Ekstremalne zjawiska pogodowe

Neokatastrofizm - próba łączenia drogi cyklicznej i drogi katastroficznej dziejów ziemi.

Aktualizm geologiczny = uniformitalizm (XVIIIw)

Kastering - proces nakładania się na siebie zjawisk katastroficznych

O kształcie kuli ziemskiej decydują:

• procesy endogeniczne

• procesy egzogeniczne

• Wiek wszechświata - 15mld lat

• Najważniejszym elementem wszechświata są galaktyki, 100mld galaktyk

• Droga mleczna powstała 10 mld lat temu

• Wiek układu słonecznego 4,6-5mld lat

Słońce powstało z materii innej gwiazdy, która rozpadając się utworzyła supernową. Księżyc najprawdopodobniej powstał w wyniku zderzenia Ziemi z jakimś innym ciałem (wielkości Marsa).

Jednostki strukturalne ziemi:

• skorupa

• płaszcz (litosfera, astenosfera, mezosfera)

• jądro (zewnętrzne, przejściowe, wewnętrzne)

Skorupa ziemska to zewnętrzna powłoka ziemi, niejednorodna, chłodna i sztywna, rozciąga się od powierzchni do nieciągłości Moho. Średnia głębokość 2800-3100km.

→ skorupa kontynentalna 35-40km

• osadowa

• granitowa

• bazaltowa

→ skorupa oceaniczna

• wulkaniczna

• bazaltowa

Poniżej skorupy znajduje się płaszcz, jest to sfera we wnętrzu ziemi, między Moho a górną powierzchnią jądra ziemi.

Astenosfera - strefa górnej części płaszcza, znacznie bardziej plastyczna i podatna na deformacje niż nadległa litosfera i niżej leżąca mezosfera. W astenosferze powstaje magma, a prądy konwekcyjne powodują ruch płyt litosfery.

Dwa typy litosfery:

- oceaniczna

- kontynentalna

Tektonika płyt

→ Powszechnie przyjmowana teoria tłumaczy ruchy tektoniczne, dryft kontynentów, powstawanie i zanik oceanów, tworzenie się łańcuchów górskich. Podstawowe założenia: litosfera jest podzielona na poruszające się względem siebie niemal sztywne płaty, granicami są strefy wzrostu dna oceanicznego, konwergencji i uskoki tektoniczne.

Magnetyzm ziemski

99% całego pola geomagnetycznego to pole główne, którego źródła znajdują się wewnątrz ziemi. W przybliżeniu jest to pole dipola, znajdującego się w środku ziemi, którego oś tworzy z osią obrotu Ziemi kąt 11,5*.

Składowe pola magnetycznego:

• strefy rozrostu dna oceanicznego

• strefy położone w osiach grzbietów oceanicznych, w których gorąca materia astenosfery wznosi się ku powierzchni Ziemi i ulega częściowemu stopnieniu na głębokości około 30km

• strefy konwergencji-subdukcji -granice destruktywne

Geneza ruchu płyt litosfery - spowodowany konwekcją cieplną w płaszczu

Katastrofalne zjawiska przyrodnicze są zjawiskami powszechnymi, zdarzającymi się na każdej szerokości geograficznej. Katastrofy przyrodnicze to skoncentrowane w czasie i przestrzeni wydarzenia, podczas których giną ludzie a straty materialne są ogromne. Niektóre z nich wykraczają nawet poza ramy lokalne i obejmują swym oddziaływaniem cały glob.

Klasyfikacja katastrof przyrodniczych:

• geologiczne: trzęsienia ziemi, erupcje wulkaniczne, ruchy masowe, tsunami

• hydrologiczne: powodzie, zanieczyszczenie akwenów

• meteorologiczne: cyklony, tornada, huragany, tajfuny, zawieje śnieżne

• związane z pokrywą wegetacyjną: pożary, susze

• kosmiczne: kolizja z ziemią komety lub planetoidy

Są też katastrofy będące wynikiem działania kilku czynników. Jedna katastrofa poprzedza z reguły następną, np. ruchy masowe mogą być wywołane nie tylko przez strukturę geologiczną ale też np. powodziami czy długotrwałymi opadami deszczu.

Zdarzenia ekstremalne tworzą się w każdej sferze powłoki krajobrazowej, a szczególnie na kontakcie różnych sfer.

Powłoka krajobrazowa obejmuje:

• atmosferę

• hydrosferę

• kriosferę

• biosferę

• pedosferę

• litosferę

• antroposferę

Skład atmosfery:

• gazy: azot 78%, tlen 21%, argon 0,9%, CO² 0,034%

• ciecze: woda

• aerozole

• nieorganiczne: pyły kosmiczne, wulkaniczne

• organiczne: aeroplankton, martwa materia

Bieguny klimatyczne Ziemi

• max temp. 57,8 C, Libia

• min temp. -89,2 C, Antarktyda

Temperatura jest wielkością fizyczną, wyrażającą intensywność ruchów poszczególnych cząsteczek danego ciała. Jej miarą jest energia kinetyczna atomów danego ciała.

1590 - Galileusz stworzył termometr

-273,16*C → zero bezwzględne

Sposoby przekazywania ciepła do powietrza:

• krótkofalowe promieniowanie słoneczne

• długofalowe promieniowanie z powierzchni ziemi

• ciepło jawne: cząsteczkowe przewodnictwo ciepła, turbulencja, konwekcja

• ciepło utajone

• adwekcja (poziome ruchy mas powietrza przenoszące masy uformowane nad innymi obszarami, o innych cechach fizycznych)

Upał - zjawisko meteorologiczne, opisujące stan przyrody, gdy temperatura powietrza przekracza 30 stopni. Fale upałów trwają od kilku dni do kilku tygodni, powodują znaczne przegrzanie atmosfery i środowiska.

Tropikalne noce - gdy temperatura w nocy nie spada poniżej 20 stopni

Dni gorące – tmax > 25stopni

Przymrozki - spadek temp powietrza przy gruncie poniżej 0C. Rodzaje przymrozków: radiacyjne, adwekcyjne, radiacyjno-adwekcyjne

Najniższa minimalna temp powietrza odnotowana w Polsce w XX wieku

• -41C 11 stycznia 1940 w Siedlcach

• -40,6C 10 lutego 1929 w Żywcu

Hipotermia-obniżenie temp ciała człowieka poniżej 35C. 18C to dolna granica temperatury do odratowania człowieka.

Opad atmosferyczny - punkty kondensacji pary wodnej na tyle ciężkie, że zostaje zachwiany stan równowagi między ruchami wstępującymi a siłą przyciągania ziemskiego, w wyniku czego opadają na powierzchnię ziemi.

Powstawanie opadu atmosferycznego wiążę się z rozwojem chmur.

W obrębie chmury następuje wzrost kropelek wody lub kryształków lodu w wyniku:

• koagulacji elektrostatycznej (przyciąganie się kropel wody i kryształków lodu o różnych ładunkach elektrostatycznych)

• koagulacji grawitacyjnej (łączenie kropel wody w czasie ich opadania ku powierzchni ziemi z różną prędkością

• koagulacji turbulencyjnej (łączenie kropel wody w czasie ich opadania i wznoszenia w wyniku turbulencji

• mechanizm Findelsena Bergerona (zachodzi w chmurze zbudowanej z przechłodzonych kropel i kryształków lodu. Nad przechłodzoną wodą występuje wyższe ciśnienie pary wodnej niż nad kryształkami lodu. Gdy krople wody zamarzną nad ich lodową powierzchnią odbywa się kondensacja pary wodnej i szybki wzrost kropel wody.)

Rodzaje opadów:

Ciekłe	Stałe	Mieszane	Marznące
deszcz, mżawka	śnieg, krupy śnieżne, śnieg ziarnisty, ziarna lodowe (deszcz lodowy, krupy lodowe), grad, słupki lodowe	deszcz ze śniegiem, deszcz z gradem, deszcz z krupą śnieżną, deszcz z ziarnami lodowymi, mżawka ze śniegiem ziarnistym	deszcz marznący, mżawka marznąca

Deszcz - składa się z kropelek wody o średnicy większej niż 0,5mm, lecz nie większej niż 5,8mm. Rozmiary kropel w deszczach ulewnych są większe niż w ciągłych, zwłaszcza w początkowej fazie opadu. Przy ujemnych temperaturach deszcz czasami pada w postaci przechłodzonej.

Mżawka - składa się z kropel o średnicy rzędu 0,05-0,5mm, mających bardzo małą prędkość opadania, są one łatwo przenoszone przez wiatr w kierunku poziomym.

Śnieg - składa się ze złożonych kryształków lodu, powstałych z niezliczonych pojedynczych kryształków, które zderzyły się ze sobą i zamarzły. Postacie ich są bardzo różnorodne w zależności od warunków powstawania. Podstawową postacią kryształków śniegu jest gwiazdka sześciopromienna.

Opady stałe - tworzą się przy ujemnych temperatura powietrza, ich rodzaj, wielkość zależą od temperatury i wilgotności powietrza.

Krupa śnieżna - powstaje w temperaturach ujemnych, są to nieprzeźroczyste ziarenka lodu, które wydają się być białe, gdyż w środku znajduje się powietrze. Mają one wygląd kulistych ziarenek o średnicy od 2 do 5 mm. Najczęściej powstają jesienią i na wiosnę, przy temperaturach niezbyt różnych od zera. Krupy śnieżne mają budowę podobną do śniegu, ziarenka krupy łatwo ulegają zgnieceniu.

Śnieg ziarnisty - małe, białe, nieprzeświecające ziarenka lodu o średnicy na ogół mniejszej niż 1mm, przypominające kaszę manną. Pada z chmur niskich, zimą, zamiast mżawki. Powstaje przy temp. oscylujących koło 0*C. Przy powierzchni ziemi gwiazdki śniegu tracą ramiona-obtapianie.

Powódź - zjawisko hydrologiczne związane z wezbraniem wód rzecznych, morskich, w ciekach wodnych, zbiornikach lub na morzu powodujące przekroczenie przez wodę stanu brzegowego i zatopienie znacznych obszarów dolin rzecznych, terenów nadbrzeżnych lub depresyjnych, doprowadzające do znacznych strat społecznych i materialnych.

Przyczyny wezbrań:

-wezbrania nawalne - pochodzą od gwałtownych deszczu 30-40mm w krótkim okresie czasu

-rozlewne

-zatorowe

-sztormowe

-roztopy

3-stopniowa skala powodzi

→ małe o zasięgu lokalnym

→ średnie o zasięgu regionalnych

→ duże o zasięgu krajowym

Typy przebiegów rocznych opadów atmosferycznych:

• typ podrównikowy

  • suchy - na sawannach, jedna pora deszczowa

  • wilgotny – 2 pory deszczowe, 2 suche

• typ równikowy wybitnie wilgotny

• typ zwrotnikowy

  • suchy - na pustyniach, duże amplitudy dobowe temperatur, opady sporadyczne

  • wilgotny - panuje w Azji Pd-Wsch, odmiana monsunowa, opady bardzo duże

• typ monsunowy - Azja Pd wsch, na Dekanie, Chiny

  • monsun letni

  • monsun zimowy

• typ umiarkowany morski

• typ umiarkowany przejściowy

• typ umiarkowany kontynentalny

• typ polarny

• typ subpolarny

Zjawisko meteorologiczne (meteor) – ogólna nazwa zjawisk występujących w atmosferze (z wyłączeniem chmur) i na powierzchni Ziemi.

Meteory

• Elektrometeory

• Fotometeory

• Hydrometeory

• Litometeory (zjawiska związane z obecnością pyłu w atmosferze)

Ekstremalne zjawisko meteorologiczne (EZM) – zjawisko atmosferyczne o niespotykanej zazwyczaj sile lub intensywności wywołującą duże zniszczenia, straty gospodarcze, a nawet ofiary śmiertelne.

Kryteria wydzielania EZM

• Wartości graniczne

• Probablistyczne (prawdopodobieństwo)

W oparciu o charakterystyki probablistyczne – prawdopodobieństwo ich wystąpienia. EZM występują z prawodpodobieństwem (p) mniejszym niż 10% kiedy p<1% występują zjawiska ekstremalne wyjątkowe.

Kryteria według elementów meteorologicznych

Wiatr Długotrwała cisza (koncentracja zanieczyszczeń, smog) Porywy, szkwały Huragany Trąby powietrzne (tornada) Cyklony tropikalne Wiatry lokalne Wiatry pustynne Burze pyłowe i piaskowe Ciśnienie atmosferyczne Niskie ciśnienie Gwałtowne zmiany ciśnienia (choroby meteotropowe) Wilgotność powietrza Mgła Szadź Dni parne (e>18,8 hPa) Dni z dużym niedosytem wilgotności powietrza Opady atmosferyczne Opady ciągłe Deszcz lodowy Gołoledź Długotrwały brak opadów Gradobicia Opady nawalne

Pokrywa śnieżna Obfite opady śniegu Zanikanie pokrywy (roztopy) Zawieja lub zamieć śnieżna Zaspy Lawiny Temperatura powietrza Upały Tropikalne noce Chłody i mrozy Przymrozki Znaczne zmiany temperatury Promieniowanie słoneczne Poparzenia słoneczne Udar słoneczny Nadmiar promieniowania UV – ozonowa anomalia stratosferyczna Usłonecznienie Niedobór światła Nadmiar światła Susza Intensywne promieniowanie słoneczne Wysoka temperatura powietrza Zachmurzenie

1919 – państwowa służba hydrologiczna – państwowy instytut meteorologiczny

1921 – państwowa służba morska

1945 – PIHM (Państwowy instytut Hydrologiczny i meteorologiczny)

1973 – IMGW (Instytut meteorologii i gospodarski wodnej)

W Polsce jest 61 stacji monitorujących pogodę.

Zjawiska wulkaniczne polegają na wydobywaniu się z głębi litosfery, z miejsc, gdzie formują się upłynnione stopy glinokrzemianowe, ciał o wysokiej temperaturze (nawet do 1400C) w trojakim stanie skupienia: stałym (tetra), ciekłym (lawa) i gazowym. Ciała te występują w różnych wzajemnych proporcjach, co także może się dynamicznie zmieniać w trakcie erupcji.

• Występowanie zjawisk wulkanicznych jest prawidłowością w dziejach Ziemi od początków jej istnienia. Jedynie ich nasilenie podlega fluktuacjom

• Obecnie na świecie jest ok 500-600 aktywnych wulkanów.

• W halocenie – ok. 1500 aktywnych wulkanów – ok. 8000 erupcji.

• Na tle wulkanizmu globalnego wulkany islandzkie należą do wyjątkowo „produktywnych”. W halocenie wyspa powiększyła się o 400km3 materiału wulkanicznego (4km3/100 lat).

• Tylko od 1500 r. wulkany Islandii stanowiące 4-5% aktywnych wulkanów w świecie, miały udział w powstaniu 24% nowego materiału wulkanicznego.

• Na Islandii obecnie 27 aktywnych wulkanów (zajmują one 30% wyspy. W okresie zasiedlenia wyspy aktywnych 50, wszystkich około 140.

EYJAFJALLAJOKULL

• Stratowulkan o numerze 1702-02

• Położony na W od wulkanu Katla

• Status – historyczny

• Wulkan wydłużony w kierunku W-E

• Rzędna szczytu – przed wybuchem 1666 m

Erupcja jest monitorowana min przez:

• Badaczy instytutu z uniwersytetu islandzkiego w tym nordyckiego centrum wulkanologicznego

• Islandzkiego biura meteo

• Straż wybrzeża

Monitoring prowadzony przed wybuchem i w trakcie, obejmuje

• Stacje sejsmiczne (system SIL), lokowane na tym obszarze od początku lat 90. Na obrzeżeniu wulkanu znajdują się 3 stacje sejsmiczne umożliwiające precyzyjne monitorowanie

• System GPS

• Hydromonitoring (głównie odpływ ze zlewni Gigjokull)

• System stacji meteo i satelitów meteo (w tym system wykrywania burz)

Toba – wulkan na Sumatrze, doprowadził do kryzysu populacji ok 75 tys. lat temu.

Masowe wymieranie - gwałtowne w skali geologicznej, wyginięcie wielu gatunków roślin i zwierząt w wyniku zadziałania globalnych czynników środowiskowych., np. regresji morskich, zasadniczych zmian klimatycznych, katastrof kosmicznych.

Oprócz nieprzyjętego w momenklaturze wymierania holoceńskiego, niektórzy ekolodzy debatują na temat współczesnego wymierania gatunków. Zjawisko to bywa określane mianem szóstego wymierania.

W historii ostatnich 540 mld lat miało miejsce 24 wymierań, 5 wielkich i 19 mniejszych (ordowickie, dewońskie, permskie, triasowe, kredowe).

Granica K-T (kreda trzeciorzęd)- warstwa rozgraniczająca osady kredy od palegenu, odznacza się skokowym spadkiem bioróżnorodności i anomalną zawartością irydu. Jest ona śladem wielkiego wymierania. 1 do 4mld gatunków istniało na ziemi, do epoki nowożytnej przetrwało 50 mln. Najlepiej przetrwały okres wymierań łańcuchy pokarmowe oparte o martwą materię organiczną, zwierzęta małe i niezbyt wyspecjalizowane.

Czarna warstwa - warstewka kilku cm, związana z działalnością wulkaniczną, m.in. Nowa Zelandia, Włochy, na dnie oceanów. Jest wzbogacona w iryd, który występuje w dużych ilościach w meteorytach.

Kwarc skokowy - powstaje w warunkach wysokiego ciśnienia, które powstaje podczas zderzenia meteorytów z ziemią.

Etiopia - katastrofa głodu, 80% społeczeństwa żyje z uprawy roli. 13% grunty orne, 41 % łąki i pastwiska. 1984/1985 1mln osób zmarło z głodu.

Burze - w Polsce najwięcej, około 30 dni z burzą jest w południowo wschodniej Polsce.