1. Выше было указано, как изменяется температура в определенной
массе воздуха, которая адиабатически поднимается или опускается. Ни
в коем случае не следует смешивать эти индивидуальные изменения с
вертикальным распределением температуры в атмосфере.
Температура в атмосферном столбе может распределяться по высоте
различным образом. Это распределение не подчинено никакой простой
закономерности, и кривая, изображающая это распределение в более или
менее толстом слое атмосферы, в общем случае является сложной
кривой. Представление о распределении температуры с высотой дает
вертикальный градиент температуры у=-dT/dz, т. е. изменение
температуры в атмосфере на единицу высоты, обычно на 100 м. Так как
перед производной ставится знак минус, то в случае падения
температуры с высотой, т. е. при отрицательном dT и положительном dz,
градиент положителен (у>0), при возрастании температуры с высотой -
отрицателен (у<0).
2. Вертикальный градиент температуры может изменяться в довольно
широких пределах. В нижних 10 км в умеренных широтах и в нижних 15
км в тропиках он в среднем равен 0,6 °С/100 м. В нижних сотнях
метров над нагретой подстилающей поверхностью он может превышать
1°С/100 м, а в тонком приземном слое над перегретой почвой может
быть во много раз больше уа. Бывают и такие случаи, когда
температура воздуха с высотой не падает, а растет. Такое
распределение температуры называют инверсией температуры. Инверсии
особенно часты по ночам в приземном слое, но встречаются на разных
высотах и в свободной атмосфере. Если температура в воздушном слое
не меняется с высотой, т. е. вертикальный градиент ее равен нулю, то
такое состояние слоя называют изотермией. Выше 10-15 км и до высоты
около 50 км вертикальное распределение температуры даже в среднем
является изотермическим или инверсионным.
3. Если температура воздуха с высотой изменяется, то изменяется
также и потенциальная температура. Только в случае, когда
температура падает с высотой на 1°С/100 м, потенциальная температура
остается с высотой неизменной. Это легко видеть из самых простых
соображений. При указанном градиенте температуры с какого бы уровня
ни была опущена воздушная частица на уровень моря, она,
адиабатически нагревшись, получит на уровне моря одну и ту же
температуру. Это и значит, что потенциальная температура на всех
уровнях одинакова.
В случае, когда вертикальный градиент температуры меньше 1 °С/100 м,
что как раз является обычным, потенциальная температура с высотой
растет, при этом растет тем быстрее, чем меньше у. И только в тех
случаях, когда вертикальный градиент температуры больше 1°С/100 м,
потенциальная температура с высотой убывает, при этом убывает тем
быстрее, чем больше у.
В изотермическом слое потенциальная температура растет с высотой на
1 °С на 100 м. Еще быстрее растет она в слое инверсии, т. е. при
возрастании температуры с высотой.
