気圧をそろえて、空気塊を比べる

温位θは、空気塊を乾燥断熱的に基準気圧1000 hPaへ移したときの温度です。高度に伴う膨張・圧縮の影響をそろえ、異なる気圧にある空気塊を比較できます。

θ = T ×（1000 / p）Rd/cp

pはhPa、Tは絶対温度K。乾燥空気では指数は約0.286です。KはKelvin（ケルビン）で、T[K]＝t[℃]＋273.15。20℃を式に入れるなら293.15 Kに直します。

実際の気温が下がっても、温位は保存

乾燥断熱上昇では、気圧が下がり気温も下がりますが、温位は保存されます。温位が一定だから気温も一定、ではありません。外部からの加熱や混合、凝結に伴う潜熱加熱があれば、この単純な保存は使えません。

乾燥大気の安定度を、温位で読む

周囲と同じ状態から未飽和空気塊を少し上げ、温位を保存させて周囲と比較します。同じ気圧では温位が高い方が気温も高くなります。水蒸気による密度差を省略した乾燥大気の判定では、次のように整理できます。

  • 上ほど温位が高い：持ち上げた空気塊は周囲より冷たく、安定。
  • 温位が高さによらず一定：乾燥断熱的に中立。
  • 上ほど温位が低い：持ち上げた空気塊が周囲より暖かく、不安定。

この判定は乾燥・未飽和の条件です。飽和した空気の安定度まで温位だけで決めないこと。地表加熱で下層の温位が上がれば安定度は弱まる可能性がありますが、雲の発生には水蒸気や持ち上げる条件も必要です。