Ogródek meteorologiczny
1 – klatka meteorologiczna (z psychrometrem i
termometrami skrajnymi)
2 – klatka meteorologiczna z samopisami
3 – wiatromierz elektryczny
4 – anemograf
5 – wiatromierz Wilda
6 – ewaporometr (lub ewaporograf) Wilda
7 – mostek
8 – zmarzlinomierz
9 – termometry gruntowe
10 – termometr minimalny prze powierzchni ziemi
11 – pluwiograf
12 – heliograf
P – deszczomierz, do podstawowych pomiarów
wysokości opadów
S – deszczomierz, do specjalnych pomiarów wysokości opadu
W miarę możliwości ogródek meteorologiczny powinien wyglądać następująco: mieć kształt kwadratu o
bokach skierowanych wzdłuż linii północ – południe oraz wschód- zachód. Wielkość ogródka zależy od
zakresu obserwacji. Jako orientacyjne rozmiary przyjmuje się 15 x 15 m. Teren ogródka powinien być
wyrównany i powinien być porośnięty trawą. Rozmieszczenie przyrządów powinno być takie, aby na
wskazania jednych nie miały wpływu inne przyrządy lub urządzenia służące do ich instalacji.
Przyrządy
najniższe powinny być umieszczone na południu, a najwyższe na północy. Ogródek
meteorologiczny powinien się znajdować co najmniej 100m od linii brzegowej zbiornika wodnego,
a także z dala od wyższych drzew i budowli.
Ogródek meteorologiczny należy ogrodzić drucianą, niezbyt
gęstą siatką. Wysokość ogrodzenia powinna wynosić około 1,5m.
Pomiarów dokonuje się o: 8, 12, 18, 21
Wartości fizyczne atmosfery
Atmosfera – powłoka gazowa otaczająca glob ziemski
Powietrze atmosferyczne – mieszanina gazów
Skład powietrza atmosferycznego:
- 78,08% azot
- 20,95% tlen
- 0,93% argon
- 0,03% dwutlenek węgla
- Pozostałe: gazy szlachetne, metan, tlenek węgla, ozon, wodór
Budowa atmosfery:
- do 10km – troposfera (temperatura spada do minus -50°C
- 10 – 50km – stratosfera (temperatura rośnie i osiąga wartości dodatnie)
- 50 – 80km – mezosfera (temperatura spada poniżej minus -50°C)
- 80km i wyżej – termosfera (temperatura gwałtownie rośnie)
Właściwości atmosfery:
- Grubość nad biegunem: 7 km
- Grubość nad równikiem: 17-18 km
- Masa: 5,3*1015 t (~250 razy mniej od hydrosfery)
- Gęstość: ~1250 g/m3
- Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie spada
- Struktura anizotropowa (różnobarwność)
- Pozorne drgania obiektów odległych wywołane zmianami gęstości powietrza i jego ruchami turbulentnymi
Stany równowagi atmosfery:
- chwiejny
(front chłodny):
gdy gradient rzeczywisty jest większy od adiabatycznego, charakterystyczny dla
mas powierza, które napłynęły z wyższych szerokości geograficznych nad ciepłe podłoże, niekorzystny jeżeli
chodzi o przenoszenie zanieczyszczeń
- obojętny: gradient rzeczywisty jest równy gradientowi adiabatycznemu, temperatura w danej warstwie
jest taka sama jak otaczające ją powietrze
- stały
(front ciepły):
gradient rzeczywisty jest mniejszy od adiabatycznego, masy ciepłego powietrza
napływają nad chłodniejsze podłoże
Przyrządy
- termometry
- barometry
- wiatromierze/anemometry
Bilans cieplny
Bilans cieplny: zestawienie ilości ciepła otrzymywanego przez atmosferę ziemską z poszczególnych źródeł
oraz od-dawanego przez nią.
Prom. dochodzące do
pow. Ziemi
Prom. odbijane od
pow. Ziemi
Prom. odbijane
od chmur
Prom.
wypromieniowywane
przez Ziemię
Prom. wypromieniowywane
przez Ziemię
odbite/pochłonięte przez
chmury
Albedo
Albedo: to stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego, jest parametrem określającym
zdolność odbijania promieni przez daną powierzchnię, zależy od barwy obiektu i kąta padania światła, im
obiekt jest jaśniejszy tym albedo większe.
Szereg wg. wzrostu albedo:
- czarnoziem wilgotny
- czarnoziem suchy
- asfalt
- piasek
- Ziemia
- lód
- śnieg
Albedo wody zależy od stanu wzburzenia powierzchni i kąta padania promieni słonecznych i może być
bardzo różne (od niskiego do wysokiego – kilka do kilkanaście %)
Albedo chmur jest zróżnicowane, zależy od typu chmury (cirrusy – mniejsze, cumulonimbusy – większe)
Sposoby wymiany energii
- promieniowanie – zjawisko wysyłania fal elektromagnetycznych
- cząsteczkowe przewodnictwo cieplne – wymiana ciepła w obszarze styku gleby i atmosfery
- turbulencyjne przewodnictwo cieplne – wymiana ciepła między warstwami powietrza
- zmiany fazy wody (parowanie, skraplanie)
Produkty kondensacji
- Rosa – osad atmosferyczny w postaci kropel wody powstających na powierzchni skał, roślin i innych
przedmiotów w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu
- Szron – osad atmosferyczny, tworzący drobne lodowe kryształki w postaci igieł powstające na dowolnym
podłożu hydrofilowym. Szron powstaje w wyniku kontaktu wilgotnego powietrza z podłożem o
temperaturze poniżej 0 °C
- Szadź (sadź) – osad lodu powstający przy zamarzaniu małych, przechłodzonych kropelek wody
(mgły lub chmury) w momencie zetknięcia kropelki z powierzchnią przedmiotu lub już narosłej szadzi
- Gołoledź – osad w postaci gładkiej, równej, przezroczystej warstwy lodu, pokrywającej podłoże, powstaje
wtedy, gdy deszcz (lub mgła) opada na podłoże o temperaturze niższej od zera
Cyrkulacja atmosfery
Ogólna cyrkulacja atmosfery to układ wielkoskalowych prądów powietrznych występujących nad
powierzchnią kuli ziemskiej. Za ich pośrednictwem odbywa się przemieszczanie mas powietrza o
różnych właściwościach fizycznych. Z kolei frekwencja w cyklu rocznym mas powietrza decyduje o
występujących na danym obszarze stanach pogody, a te ostatnie określają cechy i typ klimatu
danego miejsca lub obszaru na kuli ziemskiej. Cyrkulacja ogólna uzależniona jest wyłącznie od
dopływu promieniowania słonecznego, atmosfery i obracającej się wokół swej osi Ziemi.
Fronty
Front – granica oddzielająca dwie masy powietrza o różnych właściwościach (np. cieplnych i
wilgotnościowych)
Front ciepły: występuje wówczas, gdy ciepła masa powietrza odsuwa masę chłodną.
Ponieważ powietrze ciepłe jest lżejsze od chłodnego, „pełznie” po nim w górę zużywając na to
znaczną część swojej energii, niewiele jej zostaje na samo przesuwanie się frontu, dlatego ruch
frontu ciepłego jest znacznie wolniejszy niż ruch samej ciepłej masy powietrza. Powierzchnia
frontowa jest pochylona pod małym kątem w stosunku do powierzchni ziemi, a geograficznie
powierzchnia taka może rozciągać się pasem o szerokości nawet do 1000 km. Wszelkie zjawiska
pogodowe związane z przechodzeniem frontu ciepłego zachodzą na dużym obszarze
geograficznym.
↓
tworzą się chmury warstwowe
↓
Front ciepły przemieszcza się wolniej od frontu chłodnego, ale z łatwością pokonuje przeszkody.
Charakteryzują go długotrwałe, ale mało intensywne opady o dużym zasięgu i równowaga typu stałego
Ciepłe masy powietrza wędrują:
- Z niższych szerokości geograficznych -> na wyższe
- Z nad nieoblodzonej powierzchni -> nad oblodzoną
- Nocą z nad wody -> nad ląd
- Ciepłe masy powietrza oddają ciepło powierzchni, nad którą się znajdują
INNE POJĘCIA:
Front zokludowany –
Front stacjonarny – ścieranie się dwóch mas powietrza
Front zimny: Jest to granica między nacierającą chłodną masą powietrza i ustępującą masą ciepłą.
Przeważnie ma charakter burzowy, a głównym typem chmur występujących w obrębie tego frontu
jest cumulonimbus. Powietrze chłodne, jako cięższe wsuwa się pod lżejsze powietrze ciepłe. Ze
względu na to, że powietrze chłodne nie musi tracić energii na wspinanie się po masie powietrza
ciepłego, prawie cała jego energia zużywana jest na przesuwanie frontu w poziomie, dlatego front
chłodny jest frontem szybkim, zawsze szybszym od frontu ciepłego. Front chłodny zajmuje pas o
szerokości tylko ok. 50-75km, a wypychane do góry z dużą prędkością powietrze ciepłe musi w
rezultacie utworzyć chmury typu kłębiastego
↓
Front chłodny przemieszcza się szybciej niż ciepły, ma trudności z pokonywaniem przeszkód.
Charakteryzuję się gwałtownymi opadami o małym zasięgu i burzami
Chłodne masy powietrza wędrują:
−
Z wyższych szerokości geograficznych -> na niższe
−
Z nad oblodzonych powierzchni -> nad nieoblodzone
−
W ciągu dnia z nad wody -> nad ląd
−
Chłodne masy powietrza pobierają ciepło od podłoża
Masy powietrza
Masy powietrza – bardzo duże objętości powietrza charakteryzujące się względną stałością
temperatury i wilgotności
Obszary źródłowe – obszary powierzchni Ziemi nad którymi zalegające masy powietrza
przyjmują właściwości podłoża
Konwekcja – ruch mas powietrza pod wpływem temperatury podłoża
Geograficzny podział masy powietrza:
Powietrze arktyczne kontynentalne (Ak):
- obszar źródłowy: strefy podbiegunowe, stale pokryte lodem lub śniegiem
- ujemny bilans promieniowania (wysokie albedo)
- bardzo niska temperatura
- niewielka ilość pary wodnej
- znacząca przezroczystość
- brak konwekcji termicznych
Powietrze arktyczne morskie (Am):
- powstaje nad Oceanem Arktycznym
- cieplejsze i bardziej wilgotne od Ak
- brak zapylenia
- mniejsza przezroczystość niż Ak
Powietrze polarne morskie (Pm):
- tworzą się podczas długotrwałego przebywania powietrza nad Oceanem Atlantyckim
- wilgotne
- latem dość chłodne, zimą dość ciepłe
- brak zapylenia
- zmniejszona przezroczystość (zależna od wilgoci)
- najczęściej napływające nad Polskę
Powietrze polarne kontynentalne (Pk):
- zimną chłodne, latem cieplejsze
- duże zapylenie
- mała wilgotność
- mała przezroczystość
- po Pm najczęściej napływające nad Polskę
Powietrze zwrotnikowe kontynentalne (Zk):
- powstaje nad lądami ok. 30˚ szerokości geograficznej
- suche
- bardzo duże zapylenie
- ciepłe
Powietrze zwrotnikowe morskie (Zm):
- powstaje nad oceanami ok. 30˚ szerokości geograficznej
-dodatni bilans cieplny
- wilgotne
- brak zapylenia
- większa przezroczystość niż Zk, ale niezbyt przezroczyste
Powietrze równikowe (R):
- obszar źródłowy: obszary okołorównikowe
- bardzo duża wilgotność (zarówno nad lądami i oceanami)
- bardzo wysokie temperatury
- stosunkowo niewielkie zapylenie
- niska przezroczystość (zależna od wilgotności)
Masy powietrza docierające nad Polskę: 65% Pm, 28% Pk, 4% Ak i Am, 2% Zk i Zm, 1% R
Termiczny podział mas powietrza:
Chłodne
- powstawanie
- powietrze z wysokich szerokości geograficznych napływa nad niższe
- powietrze napływa z nad zamarzniętej części akwenu nad niezamarzniętą
- powietrze napływa z nad akwenu nad ląd (w dzień)
- cechy
- pobierając ciepło rośnie temperatura i maleje wilgotność
- ustala się chwiejny typ równowagi
- opady o dużej intensywności ale o małym zasięgu
Ciepłe
- powstawanie
- powietrze z niższych szerokości geograficznych napływa nad wyższe szerokości geograficzne
- powietrze z nad niezamarzniętej części zbiornika napływa nad zamarzniętą część zbiornika
- powietrze z nad lądu przenosi się nad akwen (w nocy)
- chmury rozbudowane w pionie
- tworzą się prądy konwekcyjne
- cechy
- ochładzając się oddają ciepło i wzrasta wilgotność
- obniża się poziom kondensacji
- ustala się stały typ równowagi
- chmury warstwowe
- opady i niewielkim natężeniu ale o dużym zasięgu
OZE
Wiatr:
Warunki wybitnie korzystne i bardzo korzystne:
- wybrzeże Bałtyku
- środkowa Polska („pas” Słubice-Poznań-Warszawa)
Warunki korzystne – panują na terenie prawie całej Polski, z wyjątkiem południowej i południowo-
zachodniej części
Słońce:
Najkorzystniej w północnej i wschodniej Polsce, dość korzystnie też w centralnej Polsce, najmniej
korzystnie na południu i zachodzie.