Pogoda – chwilowy stan atmosfery, opisany za pomocą
parametrów meteorologicznych, temp, prędkość i kierunek wiatru,
zachmurzenie, nasłonecznienie i wilgotność
Meteorologia – nauka badająca procesy fizyczne zachodzące w atmosferze.

Klimatologia – analizuje przebieg pogody w dłuższym okresie czasu, zajmuje się klimatem
Ciśnienie atmosferyczne – ciężar słupa powietrza przypadający na jednostkową powierzchnię
- spadek ciśnienie – zmniejsza się ciężar, masa powietrza odpływa,
- wzrost ciśnienia – masy powietrza zaczynają się zbiegać
Atmosfera – gazowa powłoka otaczająca kulę ziemską
Atmosfera < 100km, w stosunku do rozmiarów promienia kuli ziemskiej jest ona bardzo cienkim
pierścieniem

Podział atmosfery ze wg na rozkład temp wraz z wysokością
Termosfera- gwałtownie rośnie temp
Mezosfera- temp gwałtownie spada
Stratosfera- temp rośnie wraz z wysokością,
Troposfera- spada wraz z wysokością (około 7km nad biegunami, ok. 14km nad równikiem)
Tropopauza – sfery przejściowe, między 60

o

i 30

o

C pojawia się nieciągłość w tropopauzie i występują tu

turbulencje (gwałtowana zmiana temp i ciśnienia)
~ 8-9km nad powierzchnią Ziemi pojawiają się PRĄDY STRUMIENIOWE

Atmosferę traktuje się jako gaz doskonały o energii kinetycznej (atomy H i He poruszają się z olbrzymią
prędkością) – stosuje się tu prawa dla gazów doskonałych

nRT

pV



RT

VM

nM

p



T

R

p







*



z

g

p















Podział atmosfery ze wg na zmianę składu:
* Homosfera < 100km, Heterosfera > 100km
* Ozonosfera – podwarstwa stratosfery (20-30km)
* Jonosfera – zachodzą w niej procesy jonizacji gazów (Mezosfera, termosfera i wyżej)
* Magnetosfera – zajmuje bliżej niesprecyzowany obszar


ENERGETYKA ATMOSFERY
Sposoby przekazywania energii:

~ promieniowanie

– główna forma przekazywania energii, promieniuje zarówno źródło jak i odbiornik

ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych. Tylko dzięki temu ciepło ze słońca przekazywane jest do
Ziemii (0,2% energii pochodzi z wnętrza Ziemi, reszta zaś od Słońca)

~ przewodnictwo

– za pomocą poruszania się elektronów,

~ konwekcja

– cząstki wody nagrzewają się silniej na spodzie para ulega rozrzedzeniu i zaczyna uchodzić

do góry
Promieniowanie charakteryzują: długość fali λ, częstotliwość 1/λ
„ Ciało doskonale czarne” – absorbuje całkowicie promieniowanie, uznaje się za nie np. Ziemie i
atmosfere, emituje też max ilość energii w odp temperaturze
„ Ciało szare” – ma mniejszą zdolność emisyjną i absorpcyjną
Prawa rządzące ciałem doskonale czarnym:

1) Prawo Planca:

- energia zależy od długości fali i od temp promieniowania. Całkowita energia zależy ściśle od temp
emitowania

2) Prawo Boltzmana:

- dla ciała doskonale czarnego

4

GT

E



, G- stała Boltzmana, G- 5,67*10

-8

[Wm

-2

K

-4

]

- dla ciała szarego







E

E



, ε- współczynnik emisyjności (0-1)

3) Prawo przesunięć Viena:

„Im temp ma ciało – wtedy max promieniowania przypada mniejszej długości fali”

T

2897

max





KLASYFIKACJA PROMIENIOWANIA
a) ze wg na źródło:
- promieniowanie SŁONECZNE,
- promieniowanie ZIEMSKIE
b) ze wg na długość fali:

- UV (λ=0,4 µm)
- VIS (λ=0,4÷0,78 µm) - widzialne
- IR (podczerwone – głównie ziemskie), λ>0,78 µm
- radiowe,
- mikrofalowe,
- krótkofalowe (λ<3µm) – słoneczne,
- długofalowe (λ>3µm) – ziemskie

Skóra ludzka ma zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego- cieplnego.
UV

A

- λ<0,4 µm ~ to promieniowanie jest całkowicie pochłaniane w wyższych warstwach atmosfery

UV

B

, UV

C

- najkrótsze niedochodzi do powierzchni Ziemi, jest najbardziej energetyczne

UV

B

- dociera do Ziemi, wywołuje opaleniznę, może prowadzić do powstawania zmian

zwyrodnieniowych, jednak dzięki niemu wytwarzamy witaminę D.
UV

A

- jest mniej szkodliwe jeśli chodzi o skórę, powoduje jej zaczerwienienie natomiast długa ekspozycja

ciała na to promieniowanie powoduje starzenie się skóry

Kula ziemska obraca się zarówno po orbicie (eliptycznej) wokół Słońca, jak i wokół własnej osi (z
zachodu na wschód), która nachylona jest do orbity pod kątem 23,5

o

.

Skutkiem obrotu wokół własnej osi są: dzień i noc oraz ich zróżnicowana długość, natomiast skutkiem
pochylenia są sezony i pory roku.
- gdy patrzymy na Ziemię z bieguna południowego to obraca się ona zgodnie z ruchem wskazówek
zegara, jeśli zaś z bieguna południowego to obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.



21/22 czerwca PRZESILENIE LETNIE
- wtedy słońce świeci w zenicie nad zwrotnikiem raka, na półkuli północnej. W tym okresie mamy
doczynienia z dniem polarnym
22/23 września RÓWNONOC
- słońce znajduje się w Zenicie nad równikiem. Kąt deklinacji słońca = 0, pada prostopadle na równik –
wtedy to zarówno dzień jak i noc trwają po 12 godzin
21/22 grudnia PRZESILENIE ZIMOWE
- słońce świeci w Zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca, kąt deklinacji = 22,5

o

szer południowej

20/21 marca DZIEŃ WIOSNY
- słońce świeci w Zenicie nad równikiem

α – kąt zenitalny,
β – kąt wys Słońca

Ilość promieni docierających do Ziemi zależy od:

- kąta padania = położenie Słońca nad linią horyzontu,
- jak długą drogę muszą przebyć promienie słoneczne zanim dotrą do nas (związane z kątem azymutu)

Obecnie wyróżniamy:
* gęstość strumienia promieniowania słonecznego = energia przypadająca na jednostkę powierzchni w
jednostce czasu [W/m

2

] – jest to energia docierająca w ciągu 1s do jednostki powierzchni

* emisję = ilość energi, która jest wypromieniowywana w jednostce czasu a jednostkę powierzchni
[W/m

2

],

* gęstość strumienia padającego = energia, która pada na powierzchnię w jednostce czasu
- im bardziej oddalamy się od źródła tym bardziej zmniejsza się gęstość promieniowania słonecznego
Na granicy atmosfery wynosi 1370 [W/m

2

] – stała słoneczna, wyraża się ona:

















2

2

r

R

E

I

S

O

,

Ta ilość jest wielkością stałą, zmieniać może się w niewielkich granicach w ciągu roku, gdyż zmienia się
odległość Słońca od kuli ziemskiej (ok. 6%). W upalny dzień dociera do nas około 900-1000W/m

2

Na osłabienie promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi wpływają 3 procesy, gdyż
promieniowanie może ulec:
- odbiciu,
- absorpcji,
- rozproszeniu

Procesy zachodzące w atmosferze:
Jonizacja: A

*

 A

+1

+ e

1) Absorpcja świetlna : A + hν  A

*

- cząstka świetlna,

2) Fluorescencja : A

*

 A + hν (w najwyższych warstwach atmosfery),

3) Bezpromienista (zderzeniowa) dezaktywacyjna: A

*

+ M  A + M,

4) Reakcje pierwotne:
- dysocjacja izomeryczna: A

*

 B

1

+B

2

,

- przyłączenie, podstawienie: A

*

+ B  C

1

+ C

2

,

5) Procesy wtórne: B,C  F (produkt końcowy),
Szybkość tworzenia A

*

:

]

[

]

[

A

j

dt

A

d

A





,

]

[

]

[

1

1

A

j

dt

B

d

A





- w przypadku ODBICIA:
Współczynnik albedo => promieniowanie odbite/ promieniowanie padające [%],
Albedo śniegu = 95% (dlatego w górach niezbędne są okulary),
Albedo asfaltu = 5% (gdy temp rośnie to asfalt się topi)

Rozproszenie promieniowania słonecznego

- przebiega ono na cząstkach, których wielkość jest porównywalna z długością fali. Jeśli pada na cząstkę
w atmosferze pod określonym kątem to w wyniku oddziaływania promieniowania następuje załamanie,
skutkiem tego jest fakt że promieniowanie pada pod określonym kątem a rozprasza się pod dowolnym !!!
- najsilniej rozprasza się długość fali odpowiadająca barwie niebieskiej – dlatego mamy niebieski kolor
nieba. Kiedy długość promieni słonecznych zaczyna się zwiększać to mamy doczynienia z różnymi
barwami nieba (wschód/zachód)
Do powierzchni Ziemi dochodzi:
a) promieniowanie bezpośrednie słońca (w słoneczny dzień),
b) promieniowanie rozproszone

- widmo promieniowania, dla ciała doskonale czarnego, zależy od temperatury
12 µm – widmo ziemski, 0,48 µm – słoneczne
- promieniowanie bezpośrednie i rozproszone (sklepienia niebieskiego)
I = I

O

*sinα, I – ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi, α- kąt padania ┴ do biegu

promieni słonecznych

Absorpcja – przebiega w różnych warstwach atmosfery. Za kolory odpowiedzialna jest SELEKTYWNA
ABSORPCJA.
- liście są zielone bo mają zdolność pochłaniania fal , ale odbiciu ulega fala odpowiedzialna za kolor
zielony,
- w przypadku ciał przeźroczystych widzimy te fale które nie zostały pochłonięte bo woda ma zdolność
pochłaniania promienia podczerwonego

Rozproszenie – najintensywniej rozproszona jest długość fali, która odpowiada wielkości molekuły O

2

i

N

2

=> długość światła niebieskiego i fioletowego, stąd też widzimy niebieski kolor nieba !!!. Gdyby nie

było molekuł O

2

i N

2

niebo byłoby czarne – jak w przestrzeni kosmicznej.

- chmury są białe ponieważ w zakresie tworzących je cząsteczek H

2

O zachodzi równomierne rozproszenie

fali !!!
- czerwony kolor słońca ~ promieniowanie słoneczne musiało pokonać długą drogę przez atmosferę –
rozproszona została barwa niebieska, mogło też dojść do odbicia promieniowania czerwonego od chmur
na horyzoncie,
- zmierzch i świt ~ przyczyną jest rozproszenie światła słonecznego, słońce znajduje się poniżej linii
horyzontu, dociera zatem do nas promieniowanie rozproszone.

OPTYKA GEOMETRYCZNA
1) Odbicie
2) Załamanie światła (refrakcja),
3) Dyfrakcja (ugięcie),
4) Interferencja

Prawo Fermata

– promieniowanie rozchodzi się po liniach prostych

Gdy światło ma przebyć drogę m-dzy dwoma ośrodkami o różnej gęstości, też wybiera najkrótsza drogę i
ponadto wybiera jak najkrótszą drogę w gęstszym ośrodku

ZAŁAMANIE ŚWIATŁA (refrakcja atmosferyczna)
~ promieniowanie docierające do powierzchni Ziemi w atmosferze ulega załamaniu (refrakcji) załamanie
to zależy od gęstości ośrodka. Refrakcja następuje w sposób nie przewidywalny, gęstość w atmosferze
wzrasta wraz ze zbliżaniem się do Ziemi.

MIRAŻ GÓRNY

ς

1

> ς

2,

przy powierzchni Ziemi powietrze jest gęściejsze, zalega tu chłodniejsza warstwa powietrza

MITAŻ DOLNY

~ jeśli przy powierzchni Ziemi zalega masa cieplejszego powietrza, pojawia się złudzenie – kałuże

ODBICIE – bardzo ciekawe właściwości ma woda, odbicie promieniowania słonecznego od wody zależy
od kąta padania. Gdy promieniowanie pada pod bardzo dużym kątem to 98% jest pochłaniana a ok. 2%
ulegają odbiciu. Gdy kąt padania jest mały to odbiciu ulega 98% a tylko niewielka część jest pochłonięta

Powstawanie tęczy
Promieniowanie słoneczne pada i ulega załamaniu wewnątrz kropelki wody, następuje odbicie od
wewnętrznej ścianki i ten sam promień po kolejnym załamaniu dochodzi do nas (tutaj ma też rozproszenie
dlatego widzimy tyle barw).
Tęcza występuje tam gdzie jest opad atmosferyczny a słońce pada z przeciwległej strony. W związku z
tym że zmiany pogody przechodzą z zachodu na wschód – tęcza na wschodzie oznacza że deszcz już
przeszedł !!!
DYFRAKCJA a REFRAKCJA – gdy są różne ς ośrodków, tam światło się załamuje
Ugięcie ~ zachodzi wtedy gdy światło przechodzi przez małe szczeliny, im szczelina mniejsza, tym
większe ugięcie
Interferencja ~ często po dyfrakcji, kiedy tworzą się fale mogą się znosić lub nakładać – powstają prążki
interferencyjne (ciemno-jasne) np. pawie pióra to efekt dyfrakcji i interferencji
HALO ~ świetlisty pierścień wokół Słońca jest pierwszym symptomem nadchodzącego frontu chłodnego
– pogorszenie się pogody. Wywołany załamaniem światła lub czasem jego rozszczepieniem na
kryształach lodu, które przysłaniają tarcze Słońca.
WIENIEC („Lisia Czapka”) ~ barwny wieniec, niższe chmury, wywołany dyfrakcją i interferencją
AUREOLA ~ coś w rodzaju wieńca, odpowiedzialne są za to też dyfrakcja i interferencja, otacza cień
postaci. Kiedy znajdujemy się na szczycie góry, nań cień pada na znajdujące się niżej chmury (słońce
pada na nas), na naszych krawędziach dochodzi do dyfrakcji promieniowania, może ono ulec też
interferencji.

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

ZIEMIA

Zyski:
Absorpcja fal krótkich (45), Promieniowanie zwrotne (88)
Straty:
Emisja fal długich (104), Przewodnictwo turbulencyjne (5), Ciepło utajone (24)

ATMOSFERA

Zyski:
Absorpcja fal krótkich (25), Absorpcja fal długich (100), Ciepło utajone (24), Przewodnictwo
turbulencyjne (5),
Straty:
Emisja fal długich do podłoża (88), Emisja fal długich w przestrzeń kosmiczną (66),

PRZESTRZEŃ MIĘDZYPLANETRANA

Zyski:
Promieniowanie odbite krótkofalowe (30), Uchodzące promieniowanie długofalowe (70),
Straty:
Dochodzące promieniowanie słoneczne (100)

Przyczyny zmian w bilansie energetycznym:
a) powody naturalne (kształt orbity)

- może zmienić się kąt nachylenia osi Ziemi,
- może zmienić się położenie osi Ziemi (póki co skierowana jest w stronę gwiazdy pn),
b) zmiany w albedo (naturalne i antropogeniczne)
- pożary,
- pokrycie planety lodem,
c) działalność człowieka (uprzemysłowienia związane z emisja gazów)

Energia ~ zdolność do wykonywania pracy (kinetyczna i potencjalna oraz wiele innych form)
Temperatura ~ miara średniej prędkości poruszających się molekuł jest więc miarą energii kinetycznej.
Im wyższa temp, tym większa prędkość molekuł (mniejsza gęstość).
Ciepło ~ energia która przechodzi z jednego ciała na drugie, na skutek różnicy temperatur
Pojemność cieplna ~ stosunek dostarczonego ciepła do zmian (wzrostu temp)

t

Q





,

V

t

Q







Ciepło właściwe –

m

t

Q

Cp









,

- temperatura powietrza zależy głównie od temp gruntu
- woda ma znacznie większą pojemność cieplną niż inne ciała. Może ona pochłaniać znaczną ilość energii
nie zwiększając temp (dlatego też wykorzystywana jest w różnego rodzaju chłodnicach)
Cp

wody

= 1 kal/g*stopień (jest ona przeźroczysta), dlatego ogrzanie jej jest trudniejsze niż grzanie lądu.

Padająca na ląd energia słoneczna skupia się na jego powierzchni podczas gdy padając na wodę rozchodzi
się wgłąb.

Cyrkulacja bryzowa ~ gdy pojawia się konwekcja i dochodzi do zasysania chłodnego powietrza, nad
lądem tworzą się chmury.

RYS.1

Bryza miejska – miasto, jako wyspa ciepła ~ nagrzewa się w ciągu dnia, powietrze ciepłe w nocy uchodzi
(zapewnia wentylację) do góry i zasysa powietrze z terenów przyległych.

TERMODYNAMIKA ATMOSFERY

I Zasada termodynamiki

dW

dU

dQ





,

pdV

CpdT

dQ





,

dp

dQ

CpdT







- temp powietrza rośnie w wyniku ogrzewania lub w wyniku zwiększenia ciśnienia (zmiana gęstości)
Przemiana adiabatyczna – nie dostarczamy ciepła do układu

dp

CpdT





- równowaga adiabaty !!!

Równanie stanu gazu doskonałego

T

const

T

R

p















1) T = const
- powietrze w obszarze wysokiego ciśnienia jest bardziej gęste niż w obszarze niskiego ciśnienia
Konwergencja – zbieżność

Dywergencja – rozbieżność
2) p = const
- każdy wzrost temp powoduje spadek gęstości

Równanie hydrostatyki

dz

g

dp











1) ς = const – atmosfera jednorodna,

m

z

T

100

/

42

,

3









,

temp spada o 3,42

O

C na każde 100m

Wyróżniamy 6 stanów atmosfery:
- najczęściej spotykamy się z typem

inwersji radiacyjnej

(przy gruncie), która zanika przy pojawieniu się

promieniowania – jest to tzw wypromieniowanie Ziemi. Oddziałuje ono najsilniej podczas bezchmurnych
nocy, kiedy to następuje gwałtowny spadek temp której najniższe wartości notujemy przy powierzchni
Ziemi. Taki przypadek warstw inwersyjnych obserwujemy też na górnej powierzchni chmur.
Warstwa inwersji hamuje rozwój pionowych ruchów w atmosferze. Inwersja radiacyjna w niektórych
okresach roku może być niekorzystna z punktu widzenia rozprzestrzeniania zanieczyszczeń.

- Inwersja orograficzna

~ tworzy się na różnych wysokościach obszarów górskich. W górach bardzo

często nocą szczyty zaczynają się chłodzić (brak roślinności), zimne powietrze zaczyna spływać wzdłuż
boków górskich, wynosząc do góry warstwy ciepłe. Zimne warstwy mogą zalegać na pewnych
wysokościach – tworzą się wręcz zastoiska zimnego powietrza. Inwersje te widoczne są w okresie zimy,
nawet do marca kiedy to powstają „morza mgieł”.

- Inwersja z osiadania (smog)

~ nad obszarem wysoko zalega zimne powietrze zaczyna ono osiadać i

ogrzewać się, na pewnej wysokości linie prądu zaczynają się rozpływać. Tworzy się też warstwa inwersji i
zanieczyszczenia nie mogą się rozprzestrzeniać w atmosferze!!!.
Proces taki trwać może kilka dni – inwersja ta jest przyczyną powstawania smogów miejskich. Inwersja ta
jest najbardziej niekorzystna jeśli chodzi o rozprzestrzenianie zanieczyszczeń (wzrasta ich koncentracja)

- inwersja frontalna wysoka

~ związana z nadejściem frontu ciepłego. Ciepłe powietrze zaczyna

napywać na chłodne i tworzy się warstwa pośrednia.

- stan równowagi stałej

~ (cienkie strugi dymu) warunki tej równowagi ustalają się nocą, napływ

chłodnego powietrza, ruchy powietrza nad zimną powierzchnią

- równowaga chwiejna

~ (potężne chmury) – podczas dnia, silne promieniowanie, rozwój konwekcji,

gdy powietrze przesuwa się nad rozgrzaną powierzchnią, adwekcja ciepłego powietrza

DYNAMIKA ATMOSFERY

Cyrkulacja termiczna – wywołana róznicą temperatur (ciepło odpływa z obszarów gorących w kierunku
obszarów chłodnych)
Siła która wywołuje ruch powietrza to

SIŁA GRADIENTU CIŚNIENIA

(powietrze porusza się po liniach

prostych z p

1

 p

2

Prędkość przepływających warstw powietrza zależy od oddalania ośrodków (mała odległość – duża
prędkość)

dx

dp

a

SG









1

,

x

s

s

p

m

F

a



















Istnieje kilka kryteriów klasyfikacji wiatru:
a) ze wg na szybkość wiatru
- skala Bouforta ~ szybkość wiatru ocenia się na podstawie obserwacji zjawisk zewnętrznych,
- skala Fujta ~ skala tornad, cyklonów

SIŁA CORIOLISA:
- jeśli cząstki powietrza zaczynają się przemieszczać z różnymi prędkościami liniowymi, to obserwator
widzi zakrzywiony ruch cząstek
Siła Coriolisa – działa zawsze prostopadle do wektora prędkości
Im większa prędkość tym a

SC

większa zależy ona również od szerokości geograficznej.

Na równiku SC nie istnieje im bliżej biegunów tym większa wartość SC.





sin

2







v

a

SC

Równanie ruchu (Newtona)

....

2

1









F

F

a

m







SGC – działa zawsze od ciśnienia wyższego do niższego (w kierunku niżu)
Siła Coriolisa – działa zawsze prostopadle do wektora prędkości (na półkuli N w prawo). Przez nią
cząsteczki poruszające się w atmosferze mają tendencję do ruchu po torach zakrzywionych, raczej
zamkniętych (ruch koncentrycznya).
SC jest proporcjonalna do prędkości, im większa prędkość tym SC wzrasta, SC zależy też od szerokości
geograficznej, nie działa na równiku  szer geogr rośnie to SC też rośnie.

- cyklony tworzą się na szer 10

O

÷20

O

od równika, nigdy nie schodzą niżej, są czynnikiem działania SC.

SIŁA ODŚRODKOWA ~ działa wtedy gdy masy powietrza zbliżają się do centrum

Niż baryczny

– masy powietrza przesuwają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, winika to z faktu

równoważenia się sił. W ośrodkach niżowych SGC jest większa niż w wyżach

Wyż baryczny

– tutaj cząstka powietrza musi przesuwać się (poruszać) zgodnie z ruchem wskazówek

zegara. W ośrodkach wysokiego ciśnienia SC jest większa niż w niżach.

SIŁA TARCIA
- jest siłą tuż przy powierzchni Ziemi

SGC – działa zawsze od wyższego do niższego ciśnienia
ST – zwiększa się przy powierzchni Ziemi ~ wraz z wysokością, zatem jest vardziej bliska prędkości
wiatru geostroficznego.

- z działaniem siły tarcia (przy powierzchni Ziemi)

- w wyższych warstwach atmosfery

Wniosek: Im wyżej w atmosferze, tym szybciej wieją wiatry, gdyż brak jest oddziaływania sił tarcia,
mamy doczynienia ze skrętem wiatru.

Prawo baryczne:

a) górna atmosfera

Jeśli wiatr wieje w plecy ( górze atmosfery) to zwasze po prawej stronie jest W a po lewej N
b) dolna atmosfera:

Gdy znajdujemy się w atmosferze dolnej, to gdy wiatr wieje w plecy a my skręcimy o 30

O

tp po prawej

mamy W a po lewej N.

Zasada Bernouliego:

- suma energii kinetycznej, tarcia i ciśnienia = const, gdy :
P rośnie to V maleje lub gdy: V rośnie to P maleje.


TURBULENCJE W ATMOSFERZE
- wywołane są siłami tarcia a przede wszystkim: różnicami gęstości, temperatury powietrza, co wiąże się
też z różnicą prędkości.
Wyróżniamy :
a) turbulencje mechaniczną – wywołana szorstkością podłoża (lecz występuje też w wyższych warstwach
atmosfery),
b) turbulencja termiczna.

5 przyczyn turbulencji w atmosferze:

1) prądy konwekcyjne,
2) prądy strumieniowe,
3) góry (wzrasta udział turbulencji mechanicznej),
4) poruszający się przed nami samolot,
5) mikrouderzeniowa (są najbardziej niebezpieczne podczas lądowania i startu)

CAT ~ turbulencja czystego nieba

CYKL HYDROLOGICZNY

Wilgotność powietrza

~ ilość pary wodnej w atmosferze

Wilgotność bezwzględna

~ to stężenie pary wodnej w atmosferze

Wilgotność właściwa

~ stosunek masy pary wodnej do powietrza wilgotnego (kg

H2O

/kg

Pow

),

Stosunek zmieszania

~ masa wody / kg powietrza suchego.

Warunki kondensacji pary wodnej:
- temperatura powietrza,
- para wodna

Przyczyny kondensacji:
- izobaryczne ochłodzenie powietrza,
- adiabatyczne

Klasyfikacja chmur:
I. W zależności od wysokości zalegania:
a) wysokie > 6km,
b) średniego zasięgu5 km,
c) niskie 2 km

II. Ze względu na skład:
a) wodne (niskie),
b) mieszane ( wod/lód),
c) lodowe (wysokie)

III. Ze względu na kształt (wygląd):
a) pierzaste: Cirrus (wysokie),
b) kłębiaste: Cumulus,
c) warstwowe: Stratus,
d) o rozciągłości pionowej: Nimbus (deszczowe)

Gatunki chmur:

a) wysokie

Cirrus Ci

~ cienka, delikatna, barwy białej, bez cieni, o jednolitym połysku, postać nitek, piórek,

zwiastun frontu ciepłego.

Cirrocumulus CC

~ kłębiasto-pierzasta cienka warstwa lub ławica, barwa biała, bez cieni, kształt

płatków, kulek, często drobne fale lub kształt rybiej łuski.

Cirnostratus Cs

~ cienka, delikatna, warstwowo- pierzaste, biała zasłona  przyczyna halo,

Altocumulus Ac

~ barany, warstwa średnio- kłębiasta, biała, wykazuje cienie,

Altostratus As

~ zasłona barwy szarej (średnia warstwowa) – lub niebieska, struktura jednolita

Nimbostratus Ns

~ pozbawiona struktury, barwa ciemnoszara, całkowicie zasłania słońce,

Stratocumulus Sc

~ szara z ciemnymi warstwami

Cumulus Cu

~ pojedyncza gęsta, kształt kopuły,

Cumulonimbus Sb

~ pojedyncza, potężna i gęsta, ciemna, kształt gór lub kwadratów

Dlaczego tworzą się mgły? (rodzaje):

- radiacyjne ~ z wypromieniowania,
- adwekcyjne ~ gdy ciepła masa powietrza napływa nad zimne podłoże,
- z odparowania (wymieszania) ~ np. zjawisko parowania lasu, rzek,
- smog miejski (nadmierna ilość zarodków kondensacji)

Warunki powstawania chmury:
- temperatura punktu rosy zmniejsza się wraz z wysokością ,
- gradient temp: ~ 0,2

O

C/ 100m

Rodzaje chmur Cumulus (3 fazy):

I faza

– wzrostu (musi istnieć konwekcja, a przy gruncie wilgotne powietrze),

II faza

– dojrzała (następuje wzrost kropli chmur lub powstanie kryształków, a prądy wznoszące nie są już

w stanie utrzymać tego i następuje opad),

III faza

– rozproszona (prądy zastępujące biorą górę nad ustępującymi)

Jak się tworzy opad atmosferyczny?

Aby małe krople przeszły w duże (takie jak opadają na Ziemie) to musi zajść:

~ koagulacja turbulencyjna

– krople zaczynają się ze sobą zderzać i łączyć (w chmurze),

~ koagulacja grawitacyjna

– krople opadają, zderzają się i łączą, jednak to nie zachodzi w naszych

szerokościach geograficznych,

~ proces Bergerona

:

- gdy w pobliżu kryształku lodu znajduje się kropla wody to kropelki pary wodnej otaczające każdą
wodną kroplę których więcej jest przy wodzie zaczynają przechodzić do kryształków lodu, następuje ich
kondensacja wokół kryształków lodu.

CYRKULACJE

a) 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)

b) cyrkulacja REGIONALNA

Powstawanie monsunów
– Indochiny, Azja Pd-Wsch (lecz również na terenie Europy). Budowa kontynentu azjatyckiego sprawia
że w środku lata zaczyna się nagrzewać oraz nagrzewa się warstwa powietrza z czego tworzy się niż,
masy powietrza kręcą się odwrotnie do ruch wskazówek, powietrze ciepłe unosi się do góry, a jego ubytek
jest uzupełniany zaciąganiem powietrza z okolic Pacyfiku (wilgotne masy powietrza), które po drodze
napotykają łańcuchy górskie, wspinają się i zaczynają ochładzać 

MONSUN LETNI

(wilgotny).

Zimą ten kontynent ochładza się, chłodne masy powietrza zaczynają osiadać, powstaje ośrodek wyżu,
powietrze zagęszcza się przy powierzchni Ziemi i spływają w stronę Pacyfiku 

MONSUN ZIMOWY

(suchy)

c) cyrkulacja LOKALNA

- powstawanie bryz (w nocy bryza lądowa, a w dzień bryza morska)
- cyrkulacje okresowe (generowanie czynnikami termicznymi),
- cyrkulacje nieokresowe

Skutkiem cyrkulacji lokalnej są

BRYZY

. Powstają one na skutek różnicy temperatur pomiędzy obszarem

nad morzem a obszarem nad lądem.
Bryza miejska – miasto jako wyspa ciepła powodująca różnicę temperatur
Wiatr górski nocny – powietrze się ochładza i spływa ku dolinom.
Wiatr górski dzienny – szczyty ogrzewają się i zasysają powietrze z dolin.

Czynniki wywołujące cyrkulację lokalną:
a) temiczne,
b) baryczne (okresowe)

Wiatry cyrkulacji nieokresowych:

Siroko

– wiatr powstały u wybrzeży Afryki, spada ciśnienie więc zasysane jest powietrze z Afryki i

zaczyna przemieszczać się w kierunku morza Śródziemnego.

Bora

– w Chorwacji, zimny wiatr spadający, zasysanie chłodnego powietrza znad gór Dynarskich.

Hamsun

– Egipt, gorący pustynny wiatr z pd - wsch z obszarów pustynnych.

Chino

– ciepły wiatr spadający z gór Skalistych

Halny/Fen

– ciepły wiatr spadający.

Masa powietrza
- olbrzymie objętości powietrza która charakteryzuje się podobnymi właściwościami (wilgotnością i
temperaturą) w skali poziomej.
Obszar źródłowy mas powietrza (tam gdzie powstają masy) powinien charakteryzować się:
- jednakową formą powierzchni i zbliżonymi wartościami termicznymi,
- występowaniem niewielkich prędkości wiatru

Wyróżniamy 4 rodzaje mas powietrza:

- masy powietrza równikowego,
- masy powietrza zwrotnikowego (między równikiem a zwrotnikiem),
- masa powietrza polarnego,
- masa powietrza arktycznego

W zależności od tego czy masy powietrza tworzą się nad lądem czy morzem wyróżnia się:
- masy powietrza morskiego,
- masy powietrza kontynentalnego.

Fronty atmosferyczne:

a) front ciepły,

zwiastun:
- na 800m przed linią frontów pojawia się chmura Cirrus,
- pojawia się opad atmosferyczny (nie zbyt intensywny ale trwający do 3 dni) z chmury Nimbostratus,
- Cirrus przechodzący w Cirrostratus na 800-1000m przed linią frontu,
- spokojne nasuwanie się powietrza ciepłego po mało nachylonym klinie,
- powstaje cały system chmur (Cirrus, Cirrostratus, Altostratus),
- opady ciągłe,
- zmiana kierunku z SE na SW,
- temperatura wzrasta i zachmurzenie zmniejsza się, ciśnienie obniża sie

b) front chłodny

zwiastun:
- chmura soczewkowata Ac,
- ostra atakująca masa chłodna (duży kąt nachylenia masy frontalnej do powierzchni Ziemi),
- gwałtowne fronty zastępujące prowadzące do powstawania chmury Cumulonimbus,
- opady przelotne o charakterze burzowym,
- zmiana kierunku wiatru z SW na NW,
- temperatura zaczyna się obniżać,
- ciśnienie gwałtownie spada a następnie rośnie

c) front okluzji

(gdy front chłodny dogoni front ciepły i wyniesie go do góry)

- okluzja ciepła ~ gdy front goniący jest cieplejszy niż masa pierwotnego powietrza,
- okluzja chłodna ~ gdy front goniący jest chłodniejszy niż masa pierwotnego powietrza