Opgave: Stigningsregn og Føhn-effekt

Formål: At undersøge de fysiske processer bag temperaturændringer i atmosfæren (adiabatiske processer) og anvende denne viden til at forklare dannelsen af stigningsregn og Føhn-vinde.

Del 1: Teoretisk forforståelse

Besvar følgende spørgsmål med hjælp fra din grundbog (Kapitel 4, s. 91-94) før du starter simulationen.

1. Hvorfor falder temperaturen?

Når en luftboble stiger til vejrs, falder det atmosfæriske tryk, hvilket får luften til at udvide sig. Ifølge teksten kræver denne udvidelse energi. Hvor tages denne energi fra, og hvad er konsekvensen for temperaturen (se afsnittet om tilstandsligningen)?

2. De to afkølingshastigheder (lapse rates)

Angiv værdierne for temperaturfaldet pr. 100 meter ifølge teksten:

Tøradiabatisk afkøling (umættet luft): °C pr. 100 m.
Fugtadiabatisk afkøling (mættet luft): °C pr. 100 m.

Del 2: Den tøradiabatiske proces (Simulation)

Indstil simulationen:
Start Temperatur: 20 °C
Start Vandindhold: 5 g/m³ (Lavt nok til ingen skyer).

1. Observation og Beregning

Træk luftpakken fra havniveau (0 m) op til toppen af bjerget (2000 m).

Start-temperatur (0 m): 20 °C
Aflæst slut-temperatur (2000 m): °C

Beregn temperaturfaldet pr. 100 meter baseret på dine tal fra simulationen:

(20 - SlutTemp) / 20 = _______ °C/100m

2. Verifikation

Stemmer dit resultat overens med teoriens værdi for tøradiabatisk afkøling?

Del 3: Mætning, faseovergang og latent varme

1. Find Kondensationsniveauet (Dugpunktet)

Træk langsomt luften op ad bjerget. Stop præcis der, hvor den relative luftfugtighed rammer 100%, og skyen opstår.

Højde for skybunden: Ca. m.o.h.
Hvad kaldes det temperaturniveau, som luften netop har ramt her?

2. Analyse af fugtadiabatisk afkøling

Træk nu luften videre fra skybunden og op til toppen. Observer, at temperaturen nu falder langsommere.

VIGTIGT: Forklar med egne ord, hvorfor temperaturfaldet er mindre (kun ca. 0,5°C/100m) inde i skyen. Hvad sker der fysisk med vanddampen, når den bliver til dråber, og hvordan påvirker det temperaturen? (Inddrag begrebet fortætningsvarme eller latent varme).

Del 4: Føhn-effekten (Syntese)

Fortsæt med samme indstillinger (20°C / 12 g/m³). Træk luften fra toppen (2000 m) ned til dalen på den modsatte side (200 m).

1. Processen på læsiden

Hvilken proces angiver simulationen under nedstigningen: Tøradiabatisk eller Fugtadiabatisk?

Hvorfor bruger vi denne sats, selvom luften lige har været fuld af skyer? (Hvad skete der med vandet på vej op?)

2. Energiregnskabet

Temperatur ved start (0 m): 20 °C
Temperatur i dalen (200 m): °C

Konklusion: Forklar temperaturforskellen. Vi har flyttet luft fra 0 m til 200 m, men alligevel er luften blevet varmere. Hvor er den "ekstra" varme kommet fra? (Hint: Se tilbage på din forklaring i Opgave 3.2).

Del 5: Perspektivering

Sammenligning med Konvektionsregn

I denne simulation presses luften op, fordi den møder en fysisk forhindring (et bjerg). Beskriv kort, hvad der får luften til at stige til vejrs ved Konvektionsregn (se fig. 4.12 i teksten). Hvilken rolle spiller jordoverfladen her?