Równowaga atmosfery
Powietrze cieplejsze jest mniej gęste od powietrza chłodniejszego, mniej gęste znaczy lżejsze
- z tego faktu wynika że powietrze cieplejsze w otoczeniu powietrza chłodniejszego unosi się
gdyż jest od niego lżejsze.

Z drugiej strony, powietrze chłodniejsze jest bardziej gęste od powietrza cieplejszego,
bardziej gęste znaczy cięższe - z tego faktu wynika że powietrze chłodniejsze w otoczeniu
powietrza cieplejszego opada gdyż jest od niego cięższe.

Aby określić stan równowagi atmosfery musimy znać aktualny (pionowy) gradient
termiczny - określa on jak szybko ochładza się atmosfera w danych warunkach.
Wyróżnia się trzy stany równowagi atmosfery:
-stan równowagi stałej (atmosfera stabilna)
występuje kiedy aktualny gradient termiczny jest mniejszy od wilgotno adiabatycznego (0,5
st. C / 100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 0,3 st. C na 100 m wzniesienia; w takich
warunkach każda paczka powietrza i tego suchego i tego wilgotnego stanie się ostatecznie
chłodniejsza od otoczenia i zacznie opadać (brak warunków do konwekcji).
-stan równowagi względnej
występuje gdy aktualny gradient termiczny jest pośredni między sucho adiabatycznym (1 st.
C / 100 m) a wilgotno adiabatycznym (0,5 st. C / 100 m) - wynosi np. 0,6 st. C / 100 m. Taki
stan atmosfery jest najczęściej spotykany. Wnoszenie nienasyconego powietrza w tym stanie
najczęściej powoduje front atmosferyczny lub topografia terenu (góry) jeśli powietrze to jest
dostatecznie wilgotne, na pewnym poziomie staje się nasycone - dochodzi do kondensacji,
powstają chmury (opady). Taki proces często powoduje letnie burze i opady.
-stan równowagi chwiejnej (atmosfera niestabilna)
występuje jeśli aktualny gradient termiczny jest większy od sucho adiabatycznego (1 st. C /
100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 1,2 st. C / 100 m. Każdy blok powietrza w tym
stanie atmosfery będzie się stale unosić, gdyż zawsze będzie cieplejszy od otoczenia. Taki
stan atmosfery najczęściej ma miejsce w warstwie atmosfery przy powierzchni ziemi w
upalny i słoneczny dzień.
Procesy prowadzące do powstania równowagi chwiejnej:
-ogrzewanie powietrza od gruntu - słońce ogrzewając grunt ogrzewa powietrze przy nim
zalegające, a to powoduje, że powietrze ciepłe znajduje się w dolnej warstwie atmosfery
poniżej chłodnego.
-ciepła adwekcja przy gruncie - napływ ciepłego powietrza nad dany obszar powoduje
podwyższenie temperatury przy powierzchni ziemi.
-chłodna adwekcja w wyższych warstwach atmosfery - napływ chłodnego powietrza w górne
warstwy atmosfery powoduje, że powietrze jest tam chłodniejsze od tego poniżej.
Procesy prowadzące do powstania równowagi stałej
-ochłodzenie z wypromieniowania - występuje podczas spokojnych i bezchmurnych nocy,
kiedy powietrze przy gruncie ochładza się szybciej niż warstwy powyżej (na skutek
wypromieniowania ciepła) i w rezultacie chłodniejsze powietrze zalega przy gruncie.
-chłodna adwekcja przy gruncie - napływające zimne powietrze powoduje szybszy spadek
temperatury przy gruncie niż na większych wysokościach.
-ciepła adwekcja w górnych warstwach atmosfery - kiedy ciepłe powietrze napływa na
wyższe warstwy atmosfery i powoduje podwyższenie temperatury na większych
wysokościach (podczas gdy poniżej temperatura jest niższa).

obszar wysokiego ciśnienia: 1 - powietrza powoli opada; 2 - przy powierzchni ziemi wiatry
wieją zgodnie z ruchem wskazówek zegara

obszar niskiego ciśnienia : 1 - wiatry wieją w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek
zegara, 2 - powietrze wznosi się i ochładza, często tworzą się chmury
Powietrze w obszarze wysokiego ciśnienia ulega kompresji i ociepla się podczas opadania, a
to przeciwdziała powstawaniu chmur (niebo zazwyczaj jest bezchmurne). Jednak warunki te
nie przeszkadzają formowaniu się mgły. W obszarze niskiego ciśnienia sytuacja jest
dokładnie odwrotna.

Mechanizmy odpowiedzialne za pionowe ruchy w atmosferze:
Przepływ w niżach ma charakter zbieżności poziomej masy (konwergencji), a w wyżach –
rozbieżności (dywergencji). Ponieważ masy powietrza zbiegają się w centrum niżu musi więc
istnieć mechanizm usuwania nadmiaru masy i odpowiednio w wyżu – mechanizm
uzupełniający niedobór masy. Mechanizmami tymi są właśnie wielkoskalowe ruchy pionowe,
wstępujące w niżach i zstępujące w wyżach.

Efekt cieplarniany:
Efekt cieplarniany (naturalny), jest zjawiskiem korzystnym dla kształtowania warunków życia
na Ziemi. Szacuje się, że podnosi on temperaturę powierzchni o 20 – 34°C. Średnia
temperatura naszej planety wynosi 14 – 15°C. Gdyby efekt cieplarniany nie występował,
przeciętna temperatura Ziemi wynosiłaby ok. –19°C

Powstawanie chmur:
Większość chmur tworzy się w wyniku adiabatycznego ochłodzenia gdy powietrze wznosi się
rozpręża i ochładza. Głównymi przyczynami pojawiania się chmur w atmosferze są:
-konwekcja termiczna,
-wymuszone wznoszenie się powietrza przy przepływie przez bariery górskie,
-zbieżność (konwergencja) linie prądów,
-wymuszone wznoszenie się powietrza wzdłuż powierzchni frontalnych.

Wilgotność względna:
Najwyższa wilgotność względna (stosunek prężności pary wodnej znajdującej się aktualnie w
powietrzu w danej temperaturze do prężności pary wodnej nasyconej w tej samej
temperaturze) występuje tu, podobnie jak w całej Polsce, w chłodnej porze roku, zwłaszcza
zimą, gdy średnia miesięczna wilgotność względna przekracza 90%. Najsuchszym okresem
roku jest maj i czerwiec - wtedy średnia miesięczna wilgotność względna spada poniżej 70%.

Nasza atmosfera działa jak szklarnia:
Ogrzewanie się szklarni następuje w wyniku ograniczenia ucieczki ciepłego powietrza, czyli
ograniczeniu konwekcyjnej i turbulentnej wymiany ciepła. Promienie słoneczne nagrzewają
grunty w szklarni, co z kolei ociepla powietrze w środku pomieszczenia. Temperatura
powietrza wzrasta, ponieważ jest ono "uwięzione" w szklarni, w przeciwieństwie do
warunków zewnętrznych, gdzie ciepłe powietrze swobodnie miesza się z zimnym. Można to
łatwo zademonstrować, otwierając okno w szklarni, co prowadzi do szybkiego spadku
temperatury. Szklarnia działa głównie poprzez zapobieganie konwekcji; atmosferyczny efekt
cieplarniany funkcjonuje z kolei poprzez ograniczenie wypromieniowania.

Globalna cyrkulacja atmosfery
Rozkład stałych ośrodków barycznych przy powierzchni Ziemi powoduje krążenie powietrza
w różnych szerokościach geograficznych, co nazywamy globalną cyrkulacją atmosfery. Na
Ziemi wyróżniamy następujące strefy cyrkulacji powietrza atmosferycznego:

międzyzwrotnikową, dwie strefy umiarkowanych szerokości geograficznych, dwie strefy
okołobiegunowe

cyrkulacja GLOBALNA ATMOSFERY
Mamy 3 komórki cyrkulacyjne:
1) komórka Harleya – generowana czynnikami termicznymi (cyrk. termiczna),
2) komórka Ferrela – komórka wymuszona istnieniem dwóch pozostałych,
3) komórka polarna – generowana termicznie
La Nimo – związany z passatami. Wiatry te spychają masy wody w kierunku zach
(Australia). Występuje różnica poziomów wody, przy zachodnich wybrzeżach Ameryki
obniża się poziom wody – w wyniku czego bogate w subst odżywcze wody głębinowe są
wynoszone ku górze
El Nimo – z jakiegoś powodu nie występują passaty, woda się nagrzewa, powstaje „niż” co
powoduje silne wiatry i opady deszczu.
Przyczyną cyrkulacji w atmosferze jest różnica temperatury, co pociąga za sobą różnicę
ciśnień. Aby zaistniała cyrkulacja musi istnieć pionowy gradient ciśnienia (siła), dopiero
potem ma znaczenie siła Coriolisa.
Prądy morskie to prądy gęstościowe, gdyż w całości różnią się zarówno temperaturą jak i
zasoleniem
Prąd Kanaryjski – zimny (woda bardzo zasolona z Atlantyku dopływa do Portugali, zatapia
się i wynosi do góry zimne wody głębinowe, dlatego powstaje ten zimny prąd)

El Nino powiązane z globalną cyrkulacją atmosfery:
Nino i towarzysząca temu zjawisku zmiana cyrkulacji w atmosferze nad tropikalną częścią
Pacyfiku (oscylacja południowa) tworzy ze względu na swój zasięg i powtarzalność
przyczynę zmienności klimatu o globalnym znaczeniu. Jej reperkusje w postaci anomalii
występujących w odległych regionach geograficznych (tzw. telekoneksje) wynikają ze
znaczących zmian w wymianie ciepła i wilgoci, a nawet w składzie powietrza, np. CO2 ,
które wywołuje pojawienie się ciepłych lub chłodnych wód na Pacyfiku.

Para wodna ochładza naszą planetę:
Antarktyda, pomimo, że pokryta zmrożoną wodą, pod względem opadów jest pustynią taką
jak Sahara W ciepłym powietrzu wilgotność może sięgać nawet kilku procent, co jest
szczególnie widoczne w rejonach równikowych, gdzie wilgotne, przesycone wodą gorące
powietrze unosi się do góry, ochładza, a para wodna się skrapla i spada w postaci obfitych
opadów deszczu.

Co wpływa na 30% albedo planety ziemi:
-zlodowacenie ma duży wpływ na klimat,
-CO2 emitowane przez wulkany i pył wulkaniczny doprowadziły do ogrzania się planety i
stopienia lodowców
- Zachmurzenie również wpływa na albedo Ziemi. Ilość i rozmieszczenie chmur zależy od
temperatury, wilgotności i obecności aerozoli w atmosferze, a także od topografii terenu

Czy klimat ziemi ma wpływ na bilans energetyczny?
Ziemia i atmosfera są w stanie równowagi określonej przez energię dostarczaną przez Słońce
oraz emitowaną przez Ziemię w kosmos.

BILANS ENERGETYCZNY
- to co Ziemia zyskuje i to co traci musi się zbilansować

http://notatek.pl/rownowaga-atmosfery-wyklad?notatka