Typy równowagi w atmosferze:

- hydrostatyczna

-dp=γ* dz

(dp)/(dz)=-g*ς

-mieszanina gazów doskonałych

p*Vi=ni(MR)*T

pv=RT

p/ ςi=Ri*T

v=1/ς

-równ. Chwiejna B>B*

-obojetna B=B*

-trwała B<B*

Udowodnij, że ruchy welkoskalowe w atmosferze mogą być traktowane jako

dwuwymiarowe.

W ruchach wielkoskalowych ruch powietrza wynika z równowagi siły Coriolisa i siły gradientu ciśnienia

Założenia:

-równowaga quasistatyczna –ma związek z równaniem hydrostatyki

¥

p = g V ( z) dz

ò z

-pozioma struktura ruchu powietrza. Ruchy powietrza w skalach wielkich wywolane są

równowagą dwóch sił. Zwany wiatrem geostroficznym.

Omów proces tworzenia się deszczu ciepłego i w czasie zamarzania.

W czasie zamarzania: proces Bergerona-Findeisena . krople deszczu mogą

tworzyć się drogą resublimacji na jądrach zamarzania i dodatkowo rosnąć „oszraniając”

się w toku opadania w obszar nasyconego, cieplejszego powietrza w niższych warstwach

atmosfery. W ten sposób powstaje np. obserwowany czasami opad pojedynczych

„gwiazdek” śniegowych. Cząstki opadu stałego mogą również narastać drogą koalescencji

grawitacyjnej – wychwytu przechłodzonej wody chmurowej przez stanowiącą tzw. zarodzie

opadowe cząstki lodowe. W zależności od tego czy odprowadzanie wydzielanego ciepła zamarzania będzie wystarczająco skuteczne by wychwytywana woda zamarzała natychmiast w

całości, czy tylko w części, będą powstawały cząstki krupy (względnie śniegu ziarnistego) lub gradu. Opadając ze znaczną prędkością w niższe, cieplejsze warstwy atmosfery, cząstki te mogą, ze względu na swoja bezwładność cieplną, dodatkowo rosnąć kondensacyjnie. Po opadnięciu

poniżej izotermy 0oC cząstki te mogą stopnieć i stać się kroplami deszczu.

Ciepły deszcz Krople deszczowe mogą powstawać także w procesie tzw. „deszczu ciepłego”, bez udziału fazy lodowej. Przypuszcza się, że ok. 50% opadów w strefie tropikalne i ok. 10% w strefie umiarkowanej powstaje właśnie w ten sposób. Rolę zarodzi opadowych pełnią tu duże kropelki chmurowe o promieniu 25 – 50μm, powstające na jądrach gigantycznych lub ultra

gigantycznych, ewentualnie w wyniku nietypowych ( w sensie prostych teorii tych zjawisk)

procesów koalescencyjnych lub kondensacyjnych, związanych z turbulencją chmurową. Prędkość opadania kropli deszczu wyznaczona jest quasi-równowagą ich ciężaru i oporu

aerodynamicznego; dla kropli na tyle małych, że zachowują w przybliżeniu kształt sferyczny.

Ozonosfera.

Ozonosfera jest warstwą ochronną bardzo ważną dla życia na Ziemi. Chroni przed

promieniowaniem ultrafioletowym, które jest szkodliwe dla organizmów żywych. Jej grubość, zredukowana do warunków normalnych: 1013 hPa, 0 st. C, 0 m n.p.m., wynosiłaby ok. 3 mm.

Ozonosfera jest warstwą zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje się ona na wysokości ok. 20 - 30 km nad Ziemią. Ozonosfera przyczynia się do wzrostu temperatury w

warstwie stratosfery, ponieważ ozon pochłania promieniowanie nadfioletowe. Powstanie ozonu

umożliwiło rozprzestrzeniania się życia z oceanów na lądy, stworzyło możliwość ewolucji roślin i zwierząt. Tak więc życie organiczne i ozon pozostają ze sobą w ścisłej zależności.

Zanieczyszczenia o długim czasie życia emitowane do atmosfery na skutek działalności

człowieka powodują niszczenie ozonu stratosferycznego, którego zadaniem jest pochłanianie promieniowania ultrafioletowego (UV). Dla nadfioletu w granicach 210-310nm ozon jest

głównym, a w granicy 250-300nm jednym filtrem w atmosferze. Ma to duże znaczenie bo

promieniowanie to jest zabójcze dla organizmów żywych. Ozonosfera jest bardzo skutecznym

filtrem promieniowania o dł fali 210-250nm.

Wymień dwie warstwy atmosfery, w których rośnie temperatura wraz z wysokością i opisz

je.

-straTOSFERA

-TERMOSFERA

-ozonosfera

Warstwy atmosfery charakteryzują się spadkiem temperatury. Omów własności tych

warstw.

-troposfera

-mezosfera

-jonosfera

Fizyczne i termodynamiczne powstawanie chmur.

Chmura jest widzialnym zbiorem zawieszonych w atmosferze kropelek wody lub kryształków

lodu, albo jednych i drugich, będących produktem kondensacji pary wodnej zawartej w

powietrzu. Chmura jest widzialnym zbiorem zawieszonych w atmosferze kropelek wody lub

kryształków lodu, albo jednych i drugich, będących produktem kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu. Chmura jest widzialnym zbiorem zawieszonych w atmosferze kropelek wody lub

kryształków lodu, albo jednych i drugich, będących produktem kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu. - wtargnięcie masy chłodnego powietrza, wypychającej ciepłe powietrze w górę, powoduje powstawanie silnie rozbudowanych pionowo chmur kłębiastych. Chmury kłębiaste

powstają również podczas napływu chłodnego wilgotnego powietrza nad ciepłe podłoże. -

łagodne wślizgiwanie się ciepłego powietrza po pochyłej powierzchni powietrza chłodnego,

wskutek czego tworzą się rozległe ławice chmur warstwowych pokrywających całe niebo.

WIATRY GEOSTREFICZNE

Wiatr geostroficzny - w meteorologii jest to wiatr, w którym powietrze porusza się jednostajnie poziomo wzdłuż prostoliniowych i niezmieniających się izobar, czyli prostopadle do zmiany ciśnienia.

Wiatr taki powstaje przy braku siły tarcia i siły odśrodkowej, a siła wynikająca z gradientu

ciśnienia jest równoważona wywołaną ruchem powietrza i wynikającą z wirowania Ziemi siłą

Coriolisa. W warunkach tych powietrze w swym poziomym ruchu zachowuje się tak, jakby nie działała na nie żadna siła. Na średnich szerokościach geograficznych wpływ siły Coriolisa jest duży, a rzeczywisty wiatr zazwyczaj jest blisko równowagi geostroficznej, co dla wielu osób jest zaskakujące. Bardziej intuicyjne jest przeświadczenie, że wiatr wieje z obszarów wysokiego do niskiego ciśnienia (czyli prostopadle do linii stałego ciśnienia).

Warunek równowagi. Wiatr geostroficzny ( ug, vg) opisany jest równaniami:

gdzie:

ug - składowa wschodnia prędkości wiatru,

vg - składowa północna prędkości wiatru ,

g - stała grawitacji,

f - parametr Coriolisa,

y - północna współrzędna położenia,

x - wschodnia współrzędna położenia,

Z - wysokość geopotencjału (związana z ciśnieniem);

Mianem wiatru geostroficznego określa się wiatr wiejący powyżej warstwy tarcia (to jest w tej warstwie, w której na ruch powietrza nie wywiera już żadnego wpływu powierzchnia Ziemi).

Grubość warstwy tarcia nad lądami jest większa i może być szacowana średnio na około 700-

1500 m, nad morzami i oceanami, ze względu na ogólnie mniejszą od lądu szorstkość

powierzchni, jest mniejsza i wynosi około 600 m.

Pod wpływem zrównoważenia siły gradientu barycznego przez silę Coriolisa wiatr

geostroficzny wieje równolegle do izobar w ten sposób, że na półkuli północnej pozostawia wyższe ciśnienie po stronie prawej, na półkuli południowej po lewej stronie (patrzymy zgodnie z kierunkiem, w którym wiatr wieje).

Prędkość wiatru geostroficznego uzależniona jest od wielkości gradientu barycznego (GB;

patrz obliczanie gradientu barycznego) i wielkości siły Coriolisa. Ta ostatnia stanowi funkcję szerokości geograficznej (fi). Prędkość wiatru geostroficznego (VG) oblicza się według formuły: VG = (4.81 * GB) / sin (fi) [m/s],

gdzie: GB - gradient baryczny, mianowany w hPa / 1° na kole wielkim.