Stabiilissa ilmakehässä liikahtamaan pakotettu ilmapaketti pyrkii palaamaan lähtötilaansa, lun taas instabiilissa eli labiilissa tilanteessa pieni pakotettu liike saa aikaan samansuuntaisen kiihtyvän liikkeen.
Ilmakehän stabiilisuuden määrää sen lämpötilan pystyrakenne, koska kaasun tiheys riippuu sen lämpötilasta. Toisaalta kaasun kokema hydrostaattinen paine riippuu sen yläpuolella olevan kaasun massasta.
Jos tietty määrä kuivaa ilmaa tuodaan ilmakehässä alaspäin kilometrin verran, sen kokema paine kasvaa (koska sen yläpuolella on kilometri enemmän ilmaa), se puristuu kokoon ja lämpenee 9.78 astetta. Tätä lämpötilanmuutosta sanotaan (kuiva)adiabaattiseksi lämpenemiseksi. Vastaavasti ilma, jota nostetaan, jäähtyy. Jos nostetaan kosteaa ilmaa, siinä oleva vesihöyry saattaa tiivistyä, ja tiivistyminen vapauttaa energiaa. Jos nostetaan ilmaa, jonka suhteellinen kosteus on 100%, tiivistyminen kompensoi adiabaattista jäähtymistä niin paljon, että lämpötila laskee vain 4.9 astetta kilometrillä.
Ilmakehästä uhkaa tulla instabiili eli epävakaa, jos lämpötila laskee liian nopeasti korkeuden funktiona, eli jos liian alhaalla on liian lämmintä ilmaa. Tällöin syntyy nopeasti nostevoiman aiheuttamaa sekoittumista: turbulenssia tai konvektiota, ja epävakaus purkaantuu. Vain ilmakehän rajakerroksen alimmat metrit voivat lämmitä yliadiabaattisiksi tilanteessa jossa lämmitys on tehokkaampaa kuin sekoittuminen.
Ilmakehän stabiilisuuden tunteminen on tärkeää saasteiden leviämisen ennustamiselle, sekä sadekuurojen ja ukkosen sekä yleisemminkin konvektiivisten sääilmiöiden ennakoinnissa. Jälkimmäisen käyttöön on kehitetty joukko epävakaisuusindeksejä:
Katso myös
- Tasapainolajit yleisemmin statiikan kannalta
Aiheesta enemmän
- Holton, 1979: Introduction to Dynamical meteorology
