Lecture-8 Atmospheric temperature, temperature inversion, lapse rate, daily and seasonal variations of temperature, vertical profile of temperature
Atmospheric temperature, temperature inversion, lapse rate, daily and seasonal variations of temperature, vertical profile of temperature (वायुमंडलीय तापमान, तापमान व्युत्क्रमण, ह्रास दर, तापमान की दैनिक और मौसमी भिन्नता, तापमान की ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल):-
Atmospheric Temperature (वायुमंडलीय तापमान):- Atmospheric temperature refers to the temperature of the air at different altitudes in the Earth's atmosphere. It is influenced by various factors such as latitude, altitude, time of day, season, and presence of clouds or water bodies.
(वायुमंडलीय तापमान वायुमंडल में विभिन्न ऊंचाइयों पर वायु के तापमान को दर्शाता है। यह विभिन्न कारकों जैसे अक्षांश, ऊंचाई, दिन का समय, मौसम, बादलों की उपस्थिति और जल निकायों द्वारा प्रभावित होता है।)
Temperature Inversion (तापमान उत्क्रमण):- A temperature inversion is a phenomenon where temperature increases with altitude instead of decreasing. Normally, the air near the Earth's surface is warmer, and it cools as altitude increases. However, during an inversion, a layer of warm air sits above a layer of cooler air, trapping pollutants and preventing convection.
(तापमान उत्क्रमण वह प्रक्रिया है जिसमें ऊंचाई के साथ तापमान बढ़ता है, जबकि सामान्य परिस्थितियों में ऊंचाई बढ़ने पर तापमान घटता है। इस घटना में एक गर्म वायु परत ठंडी वायु परत के ऊपर स्थित होती है, जिससे संवहन रुक जाता है और प्रदूषक कण फंस जाते हैं।)
Types of Temperature Inversion (तापमान उत्क्रमण के प्रकार):-
i. Radiation Inversion (विकिरण उत्क्रमण):- Occurs during clear, calm nights when the Earth's surface loses heat rapidly, cooling the air near the ground.
(यह साफ, शांत रातों में तब होता है जब पृथ्वी की सतह तेजी से गर्मी खो देती है और सतह के पास की हवा ठंडी हो जाती है।)
ii. Advection Inversion (एडवेक्शन उत्क्रमण):- Happens when warm air moves over a cooler surface, such as cold ocean currents.
[यह तब होता है जब गर्म हवा किसी ठंडी सतह (जैसे ठंडी समुद्री धाराओं) के ऊपर बहती है।]
iii. Subsidence Inversion (अधोक्षरण उत्क्रमण):- Occurs in high-pressure areas where air slowly descends and warms, forming a stable warm layer over cooler air.
(उच्च दबाव वाले क्षेत्रों में जब वायु धीरे-धीरे नीचे आती है और गर्म होती है, जिससे ऊपरी वायुमंडल में एक स्थिर गर्म परत बन जाती है।)
iv. Frontal Inversion (फ्रंटल उत्क्रमण):- Forms when a warm air mass overrides a cold air mass at a front.
(यह तब बनता है जब एक गर्म वायु द्रव्यमान एक ठंडे वायु द्रव्यमान के ऊपर आ जाता है।)
Lapse Rate (लुप्त दर):- The lapse rate is the rate at which atmospheric temperature decreases with an increase in altitude. It is expressed in degrees Celsius per kilometer (°C/km).
[लुप्त दर वायुमंडलीय तापमान के ऊंचाई के साथ घटने की दर को दर्शाता है। इसे डिग्री सेल्सियस प्रति किलोमीटर (°C/km) में मापा जाता है।]
Types of Lapse Rates (लुप्त दर के प्रकार):-
i. Environmental Lapse Rate (ELR) (पर्यावरणीय लुप्त दर):- The actual rate of temperature decrease in the atmosphere, which varies based on local conditions.
(वायुमंडल में वास्तविक तापमान परिवर्तन दर, जो स्थानीय परिस्थितियों के अनुसार भिन्न होती है।)
ii. Dry Adiabatic Lapse Rate (DALR) (शुष्क ऐडियाबेटिक लुप्त दर):- The rate of cooling of a dry (unsaturated) air parcel as it rises, approximately 10°C/km.
[जब कोई शुष्क (असंतृप्त) वायु ऊपर उठती है, तो वह लगभग 10°C/km की दर से ठंडी होती है।]
iii. Moist Adiabatic Lapse Rate (MALR) (आर्द्र ऐडियाबेटिक लुप्त दर):- The rate of cooling of a saturated air parcel, typically 4-7°C/km, as latent heat is released during condensation.
(जब कोई संतृप्त वायु ऊपर उठती है, तो संघनन के दौरान गुप्त ऊष्मा निकलने के कारण यह लगभग 4-7°C/km की दर से ठंडी होती है।)
Daily and Seasonal Variations of Temperature (तापमान के दैनिक और मौसमी परिवर्तन):-
Daily Variations (Diurnal Variation) (दैनिक परिवर्तन):-
> The temperature varies throughout the day due to the position of the Sun.
(तापमान दिनभर में सूर्य के स्थान के अनुसार बदलता रहता है।)
> Maximum temperature occurs in the afternoon (2-3 PM) due to the lag effect.
[अधिकतम तापमान दोपहर (2-3 बजे) के आसपास होता है, क्योंकि गर्मी संचित होती रहती है।]
> Minimum temperature occurs just before sunrise.
(न्यूनतम तापमान सूर्योदय से ठीक पहले होता है।)
> Urban areas experience more extreme daily variations due to heat absorption by buildings (urban heat island effect).
[शहरी क्षेत्रों में तापमान परिवर्तन अधिक होता है, क्योंकि इमारतें और कंक्रीट अधिक ऊष्मा अवशोषित करते हैं (शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव)।]
Seasonal Variations (मौसमी परिवर्तन):-
Summer (गर्मी):- Higher temperatures due to longer daylight hours and intense solar radiation.
(लंबे दिन और तीव्र सौर विकिरण के कारण उच्च तापमान होता है।)
Winter (सर्दी):- Lower temperatures due to shorter daylight hours and lower sun angles.
(छोटे दिन और सूर्य के कम कोण के कारण तापमान कम रहता है।)
Spring/Autumn (बसंत/पतझड़):- Transitional seasons with moderate temperatures.
(ये संक्रमण कालीन ऋतुएँ होती हैं, जिनमें तापमान मध्यम रहता है।)
Vertical Profile of Temperature (तापमान की ऊर्ध्वाधर रूपरेखा):- The vertical temperature structure of the atmosphere is divided into different layers:
(वायुमंडल को तापमान के आधार पर विभिन्न परतों में विभाजित किया गया है:)
i. Troposphere (0-12 km) (क्षोभमंडल):-
> Temperature decreases with altitude (average lapse rate: 6.5°C/km).
[इसमें ऊंचाई के साथ तापमान घटता है (औसत लुप्त दर: 6.5°C/km)।]
> Contains most of the Earth's weather systems.
(अधिकांश मौसम संबंधी घटनाएँ यहीं घटित होती हैं।)
> Tropopause marks the boundary with the stratosphere.
(क्षोभमंडल सीमा इसके और समतापमंडल के बीच की सीमा होती है।)
ii. Stratosphere (12-50 km) (समतापमंडल):-
> Temperature increases with altitude due to the absorption of UV radiation by the ozone layer.
[इसमें ऊंचाई के साथ तापमान बढ़ता है, क्योंकि ओजोन परत सूर्य की पराबैंगनी (UV) किरणों को अवशोषित करती है।]
> The stratopause marks the transition to the mesosphere.
(समतापमंडल सीमा इसे मध्यमंडल से अलग करता है।)
iii. Mesosphere (50-80 km) (मध्यमंडल):-
> Temperature decreases with altitude.
(इसमें ऊंचाई के साथ तापमान घटता है।)
> The coldest layer, with temperatures dropping to -90°C.
(यह वायुमंडल की सबसे ठंडी परत है, जहाँ तापमान -90°C तक गिर सकता है।)
> The mesopause separates it from the thermosphere.
(मध्यमंडल अंत इसे तापमंडल से अलग करता है।)
iv. Thermosphere (80-500 km) (तापमंडल):-
> Temperature increases with altitude due to the absorption of high-energy solar radiation.
(इसमें ऊंचाई के साथ तापमान बढ़ता है, क्योंकि उच्च-ऊर्जा सौर विकिरण को अवशोषित किया जाता है।)
> Can reach up to 2000°C, but low air density prevents it from feeling hot.
(तापमान 2000°C तक पहुंच सकता है, लेकिन वायु की घनत्व बहुत कम होने के कारण गर्मी महसूस नहीं होती।)
v. Exosphere (500 km and beyond) [बाह्य वायुमंडल (500 किमी और उससे अधिक):-
> The outermost layer where molecules escape into space.
(यह वायुमंडल की सबसे ऊपरी परत है, जहाँ वायु अणु अंतरिक्ष में लुप्त हो जाते हैं।)
> Temperature varies based on solar activity.
(इसका तापमान सौर क्रिया पर निर्भर करता है।)