Temperaturgradient

Ein Temperaturgradient ist eine physikalische Größe , die beschreibt, in welcher Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich die Temperatur an einem bestimmten Ort am schnellsten ändert. Der räumliche Temperaturgradient ist eine Vektorgröße mit der Dimension Temperaturdifferenz pro Längeneinheit . Die SI- Einheit ist Kelvin pro Meter (K/m).

Temperaturgradienten in der Atmosphäre sind in den Atmosphärenwissenschaften ( Meteorologie , Klimatologie und verwandten Gebieten) von Bedeutung.

Unter der Annahme, dass die Temperatur T eine intensive Größe ist , d. h. eine eindeutige, stetige und differenzierbare Funktion des dreidimensionalen Raums (oft als Skalarfeld bezeichnet ), d. h. dass

${\displaystyle T=T(x,y,z)}$

wobei x , y und z die Koordinaten des betrachteten Ortes sind , dann ist der Temperaturgradient die Vektorgröße , die wie folgt definiert ist:

${\displaystyle \nabla T={\begin{pmatrix}{\frac {\partial T}{\partial x}},{\frac {\partial T}{\partial y}},{\frac {\partial T}{\partial z}}\end{pmatrix}}}$

Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Orten sind für die Wettervorhersage und das Klima von entscheidender Bedeutung. Die Absorption von Sonnenlicht an oder nahe der Erdoberfläche verstärkt den Temperaturgradienten und kann Konvektion auslösen (ein wichtiger Prozess der Wolkenbildung , oft verbunden mit Niederschlag ). Meteorologische Fronten sind Regionen, in denen der horizontale Temperaturgradient relativ hohe Werte erreichen kann, da sie die Grenzen zwischen Luftmassen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften darstellen.

Der Temperaturgradient kann sich im Laufe der Zeit erheblich verändern, beispielsweise durch tages- oder jahreszeitliche Schwankungen. Dies geschieht höchstwahrscheinlich während einer Inversionswetterlage . So kann es tagsüber am Boden kalt sein, während es in der Atmosphäre wärmer ist. Mit dem Übergang von Tag zu Nacht kann die Temperatur rapide sinken, während es an anderen Orten auf gleicher Höhe wärmer oder kälter bleibt. An der Westküste der Vereinigten Staaten kommt dies aufgrund der geografischen Gegebenheiten gelegentlich vor.

Die durch Temperaturänderungen während eines Waldbrandes verursachte Ausdehnung und Kontraktion von Gestein kann durch thermische Spannungsverwitterung zu einem Thermoschock und in der Folge zu einem Versagen der Struktur führen.

• Atmosphärische Temperatur entlang des Gradienten der Erdatmosphäre
• Geothermischer Gradient
• Gradient
• Temperaturgradient
• Näherung des schwachen Temperaturgradienten

• Edward N. Lorenz (1967). Die Natur und Theorie der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre . Publikation Nr. 218. Genf, Schweiz: Weltorganisation für Meteorologie.
• M. I. Budyko (1978). Klima und Leben . Internationale Geophysik-Reihe. Band 18. Academic Press. ISBN 0-12-139450-6Die
• Robert G. Fleagle; Joost A. Businger (1980). Einführung in die Atmosphärenphysik . Internationale Geophysik-Reihe. Band 25. Academic Press. ISBN 0-12-260355-9Die
• David Miller (1981). Energie an der Erdoberfläche: Eine Einführung in die Energetik von Ökosystemen . Academic Press. ISBN 978-0-08-095460-8Die
• John M. Wallace; Peter V. Hobbs (2006). Atmosphärenwissenschaft: Eine Einführung . Elsevier. ISBN 978-0-08-049953-6Die

• Dritter Sachstandsbericht des IPCC
• Bildliche Darstellung des Temperaturgradienten (Werkzeuge) .