Конвекция (в атмосфере)

КОНВЕКЦИЯ в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха, обусловленные разностью температур (и соответственно плотностей) различных слоёв воздуха. В соответствии с Архимеда законом тёплый воздух поднимается, более холодный и плотный - опускается. Интенсивность конвекции определяется нагревом подстилающей поверхности и испарением влаги (плотность водяного пара меньше плотности сухого воздуха). Существенную роль в процессе конвекции в атмосфере играет также ветер. При относительно слабом ветре конвекция существует в виде термиков - восходящих потоков воздуха. Скорость последних у поверхности Земли составляет, как правило, несколько метров в секунду, но в центре урагана может достигать 20-30 м/с. Термики осуществляют основной вертикальный перенос тепла и влаги в атмосфере, хотя их площадь обычно меньше площади областей опускания воздуха.

Развитие конвекции зависит от распределения температуры по высоте в атмосфере: атмосфера должна обладать неустойчивой стратификацией (смотри Стратификация атмосферы). Воздушный поток поднимается до тех пор, пока его плотность меньше плотности окружающего воздуха. Поднимаясь, воздух расширяется и, следовательно, охлаждается. При отсутствии конденсации водяного пара температура понижается примерно на 1 °С на 100 м подъёма. Конденсация сопровождается выделением теплоты и, соответственно, замедлением охлаждения воздуха с высотой.

Конвекция  над сушей развивается днём по мере прогрева земной поверхности, достигает максимума через 2-3 ч после полудня и резко прекращается перед заходом Солнца. Над океаном конвекция наиболее интенсивна в предрассветные часы, так как за ночь атмосфера охлаждается значительно сильнее, чем океан, обладающий огромной теплоёмкостью. Конвекция  наблюдается также при горизонтальных перемещениях воздуха с холодной поверхности на более тёплую. Слои воздуха, в которых градиент температуры меньше адиабатического, задерживают развитие конвекции, что особенно ярко проявляется при инверсиях температуры. В результате при слабом ветре под инверсионными слоями воздуха накапливаются загрязнения воздуха, что характерно для больших городов.

Лит.: Матвеев Л. Т. Физика атмосферы. 3-е изд. СПб., 2000.