Pionowy gradient temperatury, pionowe zmiany temperatury powietrza

Konwekcja - proces przenoszenia ciepła wynikający z ruchu materii w objętości dowolnego płynu, np. powietrza, wody, piasku itp. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym. 

Prąd konwekcyjny. Każda konwekcja wynika z istnienia prądu konwekcyjnego. W konwekcji naturalnej prąd ten powodowany różnicą gęstości pomiędzy obszarami o różnej temperaturze w płynie. Przykłady ruchów konwekcyjnych:

• gorące gazy unoszące się do góry nad płomieniem
• śreżoga - rozedrgane powietrze tworzące wrażenie mgły w gorący i upalny dzień (np. nad rozgrzanym asfaltem)
• delikatny ruch wody podczas podgrzewania (widoczny w naczyniu jako ruszająca się delikatna "mgiełka").

Prądy konwekcyjne w atmosferze są przyczyną powstawania niektórych rodzajów chmur (gł. chmur kłębiastych: cumulus i cumulonimbus).

Zmiany temperatury powietrza atmosferycznego zależą nie tylko od wymienionych w poprzednim rozdziale czynników zewnętrznych. Są również wynikiem tzw. procesów adiabatycznych, czyli ochładzania powietrza na skutek wznoszenia się lub ogrzewania w wyniku opadania w dół, przy bra­ku wymiany ciepła z otoczeniem. Takie pionowe ruchy powietrza nazywa­my ruchami konwekcyjnymi.

Pionowy gradient temperatury (ang. atmospheric lapse rate) zjawisko zmiany temperatury wraz z wysokością w atmosferze a także wielkość określająca zmianę temperatury w atmosferze ziemskiej, przypadającą na jednostkę wysokości. Zazwyczaj jest wyrażany w stopniach Celsjusza na 100 metrów wysokości (°/100m).

Podczas wznoszenia się powietrza zachodzi jego rozprężanie - spadek ciśnienia i spadek temperatury. Jeśli powietrze nie zawiera pary wodnej, temperatura spada o 1°C na każde 100 m wysokości. Jest to suchoadiabatyczny spadek temperatury. Gdy wznoszące się powietrze jest wilgotne, spadek temperatury jest wolniejszy i wynosi 0.6° C na każde 100 m, ponie­waż para wodna w procesie kondensacji oddaje tzw. ciepło utajone. Spadek temperatury uwarunkowany kondensacją pary wodnej określa się jako wilgotnoadiabatyczny. W przyrodzie konwekcyjnym ruchom wznoszącym podlega najczęściej powietrze wilgotne. Dlatego spadek temperatury poniżej poziomu kondensacji jest suchoadiabatyczny natomiast powyżej tego pozio­mu - wilgotnoadiabatyczny.

Przy opadaniu powietrza dochodzi do jego sprężania, co powoduje wzrost ciśnienia w jednostce objętości i wzrost temperatury. W zstępującym ruchu powietrza zawsze zachodzą suchoadiabatyczne zmiany temperatury.