Pogoda - aktualny, fizyczny stan atmosfery, charakteryzujący się w danym miejscu określonym zespołem wartości czynników meteorologicznych - elementami pogody. Dzielimy je na:
Ciągłe - istnieją stale (temperatura, ciśnienie)
Nieciągłe - pojawiają się okresowo (opady, wiatr)
Czynniki wpływające na pogodę:
-geograficzne (rozmieszczenie lądów i mórz)
-astrofizyczne - dopływ energii promienistej słońca
-geofizyczne - obrót Ziemi wokół Słońca
Usłonecznienie - czas w którym promienie Słońca docierają do Ziemi.
Skład atmosfery: azot - 78%, tlen - 21%, CO2 - 1%
Aerozol atmosferyczny - ciekłe i stałe cząstki zawieszone w powietrzu - ilości zależą od pory dnia, roku, pogody.
Podział atmosfery - ze względy na termiczną strukturę:
1. Troposfera - temperatura obniża się wraz z wysokością - 0,6°/100 m do około 11 km - pionowe, poziome, nieuporządkowane ruchy powietrza, tworzenie się chmur
2. Tropopauza
3. Stratosfera - początkowo temperatura nie ulega zmianie, później wzrasta do ok. 0 na wysokości 50-55 km - słabe ruchy pionowe, silne poziome, stratosfera dolna, górna - tu wzrost temperatury spowodowany koncentracją Ozonu O3
4. Stratopauza
5. Mezosfera - temperatura obniża się do -80° do wysokości - 80-85 - dolna część - stała temperatura, górna - gwałtowny spadek
6. Mezopauza
7. Termosfera - strefa stałego wzrostu temperatury - bardzo wysokie temperatury. Dzieli się na dwie podwarstwy: Jonosferę - silna jonizacja - jony mają albo ujemne albo dodatnie ładunki - zdolność odbijania szczególnie krótkich fal radiowych i Egzosferę - słabo zbadaną, która przechodzi bez wyraźnej granicy w przestrzeń międzyplanetarną.
Skład powietrza - homosfera, heterosfera - pełni funkcję filtru zatrzymującego wysokoenergetyczne promieniowanie Słońca
Promieniowanie: 46% promienie widzialne, 47% podczerwone, 7% nadfioletowe
Natężenie promieniowania słonecznego - określane stałą słoneczną - ilość energii słonecznej dopływającej do górnej granicy atmosfery na płaszczyznę jednostkową prostopadłą do promieni słonecznych w ciągu jednej minuty /cal*m2/
Zmiany promieniowania:
Pochłanianie: zmiana jakościowa energii słonecznej na energię cieplną (15%)
Rozpraszanie: zmiana kierunku biegu promieni słonecznych - im krótsze fale tym silniej się rozpraszają
Promieniowanie bezpośrednie - część energii promienistej docierającej do powierzchni Ziemi bezpośrednio od Słońca pod postacią promieni równoległych bez rozproszonych, zależy od zachmurzenia.
Promieniowanie rozproszone - natężenie określa ilość ciepła (cal) otrzymywana przez 1 cm2 powierzchni poziomej w ciągu jednej minuty, zmienne w ciągu dnia.
Promieniowanie całkowite - suma promieniowania bezpośredniego i rozproszonego
Albedo - stosunek promieniowania odbitego do promieniowania padającego na daną powierzchnię. Albedo Ziemi - 40% promieniowania dostarczanego przez Słońce.
Promieniowanie pochłonięte - 40% - parowanie, nagrzanie
Promieniowanie zwrotne - powraca do Ziemi z atmosfery
Promieniowanie efektywne - różnica pomiędzy własnym promieniowaniem Ziemi i zwrotnym atmosfery.
Bilans promieniowania - różnica pomiędzy promieniowaniem pochłoniętym a efektywnym
Usłonecznienie - insolacja - czas trwania promieniowania
Wokół równika powstaje pierścień chmur.
Woda pochłania 80% energii promienistej, posiada dużą pojemność cieplną.
Temperatura grunty zależy od: pojemności cieplnej, przewodnictwa cieplnego - dla wody jest ponad 25-krotnie większe niż powietrza, zdolności pochłaniającej, pokrycia gruntu szatą roślinną, stopnia zachmurzenia.
Dwutlenek węgla i para wodna chronią powierzchnię Ziemi przed nadmierną utratą ciepła
Turbulencja termiczna (konwekcja) - ruch powietrza wstępujący, rozwijający się w skutek nierównomiernego nagrzania powietrza.
Turbulencja dynamiczna - wymuszona przez przemieszczanie się powietrza wzdłuż zboczy.
Zmiany adiabatyczne - zmiany wyłącznie ciśnienia i objętości
Ruchy zstępujące - powietrze się ogrzewa
Ruchy wstępujące - powietrze się ochładza
Gradienty: suchoadiabatyczny - adiabata sucha, wilgotnoadiabatyczny - adiabata wilgotna, faktyczny - rzeczywisty
Krzywa stanu - adiabata sucha i wilgotna na jednym wykresie
Krzywa stratyfikacji termicznej powietrza - zmiany powietrza
Adwekcja - poziomy ruch powietrza polegający na napływaniu powietrza o określonych właściwościach na dany obszar.
Obieg wody - słońce podgrzewa wodę w oceanie która zaczyna parować, unosi się ku górze do atmosfery gdzie zaczyna się kondensacja, powstają chmury z nich opady spływające bezpośrednio do mórz, lub wsiąkające w glebę. Rozróżniamy dwie fazy:
Atmosferyczną: parowanie wody powierzchniowej na lądach - transpiracja, przenoszenie pary wodnej
Kontynentalną: spływ wód powierzchniowych, wsiąkanie
Resublimacja - bezpośrednie przejście substancji z fazy gazowej w fazę stałą.
Sublimacja - przejście ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego.
Retencja wodna - zdolność do magazynowania wody opadowej i przetrzymywania jej przez dłuższy czas w środowisku.
Wymiany turbulencyjne - odpływa pary wodnej z nad powierzchni parowania przez ruchy mas powietrza
Intensywność parowania zależy od:
-temperatury otoczenia
-temperatury ciała parującego
-ruchów powietrza
-wilgotności powietrza
Utajone ciepło parowania jest zmagazynowane w parze wodnej
Inwersje:
-radiacyjna - powstaje po zachodzie Słońca w bezchmurną noc, nagrzany grunt wypromieniowuje swoje ciepło do kosmosu, przy powierzchni ziemi chłodniejsze, kwiaty wydzielają intensywny zapach.
-śnieżna - nad samą powierzchnią śniegu jest zimno a nieco wyżej cieplej.
-adwekcyjna - nad wychłodzoną powierzchnię ziemi napływa cieplejsze powietrze. Warstwa powietrza granicząca z powierzchnią, ochładza się, a powietrze powyżej pozostaje ciepłe.
-orograficzna - charakterystyczna dla dolin górskich, powietrze ochłodzone w wyniku wypromieniowania ciepła z ziemi spływa ze zbocz górskich, na dno doliny.
-frontowa - zwłaszcza we froncie ciepłym, gdy masa ciepłego powietrza wślizguje się na masę powietrza zimnego. Na styku tych mas, obecna jest warstwa inwersji.
Jądra kondensacji - mikroskopijne cząstki stałe zawieszone w powietrzu gdzie osiadają produkty kondensacji pary wodnej w postaci kropelek, kryształków.
Virga - opad który nie dociera do powierzchni Ziemi.
Koagulacja - zlepienie się cząstek w większe zespoły.
Produkty kondensacji:
-rosa - na wychłodzone podłoże napływa cieplejsze powietrze
-szron - analogicznie jak rosa, przy ujemnych temperaturach na powierzchni Ziemi
-szadź - nagłe przechłodzenie podczas mgły
Mgły:
-radiacyjna - silne wychłodzenie powierzchni w nocy (ląd), wiosna, jesień
-adwekcyjna - ciepłe i wilgotne powietrze napływa nad wychłodzoną powierzchnię (morze), zima
-orograficzna - obszary górskie, kiedy wilgotne powietrze unosi się po wychłodzonym zboczu
-frontowa - powstaje w wyniku zmieszania się różnych mas powietrza pod względem wilgotności i temperatury w obrębie frontu atmosferycznego
Smog - mieszanina mgły radiacyjnej z produktami spalania surowców energetycznych
Powierzchnia izobaryczna - fikcyjna powierzchnia jednakowego ciśnienia powietrza, może mieć różny kształt i nachylenie.
Pięć podstawowych układów barycznych: niż baryczny - cyklon, wyż baryczny - antycyklon, zatoka niskiego ciśnienia, klin wysokiego ciśnienia, siodło baryczne.
Równikowy pas ciszy - strefa niskiego ciśnienia - bezwietrzna
Wiatr - poziomy ruch powietrza spowodowany pionowym gradientem ciśnienia.
Siły modyfikujące ruchy wiatru:
-siła Coriolisa - siła bezwładności wywołana ruchem obrotowym Ziemi
-siła tarcia - wywołana szorstkością podłoża
Jeżeli te dwie siły się równoważą to powstaje wiatr geostreficzny - powietrze porusza się poziomo wzdłuż prostoliniowych izobar - prostopadle do zmiany ciśnienia.
Wiatr geotryptyczny - oddziałują obie siły
Konwergencja - linie prądu zbiegają się - niż
Dywergencja - linie prądu rozbiegają się - wyż
Izobary i linie prądów wyżu i niżu barycznego
Baryczne prawo wiatru - jeżeli obserwator stoi plecami do kierunku wiatru to obszar niskiego ciśnienia jest po lewej stronie i nieco z przodu a wysokiego po prawej stronie i nieco z tyłu.
Ogólna cyrkulacja atmosfery - układ wieloskalowych prądów powietrznych występujących w atmosferze.
Pasaty - w okolicach równika, ciepłe wiatry
Komórka cyrkulacyjna Hadleya - między zwrotnikiem a równikiem - silne prądy konwekcyjne
Komórka cyrkulacyjna Ferrela - umiarkowane szerokości - powietrze opadające na zwrotnikach przemieszcza się ku strefom niskiego ciśnienia
Komórka okołobiegunowa - wychłodzone powietrze osiada nad biegunami - powstanie układów wysokiego ciśnienia.
Wiatry:
Bryza morska - znad chłodniejszego morza nad cieplejszy ląd
Bryza lądowa - znad ochłodzonego lądu nad cieplejsze morze
Efekt tunelowy - większe ruch powietrza
Fen - porywisty, suchy, ciepły wiatr wiejący w Alpach
Mistral - suchy, chłodny wiatr wiejący na południu Francji
Halny - typ fenowy, ciepły, suchy wiatr opadający ze stoków
Chamsin - porywisty, gorący, suchy wiatr wiejący na pustyniach Afryki płn.
Monsun - układ wiatrów, które zmieniają swój kierunek na przeciwny w zależności od pory roku.
Harmattan - silny, północno-wschodni wiatr wiejący w porze suchej znad Sahary na wybrzeże Zatoki Gwinejskiej.
Fronty atmosferyczne - spotkanie się mas powietrza o różnych cechach:
1. Stacjonarne - brak ruchu
2. Ruchome:
-ciepły - chmury warstwowe
-chłodny - chmury kłębiaste
-zokludowany - połączenie dwóch frontów (chłodny, ciepły, chłodny - ciepłe wyparte do góry)
Okluzja ciepła - powietrze cieplejsze przed frontem chłodnym; lub chłodna
Cyklogeneza - powstawanie niżów - cuklonów - stadia: fali, młodego niżu, dojrzałego niżu, starego niżu - teoria Bjerknesa
Klimat: wieloletni układ charakterystycznych stanów pogody dla danego obszaru, obserwowanych w ich naturalnym następstwie.
Procesy klimatotwórcze:
-obieg ciepła
-obieg wilgoci
-cyrkulacja atmosfery
Geograficzne czynniki klimatotwórcze:
1. strefowe:
-szerokość geograficzna
2. astrefowe:
-wysokość bezwzględna
-rozkład lądów i mórz
-prądy morskie
-rzeźba terenu
-pokrycie terenu
-działalność człowieka
Klimat Polski: przejściowość, zmienność pogody, kontrastowość pór roku
Usłonecznienie: wiąże się z kątem padania promieni słonecznych, długością dnia a te zależą od szerokości geograficznej. Na południu Polski jest większe usłonecznienie niż na północy. Wilgotność powietrza, zachmurzenie, stopień przezroczystości atmosfery wpływa na otrzymywanie ilości energii promienistej. Górnośląski Okrąg Przemysłowy - najmniejsze ze względu na zanieczyszczenia. Korzystne warunki panują na wybrzeżu w Wielkopolsce i wschodzie kraju
Masy powietrza:
powietrze polarne - 85% morskie - 47% - znad oceanu Atlantyckiego. Zima - zachmurzenie, opady, ocieplenie. Lato - chłodno, pochmurnie, burze
kontynentalne - 38% - słonecznie
arktyczne - 10% - przymrozki w maju. Morskie - przepływa nad nagrzanym Atlantykiem, ogrzewa się i nawilża, krótkie opady śnieżne. Kontynentalne - znad Syberii, suche, bardzo zimne.
zwrotnikowe - 5% - bardzo mały wpływ na klimat Polski. Morskie - Atlantyk, morze śródziemne - wilgotne, bardzo ciepłe. Kontynentalne - Afryka - bardzo zapylone, suche
Ciśnienie:
Układ pasowy równoleżnikowy w zimie - wyż Azjatycki, w lecie bardziej południkowo - niż islandzki. Wyż azorski obejmuje zachodnią i środkową Europę, reszta pod wpływem niżu południowoazjatyckiego.
Fronty: najwięcej chłodnych - 230 dni
Wiatry:
Przewaga zachodnich i południowo zachodnich. Prędkość: słabe - Pl centralna, kotliny, silne - wybrzeże, bardzo silne - góry
Temperatura:
-szerokość geograficzna - na południu cieplej niż na północy
-wysokość bezwzględna - na stokach chłodniej niż w dolinach
-rzeźba i ekspozycja - temp. wyższa na stokach południowych, w nocy doliny chłodniejsze
-rozkład lądów i mórz - Bałtyk wpływa na temp. do wysoczyzn
Izotermy: południkowo zimą, równoleżnikowo latem
Amplitudy wzrastają od zachodu na wschód
Czas trwania lata najkrótszy nad morzem
Opady:
Charakter pasowy - wilgoć znad Atlantyku przenoszona przez wiatry zachodnie. Sumy wyższe w półroczu letnim z powodu większej miąższości chmur. Średnio w PL: 633 mm, Legionowo: 420, Kasprowy: 1649
Wiosna na północy mniej dżdżysta niż na południu.
Karpaty zachodnie:
Wysokość bezwzględna, rzeźba terenu, wiatry w dolinach prostopadle do szczytów, buczyna, wiatry fenowe
Piętra roślinności: Piętra klimatyczne:
-pogórze -umiarkowane ciepłe
-regiel dolny -umiarkowane chłodne
-regiel górny -chłodne
-kosodrzewina -bardzo chłodne
-hale -umiarkowane zimne
-turnie -zimne
Żywiec: - 40,6°
Krosno: - 39,2°