Was ist atmosphärische Schichtung?

Schichtung sind Dichteschwankungen, die dazu führen, dass sich die Flüssigkeiten in verschiedene Schichten trennen.

Wie im YouTube-Video "Stratified Flow - Lecture" gezeigt :

Sie könnten die Auftriebsfrequenz verwenden ,$N$, als Maß für Schichtung und Stabilität.$N$ist definiert als:

Mit einigen Variationen in den Antworten hier und da. Der Begriff$\frac{\mathrm{d}\theta}{\mathrm{d}z}$ist ein Maß für die konvektive Stabilität, wobei negative Werte eine konvektive Instabilität darstellen, für die es keine Auftriebsfrequenz gibt, da ein Luftpaket nicht oszilliert, sondern stattdessen auf-/absteigt, um eine stabile Schichtung zu erzeugen.

Ich frage mich vielleicht, ob bei der Untersuchung feuchter atmosphärischer Prozesse wie der Zyklogenese eher die Feuchtpotentialtemperatur als die Trockenpotentialtemperatur verwendet werden sollte.

Schichtung bedeutet, dass sich die Dichte mit der Höhe ändert. Wenn es statisch stabil ist, nimmt die Dichte mit der Höhe ab. Allerdings ist es nur für inkompressible Flüssigkeiten so einfach. Zum Beispiel für Laborströmungen in Wasser.

Bei komprimierbaren Fluiden, wie der Atmosphäre, aber teilweise sogar den Ozeanen, müssen wir berücksichtigen, dass, wenn sich ein Fluidpaket in einen Bereich mit anderem Druck bewegt, sich seine Temperatur und Dichte aufgrund adiabatischer Expansion und Kompression ändert. Deshalb werden Potentialtemperatur und Potentialdichte verwendet. Sie drücken die Temperatur oder Dichte verschiedener Luftpakete aus, wenn sie bei gleichem Referenzdruck adiabatisch expandiert/komprimiert werden.

Wenn die Potentialdichte mit der Höhe abnimmt oder die Potentialtemperatur mit der Höhe ansteigt, ist die atmosphärische Schichtung statisch stabil. Wenn es konstant ist, ist es statisch neutral. Wenn die potentielle Temperatur mit der Höhe abnimmt, ist die Schichtung statisch instabil.

Aber auch hier ist es nur dann so einfach, wenn die Steigung überall gleich ist. Ansonsten muss man die kompletten potentiellen Temperaturprofile untersuchen und schauen, ob es irgendwo Stellen gibt, an denen sich Luft mit höherer potentieller Temperatur unter Luft mit niedrigerer potentieller Temperatur befindet. Das würde auf eine statische Instabilität für eine größere Schicht hindeuten ( die nichtlokale statische Stabilität ).