Izvorni kod stranice Stopa opadanja temperature u troposferi

[[Datoteka:Emagram.GIF|mini|350px|desno|[[Emagram]] dijagram pokazuje promjene suhih adijabata (podebljane linije) i vlažnih adijabata (iscrtkane linije), u skladu s tlakom i temperaturom]]
'''Stopa opadanja temperature u troposferi''' označava da temperatura [[Troposfera|troposfere]] opada s povećanjem nadmorske visine. Stopa opadanja temperature <math>-dT/dz</math>, se može podijeliti u dvije vrste: <ref> Mark Zachary Jacobson: "Fundamentals of Atmospheric Modeling", publisher=Cambridge University Press, 2005.</ref> <ref> C. Donald Ahrens: "Meteorology Today", publisher=Brooks/Cole Publishing, 2006.</ref>
:1) '''Stopa opadanja temperature okoliša''' i ona se odnosi na atmosferu u mirovanju, a iznosi u prosjeku 6,49 K(°C)/1000 m. To je zato što se upijanje ili apsorpcija Sunčeve energije javlja uglavnom na površini Zemlje, koja prijelazom topline grije donje dijelove atmosfere. Toplinsko zračenje se uglavnom odvija na vrhu troposfere, što je hladi.
:2) '''Adijabatska stopa opadanja temperature''' i odnosi se promjenu temperature čestica zraka, koje se uzdižu prema gore (ili prema dolje), bez izmjene topline s okolinom, jer je zrak slab [[Prijenos topline|prijenosnik topline]]. Dvije su vrste:
::2a) '''Suha adijabatska stopa opadanja temperature''' i ona iznosi oko 9,8 K(°C)/1000 m
::2b) '''Vlažna adijabatska stopa opadanja temperature''' i ona iznosi oko 5 K(°C)/1000 m <ref> [http://goldbook.iupac.org/A00144.html] "Adiabatic Lapse Rate", IUPAC Goldbook]</ref>
U [[Umjereni pojas|umjerenom pojasu]], prosječno se temperatura mijenja od 15°C na razini mora, do -55°C na vrhu troposfere. Na [[Zemljopisni pol|polovima]], troposfera je tanja, pa je temperature na vrhu troposfere oko -45°C. Na [[ekvator]]u, gdje je troposfera najdeblja, temperatura na vrhu troposfere je oko -75°C. <ref>Danielson, Levin, and Abrams, ''Meteorology'', McGraw Hill, 2003.</ref>

==Stopa opadanja temperature okoliša==
Stopa opadanja temperature okoliša (engl. ''environmental lapse rate - ELR''), je stopa opadanja temperature s nadmorskom visinom, u odredenom vremenu i mjestu. U prosjeku, [[Organizacija međunarodnog civilnog zrakoplovstva]]  (engl. ''International Civil Aviation Organization – ICAO'') utvrđuje '''međunarodnu standardnu atmosferu''', sa stopom opadanja temperature okoliša od 6,49 K(°C)/1000 m, od razine mora do 11 km iznad razine mora, gdje je najniža temperature od -56,5 °C. To je idealna teoretska stopa opadanja, dok stvarna zna ponekad i odstupati od teoretskih vrijednosti. <ref> Salomons Erik M.: "Computational Atmospheric Acoustics", publisher=Kluwer Academic Publishers, 2001.</ref> <ref> Stull Roland B.: "An Introduction to Boundary Layer Meteorology", publisher=Kluwer Academic Publishers, 2001.</ref>

==Suha adijabatska stopa opadanja temperature==
Suha adijabatska stopa opadanja temperature (engl. '''dry adiabatic lapse rate – DALR'''), je stopa opadanja temperature za čestice fluida u suhom i nezasićenom zraku, koji se diže bez izmjene topline s okolinom. Zrak ima vrlo malu toplinsku vodljivost, a zračne struje koje se dižu su vrlo velike, tako da je prijenos topline [[Kondukcija topline|kondukcijom]] zanemarljivo malen. 

Kako se zračne mase dižu, npr. [[konvekcija|konvekcijom]], one se šire, zato što je tlak niži na visinama. Kako čestice suhog zraka se šire, one potiskuju postojeći zrak i tako vrše termodinamički [[Rad (fizika)|rad]]. Kako čestice suhog zraka vrše rad, ali ne dobivaju [[toplina|toplinu]] izvana, one gube [[Unutarnja energija|unutarnju energiju]], tako da im temperature pada. Ta stopa opadanja temperature iznosi 9,8 K(°C)/1000 m. Obrnuto se dešava za čestice suhog zraka koje propadaju prema tlu. 

Za [[adijabatski proces]] vrijedi: <ref> Danielson Levin and Abrams, ''Meteorology'', McGraw Hill, 2003.</ref>

:<math>P dV = -V dP / \gamma</math>

Pa prema [[Prvi zakon termodinamike|prvom zakonu termodinamike]] može se pisati:

:<math>n c_v dT - V dp/ \gamma = 0</math>

Budući vrijedi :<math>\alpha = V/n</math> i :<math>\gamma = c_p/c_v</math> proizlazi:

:<math>c_p dT - \alpha dP = 0</math>

gdje je: ''c<sub>p</sub>'' – specifični [[toplinski kapacitet]] za konstantni tlak, a ''α'' – specifični [[obujam]]. 

Ako pretpostavimo da vrijedi hidrostatička ravnoteža: <ref> Landau and Lifshitz, ''Fluid Mechanics'', Pergamon, 1979.</ref>

:<math> dP = - \rho g dz</math>

gdje je: ''g'' – [[Gravitacijska konstanta|prosječna gravitacijska akceleracija Zemlje]] i ''ρ'' – [[gustoća]]. Kombiniranjem tih dviju jednadžbi, da bi izgubili tlak, dobiva se vrijednost za suhu adijabatsku stopu opadanja: <ref> Landau and Lifshitz: ''Fluid Mechanics'', Pergamon, 1979.</ref>

:<math>\Gamma_d = -\frac{dT}{dz}= \frac{g}{c_p} = 9,8 \ ^{\circ}\mathrm{C}/\mathrm{km}</math>

==Vlažna adijabatska stopa opadanja temperature==
Kada je zrak zasićen s vodenom parom ([[rosište]]), koristi se vlažna adijabatska stopa opadanja temperature. Ona znatno ovisi o temperature, a prosječna vrijednost iznosi 5 K(°C)/1000 m.

Razlika između suhe i vlažne stope opadanja temperature je u tome što se oslobađa [[Toplina isparivanja|latentna toplina]], kada se voda kondenzira, pa temperature pada. To oslobađanje topline je važan izvor energije u stvaranju oluja. 

Vlažna adijabatska stopa opadanja temperature se može otprilike izračunati prema jednadžbi koju daje Američka meteorološka udruga (engl. ''American Meteorology Society''): <ref>[http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?p=1&query=moist-adiabatic+lapse&submit=Search] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090926021603/http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?p=1&query=moist-adiabatic+lapse&submit=Search |date=2009-09-26 }} "Glossary of Meteorology</ref>

:<math>\Gamma_w = g\, \frac{1 + \dfrac{H_v\, r}{R_{sd}\, T}}{c_{p d} + \dfrac{H_v^2\, r\, \epsilon}{R_{sd}\, T^2}}</math>

:{|border="0" cellpadding="2"
|-
|align=right|gdje je:
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-10%;"><math>\Gamma_w</math></font> 
|align=left|- vlažna adijabatska stopa opadanja temperature, K/m
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-55%;"><math>g</math></font>
|align=left|- [[Gravitacijska konstanta|prosječna gravitacijska akceleracija Zemlje]] = 9,8076&nbsp;m/s<sup>2</sup>
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-10%;"><math>H_v</math></font>
|align=left|- [[Toplina isparivanja]] vode of water, J/kg
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-15%;"><math>r</math></font>
|align=left|- odnos mase vodene pare prema masi suhog zraka, kg/kg
|-
|align=right|<font style="vertical-align:+15%;"><math>R</math></font>
|align=left|- = univerzalna [[plinska konstanta]] = 8,314 J kmol<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>
|-
|align=right|<font style="vertical-align:+20%;"><math>M</math></font>
|align=left|- [[Relativna molekularna masa]] određenog plina, kg/kmol = 28,964 za suhi [[zrak]] i 18,015 za [[vodena para|vodenu paru]]
|-
|align=right|<math>R/M</math>
|align=left|- specifična [[plinska konstanta]], oznaka <math>R_s</math>
|-
|align=right|<math>R_{sd}</math>
|align=left|- specifična [[plinska konstanta]] za suhi [[zrak]] = 287 J kg<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup> 
|-
|align=right|<math>R_{sw}</math>
|align=left|- specifična [[plinska konstanta]] za [[vodena para|vodenu paru]] = 462 J kg<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup>
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-10%;"><math>\epsilon</math></font>
|align=left|- bezdimenzioni odnos specifična plinska konstanta  za suhi zrak prema  specifičnoj plinskoj konstanti  za vodenu paru = 0,6220
|-
|align=right|<font style="vertical-align:+15%;"><math>T</math></font>
|align=left|- temperatura zasićenog zraka ili [[rosište]], K
|-
|align=right|<font style="vertical-align:-30%;"><math>c_{pd}</math></font>
|align=left|- specifični [[toplinski kapacitet]] za suhi zrak kod konstantnog tlaka, J kg<sup>−1</sup> K<sup>−1</sup> 
|}


== Izvori ==
{{izvori|2}}

[[Kategorija:Atmosfera]]