Térmicas

Térmica é uma forma de corrente ascendente que ocorre quando a radiação solar aquece a superfície da Terra e, como resultado, o ar próximo ao solo. Durante o dia, essa convecção transporta o ar aquecido pelo sol a alturas maiores e, ao mesmo tempo, traz ar mais frio para o solo de uma altura de várias centenas de metros. Alpinistas muitas vezes se sentem essa corrente ascendente durante a descida da tarde, como um vento quente do vale, pilotos sem motor, tais como pilotos de planadores , hang- planadores e paragliders apreciá-lo como um chamado " barba " para ganhar altitude. Térmico é, entre outras coisas. também responsável pelo desenvolvimento de ventos de vale e redemoinhos de poeira .

Emergência

Nuvem cumulus

Nuvem cumulus fixa , formada como resultado dos ventos ascendentes sobre o Stellihorn ( Valais ).

Para se desenvolver, as térmicas requerem radiação solar suficiente e uma estrutura de solo adequada. Simplificando, uma camada crescente de ar no solo aquece. Devido à falta de homogeneidade ou ligeiros distúrbios, uma protuberância se forma em um ponto na camada de ar quente, onde o ar quente começa a se acumular e a empurrar para cima. Quando um volume suficiente de ar quente se acumula, a embalagem começa a subir. Existem duas possibilidades de térmicas que agora podem ocorrer:

• Térmicas semelhantes a pacotes : aqui a parcela de ar se desprende do solo (ocorre o chamado desprendimento, o observador em pé no solo reconhece isso pelo vento refrescante rápido, que é causado pelo ar (frio) que entra e não chega da direção do vento principal). Um piloto de planador nota fortes flutuações na razão de subida, nas quais os ganhos de altitude são repetidamente interrompidos por períodos de descida, embora a própria localização não seja alterada.
• Mangueira térmica : aqui há um fornecimento contínuo de ar aquecido no solo, de modo que o ar que sai para cima flui constantemente para perto do solo, é aquecido com rapidez e quantidade suficientes e sai para cima. A subida é quase constante.

Como o ar sobe ligeiramente , especialmente em uma atmosfera estratificada instável , e inicialmente esfria por meio do gradiente de temperatura adiabático seco , ele pode eventualmente atingir o nível de condensação e formar nuvens . As nuvens cumulus são, portanto, um sinal visível de térmicas. Se o ar estiver muito seco para que não ocorra a formação de nuvens, fala-se em azul térmico - o céu permanece sem nuvens e azul. Só pode ser reconhecido por pólen, poeira e pássaros ou planadores que circulam . Em contraste com isso, nuvens cumulonimbus e tempestades podem se formar a partir de nuvens cumulus no decorrer do dia se a força térmica for apropriada .

Freqüentemente, a térmica resultante "flui" por uma encosta oposta à linha de queda até um spoiler - isso pode ser uma torção no terreno ou uma mudança na natureza do terreno. Lá, o pacote de ar quente se separa do chão e sobe como uma grande bolha de sabão . Nas terras baixas, o vento leve a moderado os ajuda a se desprender do solo e subir nas bordas do terreno ou nas bordas da floresta.

A corrente ascendente térmica termina quando não há mais fluxo de ar quente do chão. Dependendo da quantidade de sol, pode levar algum tempo até que haja ar quente suficiente novamente e ele possa subir novamente. Com essas correntes ascendentes recorrentes no mesmo lugar, fala-se de térmicas pulsantes .

Barreiras como a inversão ou a tropopausa impedem o ar ascendente em altitude.

Fatores de intensidade térmica

A intensidade da térmica depende, entre outras coisas. do sol , a natureza da superfície terrestre , a umidade e o ângulo de irradiação. Um campo de grãos secos pode emitir mais calor do que um prado úmido, uma encosta de montanha inclinada em direção ao sol é mais aquecida do que as planícies. Isso se deve às diferentes capacidades de armazenamento de calor, bem como à umidade e evaporação da subsuperfície. O piso térmico ideal deve

• Refletir o mínimo de luz solar possível (pequeno valor de albedo ),
• pouca água evapora e
• Dissipe pouco calor no solo, mas aqueça para aquecer o ar acima.

Se o solo conduz o calor para baixo (por exemplo, solo argiloso), ele aquece apenas um pouco. Por outro lado, um mau condutor de calor, como areia seca ou um campo arado, aquece. Além disso, por exemplo, um solo úmido, se for mais frio que o ar, pode armazenar mais calor do que um seco, pois a água pode absorver calor do ar além da matéria do solo. Se um solo úmido é mais frio que o ar, uma grande parte da energia solar que atinge o solo é convertida no chamado frio de evaporação, correspondentemente o ar próximo ao solo é resfriado pelo solo em comparação com as camadas de ar diretamente mais altas . As plantas podem reduzir as térmicas dependendo de sua espécie, estado de crescimento e densidade. A floresta tem um caso especial aqui: durante o dia ela reduz as térmicas por evaporação, mas à noite o dossel é mais quente que o ambiente e emite térmicas fracas. Em contraste, clareiras e bordas de floresta são boas fontes térmicas e bordas destacáveis. O solo armazena muito calor, como B. Florestas ou cidades, pode liberá-los de volta ao ar em momentos diferentes e levar a térmicas no final da tarde à noite.

Por outro lado, o gradiente de temperatura (queda vertical da temperatura) do ar ambiente desempenha um papel importante para a intensidade de uma corrente ascendente térmica , que pode estar entre 0,65 ° C e 1,35 ° C por 100 m de altura. Uma vez que o ar resfria constantemente a 1 ° C por 100 m quando sobe até atingir o nível de condensação, o ar subindo abaixo de 1 ° C logo se tornaria mais frio do que o ar circundante (estratificação estável). Com um gradiente de 1 ° C (estratificação indiferente), a diferença de temperatura permanece a mesma com o aumento da altitude e leva a térmicas moderadas a boas com taxas de subida constantes. Se o gradiente estiver acima de 1 ° C (estratificação instável), a diferença de temperatura aumenta com a altitude - assim como as taxas de subida e a força térmica.

Consequentemente, as térmicas podem aumentar significativamente com a advecção de ar frio . Ocorre quando massas de ar mais frias em camadas de ar superiores são produzidas de outro lugar, e. B. após a passagem de uma frente fria , o chamado clima traseiro . Como resultado, mesmo um leve aquecimento do piso é suficiente para dar ao ar aquecido uma vantagem de temperatura sobre o ar ambiente e fazer com que ele se solte e suba rapidamente. Essas condições climáticas são frequentemente usadas por pilotos de térmicas para voos longos de cross-country.

Outros efeitos apoiam a recuperação:

Quando as nuvens se formam, o calor adicional de condensação é liberado, o que pode levar a uma vantagem adicional de temperatura sobre os arredores e, portanto, a um aumento adicional nas parcelas de ar - o aumento térmico.

Nas franjas das correntes de ar ascendente, o ar seco e o mais frio são misturados por arrastamento. Especialmente no caso de convecção de umidade , ou seja, nuvens térmicas , os efeitos térmicos podem aumentar ainda mais como resultado do frio de evaporação , uma vez que uma fina camada de ar frio é colocada em torno da nuvem.

Medição

Na aviação , a força da térmica é medida como a velocidade do ar ascendente. Isso está entre 0,1 e 10  m / s , e consideravelmente mais sob nuvens cumulonimbus . O variômetro é usado como um instrumento de medição em uma aeronave .

A distribuição espacial de térmicas na atmosfera também pode ser medida da seguinte forma:

• Medição do campo de vento (por deslocamento Doppler) usando várias técnicas de radar , RADAR , LIDAR , SODAR
• Medição indireta da distribuição de temperatura de um volume de ar por meio da medição da radiação térmica (infravermelho). A térmica pode ser inferida a partir da distribuição de temperatura

As correntes ascendentes térmicas podem mover íons , o que muda o campo elétrico da atmosfera. A medição do campo elétrico, respectivamente. seus gradientes dentro do volume de ar (de uma aeronave) permitem tirar conclusões sobre a presença de térmicas.

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Círculos térmicos ("acionamento") ao deslizar

No vôo sem motor, como o vôo livre , asa delta e parapente , as térmicas são utilizadas para ganhar altitude (1000 a 3000 m em planícies, ainda mais altas nas montanhas). O limite superior utilizável da térmica é a base da nuvem . Dependendo da legislação nacional, os pilotos de planador com licença de voo na nuvem também podem continuar a escalar dentro de uma nuvem, embora a aprovação do controle de tráfego aéreo possa ser necessária. Voar em uma nuvem, no entanto, envolve riscos e raramente é praticado. Para a aviação motorizada, por outro lado, as térmicas são mais incômodas, pois podem causar turbulências desagradáveis . Pode até ser perigoso para balões de ar quente , pois as térmicas fazem o balão afundar devido à menor diferença de temperatura (envelope do balão para o meio ambiente).

As usinas termelétricas tentam converter a energia contida na térmica em energia elétrica.

Força das térmicas

Para a resistência térmica , isto é, a velocidade do ar ascendente, as diferenças na densidade entre o ar térmico e o ar ambiente desempenham um papel decisivo. A diferença na densidade depende muito da umidade relativa , ou seja, da diferença do ponto de orvalho . O térmico é mais úmido e, portanto, mais leve que o ar ambiente. Por outro lado, as diferenças de temperatura entre o ar térmico e o ambiente são desprezíveis para as diferenças de densidade: a cerca de 200 m acima do solo , a diferença de temperatura é em média inferior a 0,3 ° C, a uma altitude de 600 m é frequentemente apenas 0,15 ° C

Cálculo da resistência térmica com base em valores de temperatura do perfil vertical da atmosfera (Temp ou Skew-T).

A fórmula térmica para calcular a velocidade de elevação é:

${\ displaystyle w = K \; {\ sqrt {\ frac {1,1 ^ {(\ tau _ {\ mathrm {Th}} - \ tau _ {\ mathrm {Lu}})} - 1} {1, 1 ^ {(\ vartheta _ {\ mathrm {Lu}} - \ tau _ {\ mathrm {Lu}})}}}} \ quad}$com . ${\ displaystyle K = 5,6 \ {\ rm {m / s}}}$

Os símbolos individuais representam as seguintes quantidades:

${\ displaystyle w}$	Velocidade da atualização em m / s,
${\ displaystyle K}$	Um índice determinado empiricamente com a unidade m / s
${\ displaystyle \ vartheta _ {\ mathrm {Lu}}}$	Temperatura do ar ambiente em ° C,
${\ displaystyle \ tau _ {\ mathrm {Lu}}}$	Temperatura do ponto de orvalho do ar ambiente em ° C,
${\ displaystyle \ tau _ {\ mathrm {Th}}}$	Temperatura do ponto de orvalho da bolha térmica em ° C.

Um perfil vertical , medido ou calculado por serviços meteorológicos para diferentes lugares do mundo, mostra a temperatura e a temperatura do ponto de orvalho do ar ambiente em diferentes altitudes. Também contém a linha da razão da mistura de saturação constante do ponto de orvalho do solo, que corresponde à temperatura do ponto de orvalho da térmica. Isso significa que todos os parâmetros relevantes para o cálculo da resistência térmica na respectiva altitude podem ser lidos a partir do perfil vertical.

Links da web

Wikcionário: Thermik  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

• “Onde você vai para as térmicas, por favor?” - Apresentação do Prof. Alfred Ultsch.
• Mapa térmico da Alemanha por D. Müller, Christoph Kottmeier, Manfred Kreipl e Bernd Frettlöh.
• Livro em PDF - Térmica de A a Z Livro publicado na época pelo link acima - edição revisada em 2018.
• Lista de verificação térmica - site interativo para classificar a qualidade térmica.
• Derivação da fórmula térmica - contexto físico para o cálculo da resistência térmica.
• Mapa térmico Thermalmap.info - site com térmicas voadas. A partir disso, as áreas termicamente ativas e os pontos quentes térmicos podem ser facilmente identificados. - no mundo todo.

Evidência individual

1. ^ Henry Blum: Meteorologia para pilotos de planador . Motorbuch Verlag, Stuttgart 2014, ISBN 978-3-613-03711-3 . 
2. ↑ ^{a b} Oliver Predelli: Previsão térmica com temps . Ed .: Glider Flying Magazine. No. 3, 2017, ISSN  1612-1740 , p. 24-28 .