Die potentielle Temperatur ist ein theoretischer Wert, der in der Meteorologie oder Wettervorhersage sowie in der Ozeanographie oder der Untersuchung von Ozeanen verwendet wird. Dieser Wert, in der Meteorologie Theta genannt, ist die Temperatur, die eine Luftmasse haben würde, wenn sie auf einen Standarddruck gebracht würde. Wichtig bei der Verwendung einer Standardtemperatur ist, dass sich Luft in größeren Höhen und Ozeane in größeren Tiefen abkühlt, was den direkten Vergleich verschiedener Luft- oder Wassermassen erschwert.
Eine Gleichung, die verwendet wird, um die potentielle Temperatur in der Luft zu definieren, ist als Poisson-Gleichung bekannt. Der Standarddruck von 29.97 Zoll Quecksilber (1000 Millibar) wird in einer Berechnung verwendet, um die tatsächliche Temperatur umzurechnen. Diese Gleichung ist nach Simeon Denis Poisson benannt, einem französischen Mathematiker und Physiker, der sie entwickelt hat. Bei der Berechnung wird davon ausgegangen, dass während der Druckumwandlung keine Wärme oder Masse hinzugefügt oder entfernt wird, eine Annahme, die als adiabatische Druckänderung bezeichnet wird.
Meteorologen betrachten die Luftmassen, die sich um die Erde bewegen, und versuchen zu bestimmen, welche Auswirkungen im Laufe der Zeit auftreten werden. Luft kühlt sich beim Aufsteigen ab und erwärmt sich beim Fallen, so dass der Vergleich der tatsächlichen Temperaturen an verschiedenen Punkten zu Fehlern in den Wettervorhersagen führen kann. Die potentielle Temperatur geht davon aus, dass alle Luftmassen den gleichen Druck haben und sich der Charakter oder die Zusammensetzung der Luftmasse bei ihrer Bewegung nicht ändert.
Dieser Effekt ist auch für die Betrachtung einer einzelnen Luftmasse wichtig. Wenn Luftmassen zirkulieren, können sie auf Berge oder wechselndes Gelände treffen. Steigt eine Luftmasse auf und kühlt sie ab, ist die tatsächliche Lufttemperatur niedriger. Die potentielle Temperatur ignoriert diese Tatsache und betrachtet die Luftmasse beim Standarddruck, um festzustellen, ob sich die Eigenschaften der Luftmasse ändern.
Lapse Rate ist der Begriff für die Temperaturänderung, die mit zunehmender Höhe auftritt. Die Standard-Abfallrate in stabiler Luft kann auf etwa 3.5 Grad F (etwa 2 Grad C) pro 1000 Fuß (300 Meter) Höhe geschätzt werden. Instabile Luft wie Tiefdruckgebiete mit Stürmen oder Kalt- und Warmfronten schaffen atmosphärische Bedingungen, bei denen die Temperaturabweichung nicht für Temperaturschätzungen verwendet werden kann. Die potentielle Temperatur kann verwendet werden, um diese Luftmassen bei einem einzigen Druck zu standardisieren und Vergleiche anzustellen.
Eine wichtige Überlegung bei dieser Berechnung ist der Taupunkt der Luftmasse. Das betrachtete Luftpaket muss ungesättigte Luft sein oder Luft, die ihren Taupunkt nicht erreicht. Dies ist wichtig, da bei der Berechnung davon ausgegangen wird, dass keine Masse oder Energie in die Luftprobe eintritt oder diese verlässt. Gesättigte Luft kann Regen erzeugen, was einen Masseverlust darstellt, der diese Berechnung unbrauchbar macht.