Atmosfærisk termodynamikk

**Atmosfærisk termodynamikk** er studiet av varme- og energitransformasjoner i en atmosfære. Her følges de samme lovene som i klassisk termodynamikk, og disse kan brukes til å beskrive fenomener som vanndampinnholdet i luften, skydannelse, atmosfærisk konveksjon, grenselagsmeteorologi og vertikal stabilitet i atmosfæren. Værvarslere kan bruke termodynamiske diagrammer til å varsle utviklingen av lavtrykk. Atmosfærisk termodynamikk danner grunnlaget for parameterisering av mikrofysikk i skyer og konveksjon i numeriske værmodeller, og blir også brukt i klimamodeller. 

## Oversikt
Atmosfæriske termodynamikk fokuserer på vann og transformasjon av dette, og inkluderer loven for energikonservering, den ideelle gassloven, spesifikk varmekapasitet og adiabatiske prosesser. De fleste gassene i troposfæren blir håndtert som ideelle gasser, og vanndamp er regnet for å være den viktigste av dem. 

I tillegg omhandler faget faseovergangene til vann, homogene og inhomogene kjerner for skydannelse og rollen overmetning spiller i dannelsen av iskrystaller og skydråper. Det brukes forskjellige typer temperatur, som ekvivalent potensiell temperatur, wet-bulb og virtuell temperatur, innenfor skyfysikk og til å estimere vanndampinnhold. Andre områder som er knyttet til atmosfærisk termodynamikk er transport av energi, moment og masse, turbulens, konveksjon, dynamikk i tropiske sykloner og storskalabevegelser i atmosfæren.

Den store og viktige rollen atmosfærisk termodynamikk har er uttrykt i de adiabatiske og diabatiske kreftene som virker på en luftpakke i de primitive ligningene. Disse ligningene danner grunnlaget for numerisk værvarsling og klimavarsling.

## Historie

Tidlig på 1800-tallet arbeidet termodynamikere som Sadi Carnot, Rudolf Clausius og Emile Clapeyron med å utvikle matematiske modeller som beskrev dynamikken i væsker og gasser i forbindelse med forbrenning og trykksykluser i atmosfæriske dampmaskiner. Et eksempel er Clausius-Clapeyron ligningen. I 1873 publiserte termodynamikeren Willard Gibbs «Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids».  

Dette dannet grunnlaget for teorien bak atmosfærisk termodynamikk, og de første artiklene om temaet dukket opp på 1860-tallet og omhandlet emner som tørr- og fuktigadiabatiske prosesser. I 1884 laget Heinrich Hertz det første atmosfæriske termodynamiske diagrammet (emagram). Pseudo-adiabatiske prosesser ble først nevnt av von Bezold som beskrev luft som blir hevet, utvider seg, blir avkjølt og til slutt danner nedbør. I 1888 publiserte han arbeidet sitt «Om termodynamikken i atmosfæren»
 
I 1911 publiserte Alfred Wegener boka «Thermodynamik der Atmosphare», og fra dette tidspunktet utviklet den atmosfæriske termodynamikken seg til å bli en egen gren innen vitenskapen. I dag er atmosfærisk termodynamikk en svært viktig del av værvarsling.

## Hendelser

***1751** Charles Le Roy oppdaget duggpunkttemperaturen som det punktet der luft blir mettet.
***1782** Jacques Charles laget hydrogenballonger og målte temperatur og trykk i Paris. 
***1784** Oppdagelsen av at temperaturen endrer seg med høyden. 
***1801-1803** John Dalton utvikler sine lover for trykk i damp.
***1804** Joseph Louis Gay-Lussac studerte været ved hjelp av ballonger. 
***1805** Pierre Simon Laplace utviklet sin lov om at trykket varierer med høyden. 
***1841** James Pollard Espy publiserte en artikkel om konveksjon som en energikilde for sykloner. 
***1889** Hermann von Helmholtz og Johann Wilhelm von Bezold bruker konseptet potensiell temperatur, von Bezold bruker adiabatisk temperaturendring og pseudoadiabat. 
***1893** Richard Asman konstruerer den første sonden for å måle trykk, temperatur og fukt. 
***1894** John Wilhelm von Bezold bruker uttrykket ekvivalent temperatur. 
***1926** Napier Shaw introduserer tepigrammet. 
***1933** Tor Bergeron publiserer ein artikkel om «Skyfysikk og Nedbør».  
***1946** Vincent J. Schaeffer og Irving Langmuir gjorde de første forsøkene med å så skyer for å skape nedbør. 
***1986** K. Emanuel viser tropiske sykloner som en Carnot varmemotor.

## Se også
* Termodynamikk
* Skyfysikk

## Litteratur
* Hertz, H., 1884, Graphische Methode zur Bestimmung der adiabatischen Zustandsanderungen feuchter Luft. Meteor Ztschr, vol. 1, pp. 421-431. English translation by Abbe, C. – The mechanics of the earth's atmsphere. Smithsonian Miscellaneous Collections, 843, 1893, 198-211
* Zur Thermodynamik der Atmosphäre. Pts. I, II. Sitz. K. Preuss. Akad. Wissensch. Berlin, pp. 485-522, 1189-1206; Gesammelte Abhandlugen, pp. 91-144. English translation Abbe, C. The mechanics of the earth's atmosphere. Smithsonian Miscellaneous Collections, no 843, 1893, 212-242.
* Emanuel, K. A. Annual Review of Fluid Mechanics, 23, 179-196 (1991)
* Bohren, Craig, F. (1998). Atmospheric Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-509904-4.
* Curry, J.A. and P.J. Webster, 1999, Thermodynamics of Atmospheres and Oceans. Academic Press, London, 467 pp (textbook for graduates)
* Dufour, L. et, Van Mieghem, J. – Thermodynamique de l'Atmosphère, Institut Royal Meteorologique de Belgique, 1975. 278 pp (theoretical approach). First edition of this book – 1947.
* Emanuel, K.A.(1994): Atmospheric Convection, Oxford University Press. ISBN 0-19-506630-8 (thermodynamics of tropical cyclones).
* Iribarne, J.V. and Godson, W.L., Atmospheric thermodynamics, Dordrecht, Boston, Reidel (basic textbook).
* Tsonis, Anastoasios, A.; (2002). An Introduction to Atmospheric Thermodynamics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-79676-8.
* von Alfred Wegener, Thermodynamik der Atmosphare, Leipzig, J. A. Barth, 1911, 331pp.
* Wilford Zdunkowski, Thermodynamics of the atmosphere: a course in theoretical meteorology, Cambridge, Cambridge University Press, 2004.