto stärker und höher in die Atmosphäre erstreckt sich die Konvektion. (Deshalb ist die Konvektion an heißen Sommernachmittagen besonders aktiv.)

Nachdem dieser Hauptkonvektionsprozess abgeschlossen ist, kann eine Reihe von Szenarien auftreten, die jeweils einen anderen Wettertyp bilden. Der Begriff "konvektiv" wird häufig zu ihrem Namen hinzugefügt, da Konvektionssprünge ihre Entwicklung beginnen.

Konvektive Wolken

Während die Konvektion anhält, kühlt sich die Luft ab, wenn sie einen niedrigeren Luftdruck erreicht, und kann den Punkt erreichen, an dem der Wasserdampf in ihr kondensiert und oben eine Kumuluswolke bildet (Sie haben es erraten)! Wenn die Luft viel Feuchtigkeit enthält und ziemlich heiß ist, wächst sie vertikal weiter und wird zu einem hoch aufragenden Kumulus oder Kumulonimbus.

Cumulus-, Cumulus-, Cumulonimbus- und Altocumulus Castellanus-Wolken sind alle sichtbare Formen der Konvektion. Sie sind auch alle Beispiele für "feuchte" Konvektion (Konvektion, bei der der überschüssige Wasserdampf in der aufsteigenden Luft zu einer Wolke kondensiert). Konvektion, die ohne Wolkenbildung auftritt, wird als "trockene" Konvektion bezeichnet. (Beispiele für trockene Konvektion sind Konvektion an sonnigen Tagen bei trockener Luft oder Konvektion am frühen Tag vor der Erwärmung, die stark genug ist, um Wolken zu bilden.)

Konvektiver Niederschlag

Wenn konvektive Wolken genügend Wolkentröpfchen haben, werden sie konvektiven Niederschlag erzeugen. Im Gegensatz zu nicht-konvektivem Niederschlag (der entsteht, wenn Luft gewaltsam angehoben wird) erfordert konvektives Niederschlag Instabilität oder die Fähigkeit der Luft, sich selbstständig weiter zu erhöhen. Es ist mit Blitzschlag, Donner und heftigem Regen verbunden. (Nicht konvektive Niederschlagsereignisse haben weniger intensive Niederschlagsraten, dauern jedoch länger und erzeugen einen gleichmäßigeren Niederschlag.)

Konvektive Winde

Die gesamte durch Konvektion aufsteigende Luft muss an anderer Stelle durch die gleiche Menge sinkender Luft ausgeglichen werden. Wenn die erwärmte Luft aufsteigt, strömt Luft von anderswo ein, um sie zu ersetzen. Wir fühlen diese ausgleichende Bewegung der Luft als Wind. Beispiele für konvektive Winde sind Föhns und Meeresbrise.

Konvektion hält uns Oberflächenbewohner kühl

Neben der Erzeugung der oben genannten Wetterereignisse dient die Konvektion einem weiteren Zweck: Sie entzieht der Erdoberfläche überschüssige Wärme. Ohne sie wurde berechnet, dass die durchschnittliche Oberflächenlufttemperatur auf der Erde etwa 125 ° F und nicht die derzeitige lebenswerte 59 ° F betragen würde.

Wann hört die Konvektion auf??

Erst wenn sich die Tasche warmer aufsteigender Luft auf die gleiche Temperatur wie die Umgebungsluft abgekühlt hat, hört sie auf zu steigen.