Analizowanie zjawisk atmosferycznych i hydrologicznych zachodzÄ…cych w przyrodzie


MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Janina Rudzińska
Analizowanie zjawisk atmosferycznych i hydrologicznych
zachodzÄ…cych w przyrodzie 311[23].O1.03
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\. Jolanta Odzimek
mgr in\. Andrzej Pyszczek
Opracowanie redakcyjne:
mgr Janina Rudzińska
Konsultacja:
mgr in\. Andrzej Kacperczyk
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[23].O1.03
 Analizowanie zjawisk atmosferycznych i hydrologicznych zachodzÄ…cych w przyrodzie ,
zawartego w programie nauczania dla zawodu technik meteorolog.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Hydrosfera  jej podział i znaczenie 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 11
4.1.3. Ćwiczenia 11
4.1.4. Sprawdzian postępów
12
4.2. Elementy meteorologiczne określające stan fizyczny atmosfery i ich wpływ
na organizmy \ywe 13
4.2.1. Materiał nauczania 13
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 27
4.2.3. Ćwiczenia 28
4.2.4. Sprawdzian postępów 30
4.3. Powstawanie i klasyfikacja chmur 31
4.3.1. Materiał nauczania 31
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 35
4.3.3. Ćwiczenia 35
4.3.4. Sprawdzian postępów 37
5. Sprawdzian osiągnięć 39
6. Literatura 44
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych zjawiskach
atmosferycznych i hydrologicznych występujących na Ziemi oraz kształtowaniu umiejętności
rozpoznawania i analizowania tych zjawisk.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ju\ opanowane, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie będziesz mógł kształtować podczas pracy
z poradnikiem,
- materiał nauczania  wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,
- zestaw zadań, abyś mógł sprawdzić, czy ju\ opanowałeś określone treści kształcenia,
- ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz kształtować
umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów,
- sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie programu nauczania z całej jednostki modułowej,
- literaturę uzupełniającą.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[23].O1
Podstawy zawodu
311[23].O1.01
Stosowanie przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy, ochrony przeciwpo\arowej
oraz ochrony środowiska
311[23].O1.02
Charakteryzowanie składu i budowy
atmosfery
311[23].O1.03
Analizowanie zjawisk atmosferycznych
i hydrologicznych występujących
w przyrodzie
311[23].O1.04
Posługiwanie się dokumentacją
hydrologiczno-meteorologicznÄ…
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- wyjaśniać pojęcia hydrologia i meteorologia,
- określać budowę atmosfery ziemskiej,
- rozpoznawać zjawiska zachodzące w atmosferze ziemskiej,
- charakteryzować procesy atmosferycznej części cyklu hydrologicznego,
- charakteryzować procesy atmosferyczne zachodzące w przyrodzie,
- rozró\niać podstawowe elementy meteorologiczne,
- wyjaśniać obieg wody w atmosferze,
- posługiwać się mapą,
- korzystać z ró\nych zródeł informacji,
- obsługiwać komputer,
- współpracować w grupie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- scharakteryzować zakres i znacznie hydrologii w gospodarce,
- dokonać podziału hydrologii według ró\nych kryteriów,
- scharakteryzować obieg wody w przyrodzie,
- scharakteryzować rodzaje meteorologii,
- zdefiniować wielkości określające stan fizyczny atmosfery w tym: ciśnienie
atmosferyczne, promieniowanie słoneczne i usłonecznienie, temperaturę powietrza,
parowanie, wilgotność, zachmurzenie, opady i osady, wiatry, widzialność,
- rozpoznać i sklasyfikować chmury oraz wysokość podstawy chmur,
- scharakteryzować przebieg zjawisk określających stan fizyczny atmosfery i ich rozkład
na kuli ziemskiej,
- zdefiniować pojęcia: hydrometeory, litometeory, fotometeory, elektrometeory,
- określić wpływ czynników meteorologicznych na organizmy roślinne i człowieka,
- określić wpływ zjawisk meteorologicznych i hydrologicznych na rolnictwo i leśnictwo,
- określić metody ochrony \ywych organizmów przed oddziaływaniem na nie
niekorzystnych zjawisk zachodzÄ…cych w atmosferze i hydrosferze.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA NAUCZANIA
4.1. Hydrosfera  jej podział i znaczenie
4.1.1. Materiał nauczania
Hydrologia i jej powiÄ…zania z innymi dziedzinami nauki
Hydrologia jest nauką zajmującą się badaniem właściwości hydrosfery i jej składowych 
mórz i oceanów, rzek, lodowców, jezior i wód bagien, a tak\e oddziaływaniem hydrosfery na
otaczające środowisko oraz zachodzącymi w niej procesami. Hydrologia jest więc nauką
kompleksowÄ… i nale\y do nauk geograficznych.
We wcześniejszym etapie rozwoju hydrologii jako nauki, obowiązywał podział na
hydrologiÄ™ morza i hydrologiÄ™ kontynentalnÄ…. Wraz z rozwojem nauki hydrologia morza
wyodrębniła się jako niezale\na nauka zwana oceanologią, której zadaniem jest kompleksowe
badanie procesów zachodzących w oceanach oraz badanie związków zachodzących między
procesami w wodach oceanów a procesami w atmosferze, litosferze i biosferze. Współczesna
oceanologia fizyczna łączy wiele dyscyplin, z których do podstawowych zaliczane są:
oceanologia ogólna, fizyka morza, oceanologia regionalna i prognozy morskie.
Hydrologia kontynentalna natomiast dzieli się na właściwą hydrologię kontynentalną
(zwaną tak\e ogólną) i hydrografię. Podstawowymi zadaniami hydrologii kontynentalnej
(ogólnej) są:
 badanie ogólnych właściwości obiektów wodnych na lądzie,
 badanie praw rzÄ…dzÄ…cych procesami zachodzÄ…cymi w obiektach wodnych,
 badanie wzajemnego oddziaływania wód i otaczającego środowiska z uwzględnieniem
zmian zachodzących pod wpływem działalności człowieka.
Hydrografia kontynentalna, biorąc za podstawę ogólne prawa ustalone w hydrologii,
zajmuje się badaniem określonych obiektów wodnych i wód poszczególnych obszarów oraz
ich rejestracją i opisem w ujęciu dynamicznym.
Hydrologia i hydrografia kontynentalna dzieli siÄ™ na hydrologiÄ™ i hydrografiÄ™ rzek, jezior,
lodowców i bagien. Badanie tych ró\nych obiektów wodnych wią\e się ze stosowaniem
odmiennych metod obserwacji i pomiarów, których opracowaniem zajmuje się hydrometria
będąca działem hydrologii. Wody podziemne jako część składowa skorupy ziemskiej są
przedmiotem badań hydrogeologii (dział geologia). Badanie wód gruntowych jest jednym
z zadań gleboznawstwa, natomiast badaniem wód atmosferycznych zajmuje się meteorologia
i klimatologia. Jednak\e wodami gruntowymi i podziemnymi, a tak\e atmosferycznymi,
zwłaszcza opadami, zajmuje się równie\ hydrologia, szczególnie badając wzajemne
oddziaływanie hydrosfery i innych sfer podczas obiegu wody w przyrodzie, jak równie\ przy
formowaniu re\imu hydrologicznego. Hydrologia jest wiec ściśle związana z meteorologią
i klimatologią, gleboznawstwem i hydrogeologią. Mo\na zatem powiedzieć, \e jest to dział
geografii fizycznej zajmujący się badaniem wody występującej w środowisku przyrodniczym
pod ka\dÄ… postaciÄ….
Do podstawowych działów związanych z hydrologią zalicza się:
 glacjologiÄ™  zajmujÄ…cÄ… siÄ™ lodowcami i lÄ…dolodami,
 kriologiÄ™  zajmujÄ…cÄ… siÄ™ wodÄ… pod postaciÄ… lodu,
 krenologię  zajmującą się zródłami wody,
 potamologiÄ™  badajÄ…cÄ… linijne wody powierzchniowe  rzeki i potoki,
 paludologiÄ™  zajmujÄ…cÄ… siÄ™ bagnami,
 limnologiÄ™  badajÄ…cÄ… jeziora i inne zbiorniki wodne,
 oceanografiÄ™  zajmujÄ…cÄ… siÄ™ wodami morskimi i oceanicznymi,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
 hydrogeologiÄ™  zajmuje siÄ™ wodami podziemnymi,
 ekohydrologię  badającą oddziaływania między organizmami \ywymi a cyklem
hydrologicznym.
Jedną z wa\nych właściwości wody jako cieczy jest jej ruch. Badanie praw ruchu
i stałości cieczy to zadanie hydromechaniki i jej praktycznego kierunku, czyli hydrauliki.
Zajmuje się ona ustaleniem metod i zastosowaniem ogólnych praw do praktycznego
rozwiązywania zadań w konkretnych warunkach determinowanych siłami przyrody, bądz
działalnością człowieka.
Badaniem fizycznych właściwości wód naturalnych jako cieczy i procesów fizycznych
zachodzących w wodnej warstwie Ziemi bądz w określonych jej obiektach zajmuje się
hydrofizyka, będąca jedną z gałęzi geofizyki. Z kolei badaniem składu i właściwości
chemicznych wód naturalnych, a tak\e ich zmianą w czasie i przestrzeni zajmuje się
hydrochemia, będąca częścią geochemii.
Wody naturalne stanowią korzystne środowisko sprzyjające istnieniu roślinności
i organizmów \ywych. Procesy biologiczne w wodzie są ściśle związane z jej właściwościami
i warunkami hydrologicznymi. Wzajemne i jednoczesne oddziaływanie tych procesów ma
istotny wpływ na chemiczny i gazowy skład wody. Szczątki obumarłych roślin i organizmów
\ywych tworzą osady zalegające na dnie jezior i mórz. Z części organicznych w bagnach
powstają torfy. Z tego względu hydrologowie niejednokrotnie mają do czynienia ze
zjawiskami zwiÄ…zanymi z procesami biologicznymi. Ich badaniem zajmuje siÄ™ hydrobiologia.
Ze zwiększeniem wykorzystania wód naturalnych do celów praktycznych łączy się
wzrost zadań stawianych przed hydrologią ze strony dyscyplin stosowanych: hydrotechniki,
melioracji, gospodarki leśnej, budowy portów i innych. W związku z tym rozwinęły się tak\e
inne dyscypliny hydrologii, jak obliczenia hydrologiczne i prognozy hydrologiczne.
Postacie wody na Ziemi
Woda na Ziemi pochodzi z magmy, w której jest głównym składnikiem lotnym.
Występuje ona w postaci cieczy w oceanach i morzach, w porach skalnych, w korytach rzek
i misach jezior, a tak\e w atmosferze i biosferze. InnÄ… postaciÄ… wody na Ziemi jest para
wodna, która cechuje się du\ą zmiennością rozkładu przestrzennego. Ma fundamentalne
znaczenie dla gospodarki wilgocią w atmosferze całego globu. Woda występuje na Ziemi
równie\ w postaci stałej. Są to lody lądolodów i lodowców górskich, stałe bądz okresowe
lody na powierzchniach zbiorników wodnych, lody tak zwanych zlodowaceń podziemnych,
a tak\e kryształki lodu w chmurach.
Tabela 1. Ilość wody na Ziemi [opracowanie własne]
Przybli\ona wielkość
Sposoby występowania wody Przybli\ona objętość w km3
zasobów w %
Oceany 1 350 000 000 97,2
LÄ…dolody i lodowce 29 400 000 2,1
Wody podziemne i glebowe: 8 470 000 0,6
podziemne 8 400 000
glebowe 70 000
Powierzchniowe wody lÄ…dowe: 232 300 0,02
jeziora słodkowodne 126 000
jeziora słone i morza śródlądowe 105 000
Rzeki i strumienie 1 300
Wilgoć atmosferyczna 13 000 0,001
Wody w biosferze 600 0,00004
Razem 1 388 115 600 100,00
Woda jako składnik tworzywa skał do 1 500 000 000
głębokości 100 km
w tym jako składnik tworzywa skał w
litosferze 800 000 000
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Szacuje się, \e na Ziemi jest około 1388 x 106 km3 wody skupionej w trzech postaciach:
ciekłej, stałej i gazowej. Ilościowe występowanie wody na Ziemi w ró\nych postaciach
przedstawia tabela 1.
Przedstawione w tabeli formy występowania wody na Ziemi są od siebie uzale\nione, co
wynika z faktu wzajemnego przechodzenia wody z jednej formy w drugÄ…. Przemiany te
zachodzą dwukierunkowo  w wyniku pobierania bądz oddawania ciepła. Jedynie oddawanie
wody przez magmę dokonuje się jednokierunkowo, poniewa\ zawsze przez oddawanie ciepła.
Obieg wody w przyrodzie
Krą\eniem wody w przyrodzie nazywamy ciągłe jej przemieszczanie pomiędzy
atmosferą, hydrosferą a litosferą. Ruch ten odbywa się pod wpływem energii słonecznej i siły
grawitacji. Obieg wody określa się mianem cyklu hydrologicznego. W ciągu roku w cyklu
hydrologicznym uczestniczy jedynie 0,04% całkowitej objętości hydrosfery.
Obieg wody, związany ze zmianami jej stanów skupienia jest jednym z najistotniejszych
zjawisk występujących w przyrodzie. Ma on zasadniczy wpływ na kształtowanie warunków
pogodowych. Woda parując, staje się składową mieszaniny gazów atmosferycznych. Postać
gazowa wody w atmosferze nie jest trwała, w związku z tym powraca ona na powierzchnię
Ziemi w postaci opadów deszczu i śniegu. Głównymi składnikami obiegu wody są parowanie,
kondensacja i opad.
Parowanie z powierzchni oceanów i mórz jest podstawowym zródłem dopływu wilgoci
do atmosfery. Du\a jej część w postaci opadów atmosferycznych spada bezpośrednio na
powierzchnię oceanów i mórz, zamykając w ten sposób tak zwany mały obieg wody.
Mniejsza część wilgoci uczestniczy w du\ym obiegu wody, wchodząc we wzajemne związki
z powierzchnią Ziemi. Du\y obieg wody obejmuje wiele lokalnych i wewnętrznych obiegów
wilgoci i jest zró\nicowanym procesem przenoszenia, rozchodzenia i odnawiania wilgoci na
powierzchni Ziemi, we wnętrzu skorupy ziemskiej i w atmosferze. Opady atmosferyczne
nawil\ające powierzchnię kontynentów, częściowo przenikają do gleby  jest to proces
infiltracji, a częściowo spływają po stokach tworząc potoki, rzeki, jeziora i bagna  powstaje
spływ powierzchniowy. Woda pochłonięta przez glebę częściowo paruje, bezpośrednio bądz
na skutek transpiracji roślin, częściowo zaś infiltruje w głąb, zasilając wody podziemne. Te
ostatnie uczestniczą w formowaniu rzek, jezior lub bezpośrednio zasilają morza  jest to
spływ podziemny. Woda krą\ąca w środowisku mo\e na pewien czas zostać zatrzymana.
Czasowe zatrzymanie wody nazywa się retencją. Retencja mo\e mieć charakter
powierzchniowy np. w postaci śniegu, lodu, wód jezior lub bagien lub podziemny w głęboko
poło\onych warstwach skalnych. Znaczne ilości wód mogą zatrzymać organizmy roślinne
i zwierzęce, szczególnie du\e formacje leśne. Para wodna powstała wskutek parowania
z powierzchni kontynentów i lądowych zbiorników wodnych przedostaje się do atmosfery
i uzupełnia wilgotność powstałą w procesie parowania z powierzchni mórz i oceanów. Prądy
atmosferyczne przenoszą ją w głąb kontynentów, gdzie w postaci opadów deszczu i śniegu
ponownie je zasila wodą. Wody z opadów atmosferycznych znów ulegają parowaniu,
infiltracji i powierzchniowemu spływaniu do rzek. Odpływ wód rzekami do oceanów zamyka
wielki obieg wody kuli ziemskiej. Rysunek 1 przedstawia uproszczony schemat obiegu wody
w przyrodzie, który w rzeczywistości jest zjawiskiem bardziej zło\onym.
Zjawisko parowania, będące jednym z ogniw obiegu wody polega na tym, \e
poszczególne cząsteczki wody uzyskują prędkości, dzięki którym odrywają się od
powierzchni parującej i przenikają do atmosfery. Jednocześnie z przemieszczaniem się
cząstek pary wodnej do atmosfery występuje zjawisko odwrotne, które polega na powrocie
cząstek pary do ciała parującego. Je\eli prędkość ubytku pary wodnej z atmosfery jest
mniejsza od prędkości jej przenikania do atmosfery, to warstwa powietrza nad powierzchnią
parującą z czasem staje się nasycona. W sytuacji nasycenia, ilość cząsteczek odrywających
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
siÄ™ od powierzchni parujÄ…cej i powracajÄ…cych do niej jest jednakowa i parowanie pozornie
ustaje. O tempie parowania decydują: temperatura cieczy oraz gazów nad jej powierzchnią
(energia kinetyczna ruchu swobodnego cząstek), ilość cząstek parującej cieczy w mieszaninie
gazu oraz ciśnienie gazów.
W przyrodzie podczas wzrostu temperatury wody, zwiększania ruchu powietrza nad
powierzchnią parującą i spadku ciśnienia, następuje wzrost intensywności parowania. Nie
wszystkie cząstki wody, które zostały zamienione w parę pozostają długo w atmosferze.
Część z nich natychmiast wraca do zasobu parującego, a więc tempo parowania oznacza
tempo ubytku wody, a nie tempo uwalniania czÄ…stek wody do otoczenia gazowego. Z tego te\
powodu w ni\szych temperaturach intensywność parowania mo\e być większa ni\
w wy\szych, gdy w tym ostatnim przypadku powietrze zawiera małe ilości pary wodnej,
natomiast wieje silny wiatr i panuje niskie ciśnienie.
Warunki pogodowe kształtują się w zale\ności od tempa i skali, w jakiej zachodzi
przechodzenie wody z fazy ciekłej do gazowej (parowanie), ale jednocześnie te same warunki
kształtują zakres i szybkość, z jaką woda przekształca się w parę. Ponadto, oprócz czynników
meteorologicznych, o szybkości parowania decydują warunki fizyczne i chemiczne czynnych
powierzchni parujących, a w przypadku transpiracji z roślin, ich stadia rozwojowe oraz cechy
gatunkowe.
Na lądach parowanie mo\e polegać na bezpośrednim przejściu wody z fazy stałej
w gazowÄ…, a proces ten nazywa siÄ™ sublimacjÄ….
Rys. 1. Schemat cyklu hydrologicznego
[http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/wiedza/hydro/_enc_hydro/foto/cykl_hydrologiczny/cykl_hydrologiczny.jpg]
Procesem przeciwnym do parowania jest kondensacja, czyli przejście wody ze stanu
gazowego w stan ciekły, ewentualnie stały (resublimacja). Powrót cząstek pary wodnej do
fazy płynnej zachodzi równolegle z parowaniem. Kondensacja (skraplanie) jest procesem,
który mo\na zauwa\yć dopiero w momencie, gdy więcej pary przyjmuje postać płynną i gdy
pojawiają się tak zwane produkty kondensacji. W tym przypadku osiągnięcie stanu nasycenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
zale\y bezpośrednio od temperatury powietrza. Im jest ona wy\sza, tym nasycenie pojawia
się przy większej ilości pary w powietrzu.
Kondensacja pary wodnej jest wynikiem procesów:
 adiabatycznych związanych z rozprę\aniem się powietrza wraz ze wzrostem wysokości,
 ochładzaniem się powietrza podlegającego konwekcji swobodnej (termicznej),
 ochładzaniem się powietrza związanego z wymuszoną konwekcją na stokach wzniesień,
 ochładzaniem się powietrza związanego z wymuszoną konwekcją na powierzchniach
frontów atmosferycznych,
 napływem ciepłego powietrza nad wychłodzone podło\e,
 mieszaniem się mas powietrza o ró\nych właściwościach fizycznych,
 radiacji (wypromieniowania) ciepła z powierzchni Ziemi w wy\sze warstwy atmosfery,
odbywa się to najczęściej w pogodne noce.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Czym zajmuje siÄ™ hydrologia i jakie jest jej znaczenie?
2. Jakie są zale\ności hydrologii z innymi dziedzinami nauki?
3. Jakie znaczenie w gospodarce ma hydrologia?
4. Jakie czynniki decydujÄ… o obiegu wody w przyrodzie?
5. Z jakich elementów składa się obieg mały?
6. Z jakich elementów składa się obieg du\y?
7. Na czym polega proces parowania?
8. Jakie czynniki decydują o intensywności parowania?
9. Skutkiem, jakich procesów jest kondensacja pary wodnej?
10. Jakie czynniki decydują o intensywności kondensacji pary wodnej?
11. Co to jest retencja?
12. Jakie znasz rodzaje retencji?
13. Na czym polega ró\nica miedzy sublimacją a resublimacją?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj podział hydrologii i omów jej związek z innymi naukami. Wymień działy
gospodarki, dla których hydrologia ma wa\ne znaczenie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zdefiniować pojęcia określające podział hydrologii,
2) przeanalizować współzale\ności hydrologii z ró\nymi dziedzinami nauki,
3) określić dziedziny gospodarki dla których hydrologia ma du\e znaczenie,
4) opisać przykłady zastosowania badań hydrologicznych w wybranych dziedzinach
gospodarki,
5) określić obiekty występujące na danym terenie, wykorzystujące badania hydrologiczne,
6) zapisać wnioski w zeszycie.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
 papier formatu A4, flamastry,
 stanowisko z dostępem do Internetu,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
 literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca podziału i zakresu badań w
hydrologii.
Ćwiczenie 2
Wyjaśnij, co to jest i na czym polega obieg wody w przyrodzie. Przedstaw ró\nice
między obiegiem du\ym i małym. Wykonaj plakat obrazujący poszczególne elementy obiegu
wody w przyrodzie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić przyczyny obiegu wody w przyrodzie,
2) przeanalizować główne procesy biorące udział w przemieszczaniu mas powietrza,
3) określić ró\nice między obiegiem du\ym i małym,
4) wykonać na plakacie schemat obiegu wody w przyrodzie,
5) przeanalizować znaczenie tego zjawiska dla środowiska przyrodniczego,
6) ocenić poprawność wykonanego zadania.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- papier formatu A4, flamastry,
- komputer z dostępem do Internetu,
- literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotyczÄ…ca obiegu wody w przyrodzie.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wymienić cel i zadania hydrologii?
1 1
2) scharakteryzować znaczenie hydrologii dla gospodarki?
1 1
3) określić podział hydrologii według ró\nych kryteriów?
1 1
4) wyjaśnić obieg wody w przyrodzie?
1 1
5) rozró\nić elementy obiegu wody w przyrodzie?
1 1
6) określić czynniki decydujące o wielkości parowania?
1 1
7) określić ró\nicę miedzy obiegiem du\ym i małym?
1 1
8) scharakteryzować procesy decydujące o intensywności parowania?
1 1
9) scharakteryzować rodzaje retencji?
1 1
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.2. Elementy meteorologiczne określające stan fizyczny
atmosfery i ich wpływ na organizmy \ywe
4.2.1. Materiał nauczania
Meteorologia  nauka zajmująca się badaniem zjawisk fizycznych i procesów
zachodzących w atmosferze, szczególnie w jej ni\szej warstwie  troposferze. Określa ich
wpływ na przebieg procesów atmosferycznych i stan pogody na danym obszarze.
Obserwacje atmosfery prowadzone są w placówkach pomiarowych (stacje
meteorologiczne), za pomocą standaryzowanych przyrządów w ogródku meteorologicznym.
Do zbierania danych wykorzystuje siÄ™ te\ samoloty, rakiety, balony meteorologiczne, satelity
meteorologiczne i radary meteorologiczne.
Klasyfikacja meteorologii:
- meteorologia planetarnej warstwy granicznej  zajmuje siÄ™ procesami w warstwie
będącej pod wpływem powierzchni Ziemi. Wpływ powierzchni Ziemi, wymiana ciepła
i tarcie, powodują, \e warstwa ta znacznie ró\ni się od atmosfery powy\ej (tzw.
atmosfera swobodna). Oddziaływanie z powierzchnią Ziemi powoduje wymianę
strumieni ciepła i momentu. Planetarna warstwa graniczna znajduje się zarówno nad
oceanami i lÄ…dami i ma nieco inne charakterystyki. Planetarna warstwa graniczna jest
najistotniejszym elementem meteorologii dla człowieka, poniewa\ jest warstwą, w której
rozwija siÄ™ \ycie.
- meteorologia mezoskalowa  zajmuje siÄ™ procesami atmosferycznymi w skali
przestrzennej mniejszej ni\ ok. 300 km. Zjawiska w tej skali mogą mieć ró\ny okres
trwania. Typowymi zjawiskami są burze, linie szkwałowe, zjawiska tworzone przez
orografiÄ™, bryza morska i lÄ…dowa. Mezoskala podzielona jest na kilka podklasyfikacji
w zale\ności od rozciągłości przestrzennej i czasowej. Najczęściej istnieje oddziaływanie
pomiędzy zjawiskami w mezoskali i zjawiskami w większych skalach. Mezoskala ma te\
wpływ na mniejsze skale przestrzenne.
- meteorologia synoptyczna  ruchy w wielkiej skali (około 6 000 km) są determinowane
przez kontrast pomiędzy warunkami na równiku i obszarami biegunowymi, m.in.
poprzez ró\nicę temperatury między tymi obszarami. Wielkoskalowy przepływ
powietrza, jego prędkość i kierunek, łatwo obserwować w swobodnej atmosferze,
powy\ej warstwy granicznej. Obserwacje uzyskuje się z pomiarów aerologicznych
(sondy meteorologiczne) na stacjach synoptycznych rozmieszczonych co około 300 km.
Na wysokości około 5 10 kilometrów obserwuje się wielkoskalowe fale o okresie około
6 000 km nazywane falami Rossbiego. Ilość tych fal wokół Ziemi zale\y od pory roku.
Z ich przepływem związane są mniejsze procesy w skali synoptycznej  wy\e i ni\e.
Dlatego prognozę pogody często rozpoczyna się od analizy górnych map
meteorologicznych, które dają dobry obraz ogólnych warunków pogodowych na Ziemi.
Przepływ wielkoskalowy i synoptyczny jest prognozowany za pomocą globalnych modeli
prognozy pogody.
- meteorologia dynamiczna  zajmuje się opisem przepływu powietrza w atmosferze na
podstawie zasad uwzględniających siły działające na cząstki powietrza np.: zasady
termodynamiki, prawa mechaniki cieczy, wymiany turbulencyjnej z podło\em i wiele
innych procesów. Stan atmosfery jest charakteryzowany przez temperaturę, ciśnienie,
wilgotność, prędkość i kierunek wiatru oraz wiele innych parametrów. Meteorologia
dynamiczna stanowi podstawÄ™ nowoczesnej prognozy pogody na podstawie
numerycznego rozwiązywania równań ruchu powietrza.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Wielkości określające stan fizyczny atmosfery to:
Ciśnienie atmosferyczne jest to nacisk, jaki wywiera cię\ar słupa powietrza o wysokości
od danego poziomu do górnej granicy atmosfery, odniesiony do jednostki powierzchni.
Podstawową jednostką ciśnienia jest Paskal (Pa), czyli siła jednego Newtona przyło\ona do
powierzchni 1 m2 (Pa = N/m2). W przypadku pomiarów ciśnienia atmosferycznego, stosując
tę jednostkę, uzyskiwałoby się du\e wartości, z tego względu jako jednostki podstawowej
u\ywa się jednostki stukrotnie większej, czyli hektopaskala (hPa). Wartość wynosząca
1013,16 hPa, zmierzona na poziomie morza, przy temperaturze 0°C i szerokoÅ›ci
geograficznej 45º, nosi nazwÄ™ normalnego ciÅ›nienia atmosferycznego.
Czynniki wpływające na wielkość ciśnienia atmosferycznego to:
- wysokość nad poziomem morza  wraz ze wzrostem wysokości następuje spadek
ciśnienia, średnio o 1 hPa na 8 metrów, w pobli\u powierzchni Ziemi spadek jest
większy, wy\ej zmniejsza się, poniewa\ wraz ze wzrostem wysokości maleje gęstość
powietrza,
- temperatura powietrza  wraz ze wzrostem temperatury następuje spadek ciśnienia, przy
czym w powietrzu chłodniejszym wraz ze wzrostem wysokości spadek następuje szybciej
ni\ w powietrzu ciepłym,
- pora roku  wewnątrz kontynentów zimą ciśnienie wzrasta, latem maleje, nad morzami
najwy\sze ciśnienie występuje latem, a najni\sze zimą,
- szerokość geograficzna  najwy\sze ciśnienie występuje na 30o szerokości geograficznej
w strefie podzwrotnikowej, a najni\sze na 65o szerokości geograficznej.
W celu przedstawienia rozkładu ciśnienia atmosferycznego na wielkim obszarze
wykreśla się na mapy izobar. Izobary, są to linie łączące miejsca o jednakowym ciśnieniu,
sprowadzonym do poziomu morza. Izobary wyznaczają na mapach obszary, które nazywamy
układami barycznymi. Są to:
- wy\e (antycyklony)  obszary podwy\szonego ciśnienia z układem zamkniętych
krzywoliniowych izobar, obejmujących centrum wy\u, w którym ciśnienie jest
najwy\sze. Wyciągnięte części wy\u nazywają się klinami wysokiego ciśnienia. Na
półkuli północnej powietrze porusza się po torze spiralnym od środka, zgodnie z ruchem
wskazówek zegara. W wy\u masy powietrza opadając, ogrzewają się wskutek sprę\ania
adiabatycznego, co powoduje spadek wilgotności względnej i zanik chmur.
- ni\e (cyklony)  obszary ni\szego ciśnienia atmosferycznego z układem zamkniętych
izobar wokół środka, w których ciśnienie jest najni\sze. Wyciągnięte części ni\u
nazywamy zatokami niskiego ciśnienia. W zatoce mogą tworzyć się ni\e wtórne, je\eli
powstaną samodzielne ośrodki niskiego ciśnienia. Na półkuli północnej powietrze
porusza się po torze spiralnym do środka, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
Następnie unosząc się do góry ochładza się, co powoduje skraplanie pary wodnej w nim
zawartej i powstanie zachmurzenia.
W rozkładzie ciśnienia na kuli ziemskiej wyró\nia się strefy niskiego i podwy\szonego
ciśnienia (rys. 2, 3). Jest to efekt ogólnej cyrkulacji powietrza w atmosferze, w ró\nych
szerokościach geograficznych oraz nierównomiernego rozmieszczenia lądów. Ośrodki
baryczne występujące nad Ziemią dzielą się na:
- stałe  oddziaływają przez cały rok i wolno zmieniają swe poło\enie, nazywają się
centrami aktywności atmosferycznej, nale\ą do nich: Wy\ Azorski, Ni\ Grenlandzki,
zimowy obszar wysokiego ciśnienia nad Syberią oraz letni obszar ni\szego ciśnienia nad
Europą południowo-wschodnią i południowo-zachodnią Azją,
- sezonowe  ich oddziaływanie zaznacza się w określonej porze roku, np. Ni\ Islandzki,
Ni\ Południowo-Azjatycki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Rys. 2. Ciśnienie i cyrkulacja mas powietrza w styczniu
[[http://www.wiking.edu.pl/upload/geografia/images/swiat_srednie_temperatury_roku.gi]
Rys. 3. Ciśnienie i cyrkulacja mas powietrza w lipcu
[[http://www.wiking.edu.pl/upload/geografia/images/swiat_srednie_temperatury_roku.gi]
Stałe ośrodki ciśnienia występują nad morzami. Nad lądami ośrodki ulegają sezonowym
przemianom: latem tworzy się ni\, zimą  wy\. Nie dotyczy to obszarów okołorównikowych,
gdzie występuje cały rok pas niskiego ciśnienia, i obszarów podbiegunowych, na których
znajduje się całoroczny wy\.
Wiatr jest to ruch du\ych mas powietrza względem powierzchni Ziemi. Jest to wielkość
wektorowa, którą cechuje kierunek i prędkość. Kierunek wiatru to nazwa strony, z której
wiatr przychodzi. Prędkość jest to droga przebyta przez masę powietrza w jednostce czasu.
Wyra\amy jÄ… w m/s lub w km/godz. Obserwacje ruchu powietrza wskazujÄ… jednak, \e nie
przemieszcza się ono po najkrótszej drodze z miejsca, gdzie cechuje wy\sze ciśnienie, do
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
miejsca, gdzie ciśnienie powietrza jest ni\sze. Wynika stąd wniosek, \e na powietrze
atmosferyczne będące w ruchu działają dodatkowe siły, które kształtują ostateczny kierunek
wiatru. Są to dwie siły:
- siła Coriolisa, będąca skutkiem ruchu Ziemi dookoła swojej osi, powoduje odchylenie
wszystkich ciał poruszających się po powierzchni Ziemi od swego pierwotnego kierunku
(na półkuli północnej w prawo, a na południowej w lewo). Atmosfera uczestniczy
w ruchu obrotowym Ziemi, stąd tory ruchu poszczególnych cząstek powietrza równie\
ulegają tym odchyleniom. Oddziaływanie siły Coriolisa nie jest jednakowe na całej kuli
ziemskiej. Zanika ona na równiku, a jej siła oddziaływania rośnie w miarę wzrostu
szerokości geograficznej. Silniej oddziałuje na wiatr o du\ej prędkości, a słabiej na wiatr
małej prędkości.
- siła tarcia ma wpływ na ruch powietrza w przyziemnej warstwie atmosfery. Wywołana
jest ró\ną szorstkością podło\a i wpływa hamująco na prędkość ruchu powietrza. Jej
wpływ pojawia się w warstwie atmosfery na wysokości około 1 kilometra.
W atmosferze mo\na wyró\nić wiatry:
- stałe  wiejące z du\ą regularnością kierunkową i czasową (pasaty, monsuny),
- wiatry układów barycznych  związane z ośrodkami ni\ów i wy\ów,
- wiatry lokalne  o których specyfice decydują szczególne lokalne uwarunkowania
geograficzno-klimatyczne (bryza, fen, wiatr górski, wiatr dolinny).
Pasaty są to stałe, na ogół wschodnie wiatry morskie o umiarkowanych prędkościach
(Å›rednio 5 8 m/s przy powierzchni Ziemi), wiejÄ…ce w strefie miÄ™dzyzwrotnikowej miÄ™dzy 35°
szerokoÅ›ci północnej i 35° szerokoÅ›ci poÅ‚udniowej (rys. 2, 3). Ich istnienie jest zwiÄ…zane
z globalną cyrkulacją powietrza w atmosferze ziemskiej wywołaną silniejszym
nasłonecznieniem strefy równikowej w porównaniu z obszarami dalszymi. Na półkuli
północnej kierunek pasatu jest NE, na południowej SE (zgodnie z działaniem siły Coriolisa).
Wiatry zachodnie, wiejące nad pasatami, noszą nazwę antypasatów
Wiatry cyrkulacji ogólnej czyli monsuny, stanowią w niektórych miejscach typowe
wiatry lokalne (zachodnie wybrze\e środkowej Afryki i środkowej Ameryki oraz wiele
innych). Rozró\nia się (rys. 2, 3):
 monsun letni (morski) z pogodą deszczową, związaną z niskim ciśnieniem nad lądem
i wysokim nad morzem,
 monsun zimowy (lądowy) z pogodą suchą, spowodowaną wysokim ciśnieniem nad lądem
i niskim nad morzem.
Wiatry te dzielą rok na porę suchą i deszczową. W lecie przepływ powietrza odbywa się
z kierunku oceanu nad lÄ…d (zjawisku temu towarzyszÄ… obfite opady atmosferyczne). W ziemie
kierunek jest odwrotny  nad lÄ…dem panuje pora sucha. Latem lÄ…d nagrzewa siÄ™ szybciej ni\
woda, więc ciśnienie powietrza nad nim spada. Pojawiają się gwałtowne wiatry wiejące znad
morza w głąb lądu. Zimą ni\e tworzą się nad cieplejszymi wodami, co powoduje wianie
monsunów od lądu w stronę morza (wiatry wieją z wy\u do ni\u). Monsun letni, występujący
u wybrze\y Azji, niesie w głąb kontynentu wilgotne powietrze i powoduje obfite opady (pora
deszczowa), warunkujÄ…ce urodzaj na ogromnych obszarach (Indie, Chiny). Bardzo du\e
opady monsunowe powodują często katastrofalne powodzie, a brak opadów równie
katastrofalne susze. W innych rejonach kuli ziemskiej monsuny są słabsze. Tam, gdzie ni\e
i wy\e są mało stabilne i jedne nad drugimi nie mają wyraznej przewagi sezonowej, na
przykład w większej części Europy nie ma monsunów.
Kolejną grupą wiatrów są wiatry układów barycznych. Są one charakterystyczne dla
du\ych obszarów w strefach pozazwrotnikowych. Na półkuli północnej, wiatry wieją
najczęściej z kierunków zachodnich. Średnie szerokości geograficzne to strefa cyrkulacyjna
znajdująca się między obszarem ciepłego powietrza międzyzwrotnikowego od południa
i chłodnego, okołobiegunowego od północy. Prowadzi to do zaburzeń ruchu, o znacznej skali
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
rozciągłości, zwłaszcza poziomej. Cechą charakterystyczną zachodzących tu zaburzeń jest
powstawanie zafalowań w górnej troposferze i odpowiadających im układów ni\owych
i wy\owych przy powierzchni ziemi. Dzięki falom, przemieszczającym się niekiedy dość
znacznie z południa na północ, następuje międzystrefowy transport ciepła. Zaburzenia
w strefie średnich szerokości geograficznych wzmagają się w miarę narastania kontrastów
termicznych, ale jednocześnie kontrasty te osłabia ruch falowy.
Wiele zjawisk związanych z przemieszczeniami powietrza ma charakter wiatrów
lokalnych. Charakteryzują się one mniejszym zasięgiem i zale\ą od warunków
geograficznych danego obszaru. Do grupy tej zalicza siÄ™ potÄ™\ne wiatry, jakie towarzyszÄ…
burzom tropikalnym (huragany, cyklony, tajfuny, Willy-Willy), jak równie\ wiatry bora, fen
czy bryza morska.
Gwałtowne burze tropikalne powstają na obszarach gorących wód oceanicznych. Ich siły
pochodzą z energii zgromadzonej przez wodę, charakteryzująca się du\ą pojemnością cieplną,
a tak\e z zachodzÄ…cych wtedy na bardzo du\Ä… skalÄ™ przemian fazowych wody. PoczÄ…tek
huraganów to zwykle kilka, kilkanaście pojedynczych burz, które stopniowo się łączą,
wytwarzając układ cyklonalny, z ośrodkiem zwanym  okiem . Strumienie powietrza krą\ą
wokół niego z prędkością przekraczająca nawet 400 km/h, po lewoskrętnej (na półkuli
północnej) z peryferii do centrum, wznosząc się tam ku górze i dalej przemieszczając na
zewnątrz wiru. Funkcjonujące w oku cyklonu prądy wstępujące powodują powstawanie
rozbudowanych pionowo chmur kłębiastych. Chmury te zwartą ścianą otaczają oko,
wewnątrz którego panuje bardzo niskie ciśnienie oraz słoneczna, prawie bezwietrzna pogoda.
Równie gwałtowny przebieg ma układ cyklonalny zwany tornadem lub inaczej trąbą
powietrzną, tajfunem czy twisterem. Prędkości wiatru w tym przypadku są tak\e bardzo du\e,
ale średnica wirującego leja dochodzi tylko do kilkuset metrów. Tornada pojawiają się
zazwyczaj w prawej, tylnej części układu burzowego tu\ po ustaniu opadów. Prędkość wiatru
towarzyszÄ…cego tornado dochodzi nawet do 512 km/h. Czas kontaktu tornado z ZiemiÄ… trawa
średnio pięć minut. Właśnie niewielkie rozmiary i krótki okres istnienia sprawiają,
\e precyzyjne określenie czasu i miejsca ich pojawienia się stwarza wyjątkowe trudności. Aby
powstała taka trąba powietrzna muszą spełnione być dwa warunki: silny wznoszący prąd
powietrza oraz siła wprawiająca go w ruch obrotowy. Prądy wznoszące najczęściej powstają
w wyniku ró\nicy temperatur. Powietrze zalegające przy powierzchni ziemi jest rozgrzane
przez Słońce i zaczyna wędrować w górę. Szczególnie silne prądy wstępujące powstają
z wilgotnego powietrza, które, unosząc się w zimniejsze warstwy, wytwarza dodatkowe
ciepło w procesie kondensacji pary wodnej, a potem tak\e podczas przemiany wody w lód.
Widocznym przejawem występowania prądów wstępujących są rozbudowane w pionie
chmury kłębiaste: Cumulusy i Cumulonimbusy. Do powstawania trąby powietrznej niezbędny
jest ruch wirowy, a odpowiednie do tego warunki występują na styku dwóch mas powietrza
poruszających się w przeciwnych kierunkach. To stosunkowo rzadka sytuacja i występuje
tylko w niektórych rejonach świata, przede wszystkim w środkowych stanach USA.
Promieniowanie słoneczne, które dociera do powierzchni Ziemi przez atmosferę, ulega
osłabieniu na skutek pochłaniania, rozpraszania i odbicia części promieni przez drobiny
gazów. Najwa\niejszą rolę odgrywa promieniowanie bezpośrednie, czyli ilość energii, która
dociera do Ziemi bezpośrednio ze Słońca pod postacią wiązki równoległych promieni.
Wielkość tego promieniowania zale\y od kąta padania promieni i wykazuje przebieg dobowy
i roczny. W ciągu dnia największe natę\enie osiąga w godzinach południowych, natomiast
najmniejsze o wschodzie i zachodzie Słońca. W przebiegu rocznym maksymalne natę\enia
bezpośredniego występują w lecie, a minimalne w zimie. Wraz ze wzrostem wysokości
natę\enie promieniowania rośnie, gdy\ zmniejsza się mią\szość atmosfery oraz zwiększa się
przezroczystość. Czynnikiem decydującym o promieniowaniu jest równie\ rodzaj i stopień
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
zachmurzenia. Chmury wysokie w niewielkim stopniu osłabiają intensywność
promieniowania, a niskie całkowicie hamują.
Promieniowanie rozproszone zmienia się w ciągu dnia i rośnie do południa w miarę
wzrostu wysokości Słońca, a maleje po południu. Wraz ze wzrostem wysokości jego wielkość
maleje, bo w rzadszym i czystym powietrzu jest mniej ró\nych zawiesin. Im mniejsza
przezroczystość powietrza, tym natę\enie promieniowania rozproszonego jest większe.
Promieniowanie całkowite jest sumą promieniowania bezpośredniego i rozproszonego.
Zale\y od szerokości geograficznej, długości dnia, zachmurzenia i pokrycia terenu. W miarę
zmniejszania się szerokości geograficznej wzrasta promieniowanie całkowite, dzięki silnie
powiększającemu się promieniowaniu bezpośredniemu. Promieniowanie rozproszone podlega
niewielkim wahaniom w zale\ności od stopnia zachmurzenia i przezroczystości atmosfery.
W wysokich szerokościach przewa\a promieniowanie rozproszone nad bezpośrednim,
a w szerokościach niskich jego udział przekracza 30%. Szczegółowa charakterystyka
promieniowania znajduje siÄ™ w jednostce 311[23] O1.02.
Usłonecznienie, czyli insolacja to czas, w którym promieniowanie bezpośrednie
dochodzi do powierzchni terenu. Usłonecznienie mierzy się jako sumę dobową operacji
Słońca, sumę miesięczną i sumę roczną. Usłonecznienie dobowe zale\y od trzech czynników:
 długości dnia, która określona jest przez czynniki astronomiczne  datę i związaną z nią
wartością deklinacji Słońca oraz szerokości geograficznej miejsca obserwacji. Ten zespół
czynników określa tak zwane usłonecznienie maksymalnie mo\liwe (Um), czyli czas od
momentu wschodu Słońca do momentu jego zachodu,
 zachmurzenia, które ogranicza mo\liwość dotarcia promieni słonecznych do powierzchni
(czynnik meteorologiczny),
 zespołu czynników topograficznych (rzezba terenu), który mo\e powodować zacienienie
terenu przez znajdujące się w miejscu pomiarów wyniosłości terenowe lub własne cechy
powierzchni jak nachylenie czy ekspozycja danej powierzchni. Czynniki te majÄ… du\e
znaczenie na lądzie, a zwłaszcza w górach i terenach silnie rozciętych, przyczyniając się
do silnego lokalnego zró\nicowania dopływu promieni słonecznych do powierzchni
terenu, gdzie mo\e to być przyczyną silnego zró\nicowania warunków
topoklimatycznych. Na morzu, gdzie nie występuje zasłonięcie widnokręgu, nie odgrywa
\adnej roli.
W rocznym przebiegu usłonecznienia mo\na zauwa\yć prawidłowości:
 w strefie umiarkowanej półkuli północnej maksimum przypada na czerwiec lub lipiec,
minimum na grudzień,
 w podzwrotnikowych obszarach pustynnych maksimum tej strefy występuje w czerwcu
i wrześniu,
 w strefie międzyzwrotnikowej maksimum zbiega się z porą suchą, a minimum
z deszczowÄ…,
 obszary monsunowe posiadajÄ… maksimum przed monsunem letnim,
 tereny górskie mają na ogół mniejsze usłonecznienie ni\ niziny w tych samych
szerokościach geograficznych wskutek silnego rozwoju chmur kłębiastych na stokach,
jedynie okres zimy odznacza siÄ™ korzystniejszymi warunkami insolacyjnymi, poniewa\
łańcuchy górskie wznoszą się ponad poziom niskich chmur warstwowych.
Temperatura powietrza, gleby i wody jest uwarunkowana głównie od ilości energii
słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi. Największe znaczenie w kształtowaniu
warunków pogodowych ma wymiana ciepła między atmosferą a podło\em. Temperatura jest
wielkością fizyczną określającą stopień nagrzania ciała. Określa się ją w stopniach skali
termometrycznej. Obecnie najpowszechniej jest stosowana skala Celsjusza od 0° do 100°.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
W całym przekroju atmosfery pojawiają się określone prawidłowości w pionowym
rozkładzie temperatur. Gazy atmosfery ogrzewają się od podło\a, dlatego im wy\ej tym
temperatura jest ni\sza. Spadek temperatury, rozpatrywany jako efekt wy\ej opisanego
mechanizmu jest określany jako zwykły pionowy gradient temperatury. Temperatura
powietrza w układzie pionowym zmienia się wraz z wysokością, przy względnie stałym
tempie spadku o 0,4°  1°C.
W dobowym przebiegu temperatur jej minimum obserwuje się tu\ po wschodzie Słońca,
po czym temperatura powietrza wzrasta, by osiągnąć maksimum ok. godz. 14 15 czasu
słonecznego. Następnie obserwuje się powolny spadek temperatur powietrza, a\ do
wczesnych godzin rannych. Ró\nica między maksymalną a minimalną temperaturą w ciągu
doby określana jest jako dobowa amplituda powietrza. Na wielkość tego parametru wpływają:
szerokość geograficzna, odległość od zbiorników wodnych, ukształtowanie powierzchni,
rodzaj podło\a, zachmurzenie.
 w strefie zwrotnikowej na obszarach pustyń, gdzie dopływ promieniowania słonecznego
jest bardzo du\y, następuje silne nagrzanie podło\a, a w konsekwencji wysoką
temperaturę powietrza. Po zachodzie Słońca ustaje dopływ promieniowania, powodując
silne wychłodzenie, potęgowane przez brak zachmurzenia. Temperatura przy gruncie
mo\e spaść poni\ej 0°C. Wobec takiej sytuacji dobowe amplitudy temperatur siÄ™gajÄ…
50 60°C.
 nad obszarami oceanicznymi dobowe amplitudy powietrza sÄ… wielokrotnie mniejsze ni\
nad lądami, nawet w tych samych szerokościach geograficznych.
Przestrzenne zró\nicowanie średniej rocznej temperatury powietrza przedstawia się na
mapach za pomocÄ… linii jednakowych temperatur  izoterm. Åšrednia roczna temperatura
powietrza maleje od obszarów równikowych ku biegunom. Gdyby rozkład temperatur był
uzale\niony jedynie od szerokości geograficznej, to izotermy układałyby się równole\nikowo.
Ich przebieg na pewnych obszarach znacznie ró\ni się od takiego układu rys.4
Rys. 4. Średnie roczne temperatury na świecie
[http://www.wiking.edu.pl/upload/geografia/images/swiat_srednie_temperatury_roku.gi]
Mają wpływ na to następujące czynniki:
 rozkład lądów i mórz  na półkuli północnej, gdzie przewa\ają lądy, temperatura jest
nieznacznie wy\sza ni\ na półkuli południowej, gdzie dominują oceany,
 prądy morskie  ciepłe prądy podwy\szają temperaturę w strefach wybrze\y, natomiast
zimne ochładzają powietrze,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
 wysokość nad poziomem morza  temperatura wraz ze wzrostem wysokości
bezwzglÄ™dnej maleje o 0,6°C/100 m,
 rzezba terenu  stoki o ekspozycji południowej otrzymują więcej energii cieplnej ni\
tereny o ekspozycji przeciwnej (dotyczy to półkuli północnej, a na południowej jest
odwrotnie),
 pokrycie i barwa terenu  nad podło\em ciemnym o niskim współczynniku albedo
temperatura powietrza jest wy\sza ni\ na obszarach o du\ym albedo.
Na kuli ziemskiej występuje strefowość termiczna, która odpowiada strefom oświetlenia
Ziemi. W strefie okoÅ‚orównikowej Å›rednia temperatura wynosi 25°C, zaÅ› na obszarach
okoÅ‚obiegunowych -23°C. Åšrednia temperatura dla caÅ‚ej kuli ziemskiej ksztaÅ‚tuje siÄ™ na
poziomie 15°C.
Oprócz pomiarów temperatury atmosfery, do celów synoptycznych i klimatycznych
dokonuje się tak\e, oznaczeń temperatury powierzchniowej warstwy Ziemi oraz temperatury
w naturalnych zbiornikach wodnych (jeziora, morza, oceany itp.). Jest to istotne z dwóch
powodów: temperatura taka, wskazuje na warunki bilansu promieniowania słonecznego
i mo\liwości oddziaływania na temperaturę atmosfery, a ponadto jest przydatna do określenia
warunków, w jakich przebiegają procesy biologiczne.
Temperatura podło\a stałego (gleby) na ogół nie ró\ni się od temperatury powietrza.
Du\e zró\nicowanie skał, ró\ne rodzaje gleb, zmienne właściwości fizyczne, rodzaj
porastającej roślinności, mają decydujący wpływ na termikę gruntu. Tego te\ zarówno
atmosfera jak i gleba charakteryzują się zmiennością czasową oraz przestrzenną temperatury.
Bezpośredni wpływ na kształtowanie się temperatury gleby ma docierająca do niej
energia słoneczna. Gleba, w odró\nieniu od atmosfery jest chemicznie zró\nicowana
w swoim profilu, co ma wpływ na warunki cieplne. Warunki te najsilniej zdeterminowane są
relacją między fazami gleby: fazą ciekłą, stałą i gazową. Ka\da z tych faz ma odmienne
właściwości cieplne, a temperatura ustala się jako wypadkowa tych właściwości.
Przebieg temperatury gleby w cyklu rocznym jest identyczny z rozkładem temperatury
atmosfery. Dotyczy to zwłaszcza cienkiej warstwy powierzchniowej gleby i warstwy
atmosfery tu\ nad jej powierzchnią. Im bardziej w głąb, tym temperatura gleby wykazuje
większe ró\nice w stosunku do temperatury podstawy atmosfery. Ciepło w glebie
przemieszcza się w kierunku zale\nym od gradientu termicznego. W dzień, gdy bilans
powierzchniowy jest dodatni, strumień energii jest skierowany w dół, w nocy odwrotnie.
Tempo przenikania zale\y od sumy przyjmowanej energii i dlatego niezale\nie od kierunku
przewodzenia, zró\nicowanie termiki w profilu glebowym jest ró\ne. W rezultacie notujemy
inne wahania temperatury gleby w ciągu dnia i nocy, a tak\e odmienne w ró\nych porach
roku.
Du\y wpływ na temperaturę gleby ma równie\ jej szata roślinna, która stanowi warstwę
ochronną, zabezpieczającą glebę przed utratą ciepła. Warstwa roślinna przechwytuje równie\
część energii, zmniejszając strumień jej dopływu do gleby. W wyniku takich uwarunkowań
gleba pod roślinnością charakteryzuje się ni\szą temperaturą ni\ gleba nieosłonięta.
W zbiornikach wodnych warunki termiczne kształtują się nieco inaczej. Tutaj wymiana
ciepła odbywa się z wykorzystaniem wszystkich sposobów jego przemieszczania. Ogrzana
powierzchniowo woda przewodzi ciepło w dół, ruchy konwekcyjne warstw powodują
przemieszczanie się energii wraz z materią. Ponadto woda wykazuje du\ą przezroczystość,
dzięki czemu energia słoneczna mo\e docierać nie tylko do powierzchni lustra wody, ale
równie\ w jej głębsze warstwy. Pojemność cieplna wody jest większa ni\ gruntu. W związku
z tym woda w zbiornikach wymaga znacznie większej ilości energii na ogrzanie się
o jednostkÄ™ temperatury ni\ gleba. Dlatego te\ na poczÄ…tku dnia, jak i na poczÄ…tku pory
ciepłej zbiorniki wodne są chłodniejsze ni\ pobliskie obszary lądowe. Jednak\e to samo
ciepło dłu\ej zostaje zmagazynowane w wodzie i to właśnie obszary wód o zachodzie i na
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
początku zimy bywają znacznie cieplejsze. O ile wahania temperatur w glebie sięgają
kilkunastu metrów, o tyle amplitudy dobowe w przekroju zbiornika wodnego są notowane na
kilkudziesięciu, a roczne nawet na kilkuset metrach. Ciepło powierzchni wód jest
utrzymywane dłu\ej, gdy\ wypromieniowaniu energii z warstw górnych towarzyszy zwykle
dopływ ciepła z głębi.
Parowanie jest to proces przechodzenia wody ze stanu ciekłego w stan gazowy.
Przemiana ta pochłania du\e ilości ciepła, dostarczane niemal w całości przez Słońce.
Intensywność parowania zale\y od:
 temperatury powietrza  im wy\sza, tym większa intensywność parowania,
 wilgotności powietrza  większa intensywność parowania występuje w suchym
powietrzu,
 prędkości wiatru  parowanie rośnie wraz ze wzrostem prędkości,
 występowania lądów i mórz  obszary wodne mają większą potencjalną mo\liwość
dostarczania pary wodnej do atmosfery ni\ lÄ…dowe,
 rodzaju powierzchni  powierzchnie pokryte roślinnością, niezabudowane mają większą
zdolność magazynowania wody, natomiast tereny pokryte asfaltem i utwardzone
uniemo\liwiają wsiąkanie, więc mają większą zdolność parowania.
Na lądach parowanie zachodzi z powierzchni wód, gruntu, roślinności (transpiracja),
a tak\e z powierzchni lodowców (sublimacja). Wielkość parowania z powierzchni lądowych
waha siÄ™ od 100 mm na obszarach podbiegunowych i pustyniach do 2 000  3 000 mm
w wilgotnej strefie klimatu równikowego.
Wilgotność powietrza określa zawartość pary wodnej. Para wodna przedostaje się do
atmosfery w wyniku wy\ej opisanych procesów parowania. Stopień nasycenia parą wodną
przyziemnej warstwy powietrza określamy kilkoma parametrami:
 wilgotność bezwzględna  jest to masa pary wodnej zawarta w jednostce objętości
powietrza wyra\ona w gramach, jej wartość maleje wraz ze wzrostem szerokości
geograficznej,
 wilgotność względna  jest to stosunek ciśnienia pary wodnej zawartej aktualnie
w jednostce objętości powietrza do maksymalnego ciśnienia pary wodnej w danej
temperaturze wyra\ony w procentach, jeśli wskaznik ten jest mniejszy ni\ 100 %, mówi
się o niedosycie wilgotności, przy wilgotności 100 % powietrze jest nasycone,
 prę\ność pary wodnej  jest to cząstkowe ciśnienie pary wodnej wyra\one w hPa.
Opady i osady atmosferyczne są ostatnim ogniwem łańcucha zjawisk, składających się
na proces krą\enia wody. Są to produkty kondensacji pary wodnej, które spadają na
powierzchnię Ziemi, ale równie\ unoszą się w powietrzu lub osiadają na powierzchni Ziemi
i przedmiotach znajdujących się na niej. Opady spadające na powierzchnie Ziemi najczęściej
występują w postaci deszczu, śniegu lub gradu. Nie wszystkie jednak chmury są zródłem
opadów. Gdy chmura zbudowana jest wyłącznie z bardzo małych kropelek wody, to nie są
one w stanie opaść na powierzchnię Ziemi, bowiem prawie natychmiast po opuszczeniu
chmury wyparowują, a ponadto z reguły prędkości wstępujących prądów powietrza są
większe ni\ prędkości opadania tak małych kropel wody. Jednak w niektórych chmurach
mogą zachodzić procesy prowadzące do zwiększania rozmiarów kropel i kryształów, do
takiego stopnia, i\ spowoduje to ich wypadanie, czyli zjawisko opadu atmosferycznego.
Wzrost rozmiarów kropelek wody tworzących chmurę następuje w wyniku ich zderzenia
i zlewania się. Aatwiej zderzają się i łączą, gdy posiadają ró\ne rozmiary, poniewa\ spadają
z ró\nymi prędkościami. Gdy w chmurze znajduje się pewna ilość kropelek wody
o większych rozmiarach (mogą one powstać na szczególnie du\ych jądrach kondensacji), na
przykÅ‚ad o Å›rednicy okoÅ‚o 50 µm, a wiÄ™kszość kropelek tworzÄ…cych chmurÄ™ ma rozmiary
mniejsze, to część zderzeń i łączenia się kropel jest znaczna i wzrasta ze wzrostem kropelek
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
du\ych. W ten sposób powstają opady w postaci deszczu o małym natę\eniu z niskich chmur
o budowie warstwowej, które zbudowane są wyłącznie z kropelek wody. Są to opady drobne
i określa się je jako m\awkę. W niskich szerokościach geograficznych, w ten sposób tworzą
się opady deszczu z chmur kłębiasto-deszczowych. Ich mią\szość wynosi kilka kilometrów
i budują je wyłącznie kropelki wody.
Opady atmosferyczne (hydrometeory) mo\na sklasyfikować jako:
- deszcz,
- m\awkÄ™,
- śnieg z deszczem,
- krupy śnie\ne,
- grad.
Deszcz jest to opad zło\ony z kropel wody o średnicy większej ni\ 0,5 mm. Jest to
najczęściej pojawiający się efekt opadowy w naszym klimacie. M\awka oznacza opad
drobnych kropelek wody o średnicy mniejszej ni\ 0,5 mm, które spadają bardzo wolno i są
łatwo przenoszone przez wiatr w kierunku poziomym. Śnieg stanowi opad kryształków lodu,
które mają bardzo delikatną, rozgałęzioną strukturę. Podstawową formą tego opadu są
gwiazdki sześcioramienne o bogatej kompozycji. Przy temperaturach nieco ni\szych od zera
kryształki łączą się w płatki (śnie\ynki), a te często w du\e płaty. Małe gwiazdki śniegu
(mniejsze od 1 mm) padajÄ…ce z chmur, gdy temperatura jest ni\sza od  10°C nazywajÄ… siÄ™
pyłem diamentowym. Śnieg z deszczem lub opad mokrego śniegu pojawia się
w temperaturach zbli\onych do zera lub nieco wy\szych od zera. Krupy śnie\ne pojawiają się
w postaci białych, kulistych lub sto\kowatych kulek o średnicy od 2 do 5 mm. Ich
charakterystyczna cecha objawia się podczas spadania na twarde podło\e, od którego odbijają
się i rozpryskują. Grad jako kulki lub bryłki lodu o średnicy do 50 mm, czasami większe,
o nieforemnym ksztaÅ‚cie (gradziny), pada przy temperaturach wy\szych od 0°C, w ciepÅ‚ej
porze roku, zwykle towarzyszy mu burza atmosferyczna. Powstanie gradu gwarantujÄ… wysoko
wypiętrzone chmury Cumulonimbus. Z tego powodu intensywne opady gradu pojawiają się
najczęściej w niskich szerokościach geograficznych, a największe gradziny, wielkości
kurzego jaja, są obserwowane w strefie międzyzwrotnikowej. Mo\na wyró\nić jeszcze takie
kategorie opadów, jak deszcz marznący, m\awka marznąca, śnieg ziarnisty, ziarna lodowe
i słupki lodowe.
Ze względu na czas trwania i intensywność opadów mo\na dokonać ich klasyfikacji na
kilka grup.
Opady ciągłe to opady deszczu lub śniegu trwające dłu\ej ni\ 6 godzin bez przerwy lub
z bardzo krótkimi przerwami, charakteryzujące się równomiernym natę\eniem, większym ni\
0,5 mm/h. Opady takie swoim zasięgiem obejmują przewa\nie rozległe tereny. yródłem ich
są chmury deszczowe warstwowe i średnie warstwowe, uformowane w strefie wznoszenia się
powietrza frontu ciepłego. Kolejnym rodzajem opadów są opady przelotne. Charakteryzują
się krótkim czasem trwania i zmiennym, lecz du\ym natę\eniem (ulewy). Pochodzą one
z chmur kłębiastych deszczowych. Opady te charakteryzują zjawiska burzowe i przewa\nie są
połączone z silnymi oraz porywistymi wiatrami, a tak\e zjawiskami burzowymi jak grzmoty,
pioruny czy błyskawice. Krótkotrwałość takich opadów spowodowana jest faktem, \e
pojawiają się z chmur o du\ej rozciągłości pionowej, lecz małej poziomej. Do innej grupy
opadów nale\ą opady roszące. Są to opady bardzo drobnej m\awki lub bardzo małych
śnie\ynek pochodzące z chmur niskich warstwowych lub kłębiasto-warstwowych.
Dobowy i roczny przebieg opadów mo\na sklasyfikować jako kontynentalny i morski.
Opady stanowią istotny element typów klimatycznych na Ziemi. Opady dobowe w klimacie
kontynentalnym, w szerokościach umiarkowanych, charakteryzują się maksimum wysokości
występującym popołudniu, co wią\e się z najsilniejszym rozwojem konwekcji, a minimum
notuje się w nocy. W morskim typie klimatycznym jest odwrotnie  najwy\sze wartości
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
opadów pojawiają się w nocy i nad ranem jako następstwo oziębiania się wilgotnego
powietrza w skutek nocnego wypromieniowania. Roczny przebieg wysokości opadów
w strefie kontynentalnej umiarkowanych szerokości geograficznych charakteryzuje się tym,
\e najwy\sze opady występują latem, a najni\sze zimą. W rejonach, gdzie przewa\a morski
typ klimatu, maksimum wysokości opadów przypada na jesień i zimę, a minimum na wiosnę
i wczesne lato. Mimo takiego zró\nicowania, ich rozkład czasowy jest w tym przypadku
zdecydowanie równomierniejszy. Przestrzenny rozkład opadów atmosferycznych na
powierzchni kuli ziemskiej jest bardzo zró\nicowany. Największe roczne sumy opadów
notuje się w Ameryce Południowej i Środkowej, najsuchszym zaś kontynentem jest Australia.
Przebieg roczny opadów zale\y zarówno od ogólnej cyrkulacji atmosfery jak i od
lokalnych czynników fizykogeograficznych. Mo\na wymienić kilka typów przebiegów
opadów:
1. Typ równikowy  wystÄ™puje do 10ºszerokoÅ›ci geograficznej na ka\dej półkuli, w ciÄ…gu
roku występują dwa okresy deszczowe, oddzielone od siebie okresami dość suchymi.
Okresy deszczowe występują, gdy wewnątrzzwrotnikowa strefa konwergencji znajduje
się blisko równika i konwekcja jest najsilniej rozwinięta. Główne minimum przypada na
okres lata na półkuli północnej i południowej, kiedy wewnątrzzwrotnikowa strefa
konwergencji jest najbardziej oddalona od równika.
2. Typ zwrotnikowy  ma dwa maksima w przebiegu rocznym temperatury Å‚Ä…czÄ… siÄ™
w jedno  letnie. Jednocześnie dwa okresy deszczowe równie\ łączą się w jeden letni
okres deszczowy, w czasie, gdy Słońce poło\one jest najwy\ej. W pobli\u zwrotnika
mniej więcej 4 miesiące w ciągu roku obfitują w deszcze, a 8 pozostałych miesięcy jest
suchych.
3. Typ monsunów zwrotnikowych  występuje na obszarach, gdzie dominuje cyrkulacja
monsunowa (np. Indie, południowo-wschodnie Chiny, obszar Zatoki Gwinejskiej,
północne tereny Australii), roczny przebieg opadów jest taki sam jak w poprzednim typie
 z maksimum w lecie i minimum w zimie, lecz o większej amplitudzie.
4. Typ śródziemnomorski  dominuje na wyspach i w częściach zachodnich kontynentów
szerokości podzwrotnikowych, gdzie zaznaczają się ró\nice między okresem wilgotnym
i suchym. Maksimum opadów przypada tu jednak na zimę lub jesień. Suche lato jest
uwarunkowane wpływami wy\ów podzwrotnikowych, przez które w dłu\szym okresie
czasu utrzymuje siÄ™ pogoda prawie bezchmurna i sucha. W zimie wy\e przesuwajÄ… siÄ™ do
ni\szych szerokości geograficznych i obszary podzwrotnikowe są pod wpływem
działalności cyklonalnej szerokości umiarkowanych. Wilgotny i suchy okres trwa po pół
roku. Taki typ rocznego przebiegu opadów występuje w krajach śródziemnomorskich,
równie\ w Kalifornii, na południu Afryki, na południu Australii, gdzie istnieją podobne
warunki cyrkulacji atmosfery. Do tego samego typu nale\Ä… opady na Krymie oraz
w pustyniach Azji Åšrodkowej.
5. Typ wewnątrzkontynentalny szerokości umiarkowanych  występuje we wnętrzu
kontynentów w szerokościach umiarkowanych. Maksimum opadów przypada na lato,
natomiast minimum na zimę, w okresie przewagi wy\ów. W Azji przebieg roczny
opadów jest szczególnie wyrazny, poniewa\ w zimie panują tam potę\ne ośrodki
wy\owe, przynoszące pogodę suchą. Ten typ rocznego przebiegu opadów występuje
równie\ w Europie oraz w Ameryce Północnej.
6. Typ morski szerokości umiarkowanych  obejmuje zachodnie częściach kontynentów
szerokości umiarkowanych, gdzie ni\e zdarzają się częściej w zimie ni\ w lecie. Dlatego
przewa\ają tam opady zimowe albo te\ równomierny rozkład opadów w ciągu roku. Na
obszarach przybrze\nych Europy Zachodniej, jesień i zima są porami roku najbogatszymi
w opady, najsuchsze natomiast jest wczesne lato i wiosna. Podobny rozkład roczny
obserwuje się nad oceanami w szerokościach umiarkowanych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
7. Typ monsunowy szerokości umiarkowanych  dominuje na wschodzie kontynentu Azji,
maksimum opadów przypada na lato, podobnie jak wewnątrz lądu, natomiast minimum
notuje się zimą. Lecz przebieg roczny opadów na obszarach monsunowych ma jeszcze
bardziej wyrazny charakter. Amplituda jest większa ni\ na obszarach
wewnątrzkontynentalnych, na co wpływ maja obfite opady letnie.
8. Typ polarny  jego charakterystyczną cechą rocznego przebiegu opadów jest letnie
maksimum, poniewa\ w lecie zawartość pary wodnej w powietrzu jest tutaj znacznie
większa ni\ w zimie, a następnie działalności cyklonalnej w niewielkim tylko stopniu
zmienia siÄ™ w ciÄ…gu roku.
Rys. 5. Średnie roczne sumy opadów na świecie
[http://www.wiking.edu.pl/upload/geografia/images/swiat_srednie_temperatury_roku.gi]
Osady jako produkty kondensacji, powstają na styku między atmosferą a powierzchną
Ziemi i przedmiotami na niej występującymi. Najbardziej typowe osady to rosa, szron,
gołoledz i szadz:
- rosa  powstaje w wyniku skraplania siÄ™ pary wodnej w warstwie powietrza stykajÄ…cego
się z wychłodzonym podło\em w dodatniej temperaturze, warunki takie występują
podczas bezchmurnych i bezwietrznych wieczorów i ranków, kiedy wypromieniowanie
jest du\e, rosę tworzą kropelki wody występujące na powierzchni gleby, skał, roślin
i innych przedmiotów,
- szron  jest tworzony przez kryształki lodowe powstające podobnie jak rosa, tylko przy
ujemnych temperaturach na powierzchni Ziemi, para wodna, stykajÄ…c siÄ™ z zimnymi
powierzchniami, resublimuje się na nich w postaci kryształków lodu przybierających
ró\ną postać (igieł, łusek, wachlarzy itp.),
- szadz  powstaje w ujemnych temperaturach, w wyniku zetknięcia się przechłodzonych
kropelek mgły z zimnymi, przechłodzonymi przedmiotami, wykształca się ona w postaci
srebrzystobiałego, krystalicznego nalotu o grubości od kilku milimetrów do
kilkudziesięciu centymetrów, najczęściej tworzy się ona podczas mglistej, mroznej
pogody,
- gołoledz  jest to osad lodowy, powstający wskutek zamarzania silnie przechłodzonych
kropelek mgły, m\awki lub deszczu, na powierzchniach o temperaturze oscylującej
wokół 0°C, mo\e powstawać tak\e przy zetkniÄ™ciu opadu z podÅ‚o\em cechujÄ…cym siÄ™
ujemnymi temperaturami.
Zachmurzenie nazywamy wielkość pokrycia nieba przez chmury. Zachmurzenie ma
du\e znaczenie dla obiegu ciepła na Ziemi, poniewa\ odbija bezpośrednie promieniowanie
słoneczne i zmniejsza jego dopływ do powierzchni Ziemi. W umiarkowanych szerokościach
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
geograficznych nad lądami w lecie występuje największe zachmurzenie popołudniu oraz
w godzinach rannych. W zimie z reguły notuje się tylko jedno maksimum poranne. Po
południu du\e zachmurzenie powodują chmury o budowie pionowej  kłębiaste,
a w godzinach rannych (czasem w nocy) związane jest ono najczęściej z chmurami
warstwowymi. W szerokościach międzyzwrotnikowych przez cały rok w ciągu doby
występuje jedno maksimum zachmurzenia przypadające na godziny południowe
i popołudniowe, związane z intensywnym rozwojem chmur kłębiastych. W ciągu roku
największym zachmurzeniem w naszych szerokościach geograficznych odznacza się zima,
a najmniejszym wiosna i lato. Między zwrotnikami największe jest latem, a mniejsze
w miesiÄ…cach zimowych.
Wpływ elementów meteorologicznych na organizmy \ywe
Wśród czynników środowiska przyrodniczego wyodrębnia się grupa oddziałująca na
organizmy \ywe określana jako czynniki meteorologiczne i klimatologiczne. Decydują one
o warunkach \ycia na lądzie i w oceanach, określają procesy przebiegające w środowisku
oraz wpływają na warunki \ycia poszczególnych organizmów i populacji. Działanie zespołu
czynników klimatologicznych i meteorologicznych warunkuje mo\liwość występowania
w danej strefie geograficznej określonych gatunków, reguluje aktywność organizmów,
wpływa te\ na ich metabolizm, rozród oraz długość \ycia. Efekty tych oddziaływań są
widoczne w postaci odrębności flory i fauny w poszczególnych strefach klimatycznych.
Prawidłowe funkcjonowanie człowieka równie\ zale\y w du\ym stopniu od warunków
klimatycznych i meteorologicznych. Badaniem bezpośredniego i pośredniego wpływu
klimatu i pogody na \ywe organizmy, zwłaszcza na organizm człowieka oraz ustalanie
prognoz dotyczących samopoczucia ludzi, zachorowalności i przebiegu chorób  w zale\ności
od przewidywanej pogody zajmuje siÄ™ biometeorologia i bioklimatologia.
Najwa\niejszymi czynnikami meteorologicznymi warunkującymi prawidłowe
funkcjonowanie organizmów na Ziemi są:
1. Promieniowanie słoneczne, które jest głównym zródłem ciepła na Ziemi, dociera do
atmosfery pod postaciÄ… promieniowania: ultrafioletowego, widzialnego i podczerwonego.
- promieniowanie ultrafioletowe powoduje u roślin wzrost odporności na choroby,
w środowiskach naturalnych odbywa się proces dezynfekcji, podczas której ulegają
zniszczeniu bakterie, grzyby i ich zarodniki. Pewne ilości promieniowania UV są
wa\ne ze względu na syntezę witaminy D. Jednak zbyt du\e dawki tego
promieniowania są grozne dla \ycia, szczególnie wobec utraty znacznych ilości
ozonu w stratosferze, wskutek rosnącej ilości zanieczyszczeń powodujących ubytek
tego gazu,
- promieniowanie widzialne określane jako światło decyduje o procesie fotosyntezy,
wpływa na przemianę materii, stymuluje zachowanie i rozwój wszystkich gatunków
organizmów, zaś cykliczność promieniowania wpływa na rytmikę i adaptację do
warunków otoczenia. Światło słoneczne ma równie\ wpływ na fizjologię i psychikę
człowieka, zarówno jego brak jak i nadmiar ma szkodliwe działanie,
- promieniowanie podczerwone jest to promieniowanie długofalowe dzięki któremu,
Ziemia staje się wtórnym zródłem energii. Większą część tego promieniowania
pochłania para wodna i dwutlenek węgla, chroniąc Ziemię przed nadmierną utratą
ciepła. Szczególnie korzystne jest ono dla roślin przy niskich temperaturach.
2. Temperatura powietrza w sposób bezpośredni wpływa na czynności \yciowe
organizmów roślinnych oraz człowieka, decyduje o rozwoju, aktywności i działalności
w określonych sytuacjach środowiskowych. Wszystkie procesy fizjologiczne znajdują się
pod wpływem warunków termicznych. Szczególnie jest to widoczne w szeroko
rozumianych zjawiskach strefowości: roślinnej, glebowej, w przestrzeni poziomej jak
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
i pionowej. Termiczny zakres temperatur odpowiednich dla danego gatunku jest bardzo
zró\nicowany i związany z odpornością na wartości skrajnie wysokie lub niskie. Dla
człowieka optymalne warunki termiczne wynikają z temperatury i wilgotności powietrza,
prędkości wiatru, czy poziomu aktywności fizycznej. Do terenów, na których brak
stałego osadnictwa, z powodu niekorzystnych temperatur są obszary wysokogórskie,
pustynie, regiony okołobiegunowe.
3. Opady atmosferyczne to jeden z wa\niejszych elementów obiegu wodnego, który
decyduje o zasobności danego terenu w wodę. Całkowita ilość wody znajdująca się na
Ziemi jest stała. Większa część skupiona jest w stanie ciekłym w oceanach i morzach,
natomiast lądy otrzymują ją w postaci opadów atmosferycznych. Część wody
wyparowuje, część w postaci spływu powierzchniowego przedostaje się do rzek, a reszta
wsiąka w glebę. Wa\ną rolę odgrywa równie\ parowanie z ró\nych powierzchni oraz
z organizmów \ywych. Ilość wody znajdującej się w obiegu na kuli ziemskiej decyduje
o bilansie wodnym obszarów. Brak równowagi pomiędzy przychodem a rozchodem
prowadzi do powa\nych zmian w zawartości wody w gruncie i atmosferze, a co się z tym
wią\e, powa\nych odkształceń środowiska. Na obszarach lądowych woda stanowi
podstawowy warunek występowania, prze\ycia i rozwoju wszelkich form organizmów
\ywych. Do terenów deficytowych pod względem zasobności wód zaliczamy obszary
klimatów pustynnych oraz kontynentalnych, a tak\e tereny okołobiegunowe, gdzie woda
występuje w postaci stałej. Są to tereny, na których brak mo\liwości funkcjonowania
człowieka oraz rozwoju szaty roślinnej. Obszarami o równie\ niekorzystnych warunkach
wodnych są regiony w klimacie równikowym wilgotnym, gdzie wysokie opady i du\a
wilgotność powietrza oraz wysoka temperatura znacznie utrudniają funkcjonowanie
człowieka, choć są korzystne dla rozwoju roślinności. Regiony o klimatach
monsunowych, gdzie wysokie opady występują w określonych porach roku, choć są
korzystnymi dla gospodarko człowieka, to jednak stwarzają powa\ne zagro\enia
związane z powodziami. Zarówno niedobór wilgoci, jak i jej nadmiar, jest szkodliwy dla
człowieka. Mała wilgotność na obszarach suchych powoduje silne odwodnienie
organizmu, a w przypadku niemo\liwości uzupełnienia niedoboru wody mo\e prowadzić
do śmierci. Na pustyniach w strefie klimatów umiarkowanych mo\liwość stałego
osadnictwa jest ograniczona do obszarów o opadach rocznych przekraczających 200 mm.
Niekorzystny jest równie\ nadmiar wilgoci w powietrzu, która wdychana powoduje
u człowieka zmniejszenie sprawności układu oddechowego oraz znaczne obcią\enie
mięśnia sercowego. Warunki optymalne do funkcjonowania \ycia pod względem opadów
majÄ… strefy klimatu umiarkowanego i podzwrotnikowego.
4. Ciśnienie atmosferyczne wykazuje znaczny wpływ na stan psychofizyczny człowieka,
natomiast nie stwierdzono jego wpływu na rośliny. Wraz ze wzrostem wysokości
następuje spadek ciśnienia atmosferycznego, znaczne rozrzedzenie powietrza oraz spadek
zawartości tlenu. Na wysokości powy\ej 5 000 m brak jest stałych osiedli oraz szaty
roślinnej, natomiast 80 % ludzi zamieszkuje tereny poło\one poni\ej 500 m nad
poziomem morza. Konsekwencją ró\nicy ciśnień jest poziomy ruch powietrza, czyli
wiatr. Odgrywa on du\ą rolę w \yciu roślin będąc często decydującym czynnikiem
środowiska. Transpiracja roślin i związane z nią straty wodne są proporcjonalne do
prędkości wiatru. Cyklony i trąby powietrzne powodują ogromne straty materialne oraz
powodzie, a niejednokrotnie prowadzą do klęsk \ywiołowych, dlatego wczesne
ostrzeganie przed tymi zjawiskami ma ogromne znaczenie dla człowieka.
Czynniki klimatyczne warunkujące rozwój rolnictwa to:
- suma opadów atmosferycznych i ich rozkład w ciągu roku,
- wysokość temperatur i ich przebieg dobowy i roczny,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
- długość okresu wegetacyjnego,
- liczba dni bez przymrozków,
- wielkość parowania.
Niekorzystne czynniki klimatyczne dla rozwoju rolnictwa to:
- brak opadów lub ich nadmiar,
- ulewne deszcze i burze,
- wysokie parowanie,
- przymrozki,
- gradobicia,
- długotrwałe susze.
Warunki meteorologiczne i hydrologiczne majÄ… du\e znaczenie dla rolnictwa wskutek
wzajemnego oddziaływania między klimatem a procesami produkcji rolnej. Odgrywają
równie\ wa\ną rolę dla szaty roślinnej, jej mo\liwości rozwoju i rozmieszczenia.
Strefy roślinne to obszary dominowania określonych typów formacji roślinnych.
Obejmuje ona zbiorowiska roślinne o podobnym wyglądzie zewnętrznym uwarunkowanym
przewagą podobnych form \yciowych roślin. Występowanie niektórych formacji roślinnych
ograniczone jest tylko do jednej strefy klimatycznej (np. tajga), inne zaś występują w kilku
strefach. Wykazują wtedy znaczne zró\nicowanie w zale\ności od panujących warunków
klimatycznych. Największa jest ró\norodność formacji leśnych, występujących w tych
strefach klimatycznych, w których temperatura najcieplejszego miesiÄ…ca przekracza 10°C
przy jednoczesnej dostatecznej ilości opadów W zale\ności od zró\nicowanych warunków
klimatycznych lasy zmieniają się od: bujnych, zawsze zielonych lasów równikowych, poprzez
lasy monsunowe, lasy zrzucające liście w porze suchej, zimozielone lasy iglaste, lasy
liściaste, lasy mieszane po ubogą gatunkowo tajgę dalekiej północy.
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak klasyfikuje siÄ™ meteorologiÄ™?
2. Co to jest normalne ciśnienie atmosferyczne?
3. Jakie czynniki mają wpływ na wielkość ciśnienia atmosferycznego?
4. Jakie rozró\nia się układy baryczne?
5. Co to jest wiatr?
6. Jakie znasz rodzaje klasyfikacji wiatrów?
7. Co to jest usłonecznienie?
8. Jakie czynniki mają wpływ na rozmieszczenie temperatur na kuli ziemskiej?
9. Od czego zale\y intensywność parowania?
10. Jakie znasz rodzaje hydrometeorów?
11. Jakie znasz roczne typy przebiegów opadów?
12. Czym się ró\ni opad od osadu atmosferycznego?
13. Od czego zale\y zachmurzenie?
14. Jakie czynniki meteorologiczne mają największy wpływ na funkcjonowanie organizmów
\ywych?
15. Które czynniki klimatyczne warunkują rozwój rolnictwa?
16. Jakie zjawiska meteorologiczne mają negatywny wpływ na produkcję rolniczą?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Opisz izolinie wartościami ciśnienia atmosferycznego zredukowanego do poziomu
morza, znajdującymi się pod poszczególnymi rysunkami tak, aby powstały ośrodki niskiego
ciśnienia (na schemacie A) oraz wysokiego ciśnienia (na schemacie B). Scharakteryzuj
powstałe układy baryczne z uwzględnieniem charakterystycznych dla nich warunków
pogodowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić wartości ciśnienia atmosferycznego izolinii,
2) przeanalizować poszczególne układy baryczne,
3) wymienić charakterystyczne cechy oznaczonych układów barycznych,
4) scharakteryzować warunki pogodowe w określonych układach barycznych,
5) zaprezentować wykonanie ćwiczenia,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- kserokopie rysunków,
- długopis lub ołówek,
- literatura z rozdziału 6 dotycząca ciśnienia atmosferycznego.
Ćwiczenie 2
Na podstawie map klimatycznych dotyczących rozkładu temperatur powietrza na Ziemi
w styczniu i w lipcu, dokonaj analizy czynników kształtujących parametry i rozmieszczenie
temperatur na Ziemi.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować mapy klimatyczne rozkładu temperatur,
2) przeanalizować rozkład temperatur powietrza na kuli ziemskiej,
3) określić czynniki mające wpływ na ró\nice w przebiegu temperatur na tych samych
szerokościach geograficznych,
4) określić kontynenty, na których występuje największe zró\nicowanie temperatur,
5) określić czynniki, które zadecydowały o du\ym zró\nicowaniu termicznym tych
kontynentów,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
8) zapisać wnioski.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- atlas geograficzny,
- literatura z punktu 6 poradnika dla ucznia dotyczÄ…ca charakterystyki temperatur na Ziemi.
Ćwiczenie 3
Na podstawie map klimatycznych dotyczących rozkładu opadów rocznych na Ziemi
zaznacz na mapie konturowej obszary o opadach większych ni\ 1000 mm oraz mniejszych ni\
250 mm, dokonaj analizy czynników kształtujących rozmieszczenie opadów na Ziemi.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować mapy klimatyczne dotyczące rozkładu opadów rocznych na Ziemi,
2) przeanalizować rozkład opadów rocznych na kuli ziemskiej,
3) zaznaczyć na mapie konturowej obszary o opadach większych ni\ 1000 mm oraz
mniejszych ni\ 250 mm,
4) określić czynniki mające wpływ na ró\nice w przebiegu wielkości opadów na tych
samych szerokościach geograficznych,
5) określić kontynenty, na których występuje największe zró\nicowanie opadów,
6) wskazać obszary o skrajnych wartościach opadów na ziemi,
7) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
9) zapisać wnioski.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- atlas geograficzny,
- mapa konturowa świata,
- literatura z punktu 6 poradnika dla ucznia dotyczÄ…ca charakterystyki temperatur na Ziemi.
Ćwiczenie 4
Na podstawie ró\nych zródeł informacji dokonaj analizy zjawisk zachodzących
w atmosferze i hydrosferze, które mają negatywny wpływ na organizmy \ywe. Zaproponuj
sposoby ochrony przed szkodliwym wpływem tych zjawisk.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować zjawiska zachodzących w atmosferze,
2) przeanalizować zjawiska zachodzących w hydrosferze,
3) określić czynniki mające negatywny wpływ na organizmy \ywe,
4) wymienić regiony, na których występują największe zagro\enie tymi zjawiskami,
5) zaproponować sposoby ochrony przed szkodliwym wpływem tych zjawisk.
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
8) zapisać wnioski.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- atlas geograficzny,
- komputer z dostępem do Internetu,
- literatura z punktu 6 poradnika dla ucznia dotycząca zjawisk mających wpływ na
organizmy \ywe.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) sklasyfikować rodzaje meteorologii?
1 1
2) zdefiniować pojęcia: ciśnienie atmosferyczne, usłonecznienie, wiatr,
opad, wilgotność powietrza, zachmurzenie?
1 1
3) określić czynniki mające wpływ na wielkość ró\nych elementów
meteorologicznych?
1 1
4) sklasyfikować rodzaje wiatrów na Ziemi?
1 1
5) określić zró\nicowanie wielkości poszczególnych elementów
meteorologicznych na kuli ziemskiej?
1 1
6) określić rodzaje hydrometeorów?
1 1
7) scharakteryzować roczny przebieg elementów meteorologicznych na
kuli ziemskiej?
1 1
8) scharakteryzować czynniki meteorologiczne, które mają największy
wpływ na funkcjonowanie organizmów \ywych?
1 1
9) określić czynniki klimatyczne warunkujące rozwój rolnictwa?
1 1
10) zaproponować sposoby zapobiegania przed niekorzystnymi
zjawiskami meteorologicznymi dla działalności człowieka?
1 1
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
4.3. Powstawanie i klasyfikacja chmur
4.3.1. Materiał nauczania
Kondensacja pary wodnej
Para wodna obecna w powietrzu atmosferycznym przechodzi ze stanu gazowego w ciekły
lub stały w wyniku kondensacji (skroplenia  powstaje woda, resublimacji  powstają
kryształki lodu). Proces ten rozpoczyna się, gdy powietrze atmosferyczne jest nasycone parą
wodną. Taki stan występuje najczęściej przy obni\aniu temperatury powietrza a\ do
osiągnięcia temperatury punktu rosy. Punkt rosy jest to temperatura, w której aktualna
prę\ność pary wodnej staje się prę\nością pary nasyconej. Warunkiem koniecznym
kondensacji pary wodnej jest obecność jąder kondensacji. W powietrzu czystym, nawet przy
du\ym przesyceniu, nie dochodzi do skraplania pary wodnej. JÄ…drami kondensacji sÄ… silnie
pochłaniające wodę (higroskopijne) aerozole pochodzenia morskiego (kryształki soli),
antropogenicznego (pyły, dymy), zarodniki roślin i inne. Zawartość jąder kondensacji
w powietrzu jest bardzo zmienna.
W atmosferze mo\e dochodzić do zamarzania wody. Nie oznacza to jednak, \e je\eli
temperatura powietrza spadnie poni\ej 0°C, to woda wystÄ™pujÄ…ca w atmosferze bezwzglÄ™dnie
podlega zamarzaniu. Mo\e ona występować w stanie znacznego przechłodzenia (nawet do 
42°C).
Chmury
Najpowszechniej obserwowanym zjawiskiem, którego przyczyną jest skraplanie pary
wodnej w atmosferze jest powstawanie chmur. Chmura jest skupiskiem produktów
kondensacji pary takich jak krople wody i kryształki lodu lub ich mieszaniną. Chmury
pojawiają się w obszarze atmosfery, w którym proces kondensacji przewa\a nad parowaniem.
Proces powstawania chmur jest efektem obni\ania siÄ™ temperatury poni\ej punktu rosy, co
w atmosferze ponad powierzchnią podło\a jest mo\liwe dzięki ochładzaniu adiabatycznemu.
Ochładzanie to pojawia się podczas wznoszenia mas powietrza na skutek konwekcji,
turbulencji, ścierania się mas w strefach frontalnych i oddziaływań orograficznych (przepływ
powietrza nad łańcuchami górskimi).
Bezpośrednie przyczyny powstawania chmur wią\ą się ze zjawiskami, które prowadzą do
wznoszenia się powietrza w górę. Powszechnym zjawiskiem jest konwekcja, czyli
uporządkowany, pionowy ruch mas powietrza. Podczas słonecznej pogody niektóre obszary
nagrzewają się intensywniej od innych, a tym samym nierównomiernie nagrzewa się
przylegające do nich powietrze. Tworzą się cieplejsze masy powietrza wynoszone w górę na
zasadzie siły wyporu. Unoszące się i ochładzające powietrze na pewnej wysokości osiąga
poziom temperatury punktu rosy i rozpoczyna siÄ™ proces kondensacji pary wodnej. Poziom
kondensacji pary wodnej wyznacza te\ wysokość, na której znajduje się podstawa chmury.
Udział w procesie tworzenia się chmur mają równie\ wielkoskalowe ruchy powietrza.
W wyniku ruchów określonych jako wślizgowe w obszarze frontów atmosferycznych formują
się chmury o znacznej rozciągłości poziomej, których podstawa zazwyczaj określa poło\enie
powierzchni frontowej. Ruchy wślizgowe towarzyszą głównie frontom atmosferycznym
w ni\ach barycznych. Nazwa wielkoskalowe pochodzi od tego, \e w porównaniu
z objętościami powietrza obejmowanego przez ruchy konwekcyjne, te zachodzą w du\o
większych obszarach troposfery.
Kolejnym procesem tworzenia się chmur są ruchy falowe, które pojawiają się na styku
dwóch warstw ró\niących się temperaturą i wilgotnością. Gdy przemieszczają się one wobec
siebie, jedna nad drugą, w obszarze wzajemnych oddziaływań fizycznych powstają
zaburzenia falowe o znacznej długości i amplitudzie. Faliste wznoszenie powoduje, \e na
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
wierzchołkach fal powietrze ochładza się adiabatycznie, doprowadzając do kondensacji pary
wodnej (w części opadającej fali powietrze ogrzewa się i nie pojawiają się tutaj produkty
kondensacji). Z tego powodu chmury pojawiające się jako następstwo ruchu falowego
odznaczają się występowaniem na przemian fragmentów jaśniejszych, przez które prześwituje
niebo, oraz fragmentów ciemniejszych i bardzo gęstych, przybierających kształty wałów,
pasów itd. Podobny wygląd mają te chmury, których powstanie jest spowodowane orografią
terenu. Chmury tego typu mogą się formować przy intensywnym przepływie powietrza nad
pasmem górskim. Wtedy ruch falowy ma charakter wymuszony.
Turbulencyjne mieszanie powietrza, oznaczające gwałtowne, chaotyczne ruchy
wydzielonych objętości powietrza, tak zwanych turbulonów, zachodzące przy powierzchni
Ziemi, jest te\ przyczyną powstawania chmur, głównie warstwowych, rzadziej warstwowo-
-kłębiastych.
Chmury posiadają ró\ną budowę. Mogą składać się z ró\nych produktów kondensacji
pary wodnej i występować na ró\nych wysokościach. Odmienny mo\e być równie\
mechanizm ich powstawania. BiorÄ…c pod uwagÄ™ kryterium fizycznej budowy chmur,
wyró\nia się chmury jednorodne i mieszane. Do chmur jednorodnych zaliczyć mo\na chmury
wodne (zbudowane wyłącznie z kropelek wody) oraz chmury lodowe (zbudowane
z kryształków lodu). Wielkość kropel wody w chmurach jest ró\na. Ich rozmiary uzale\nione
są od warunków, w jakich dana chmura się tworzy i w jakim stadium rozwoju się znajduje.
W początkowym stadium rozwoju chmury, średnice kropel wody z reguły przekraczają
0,05 mm, a w końcowym mogą dochodzić nawet do 5 mm. Chmury lodowe zło\one są
wyłącznie z kryształków lodu. W porównaniu z chmurami wodnymi są on znacznie ubo\sze
w wodę. Chmury mieszane, jak sama nazwa wskazuje, zawierają zarówno kropelki wody jak
i kryształki lodu. Ich niejednorodna budowa fizyczna sprzyja powstawaniu opadów
atmosferycznych.
Kolejnym kryterium podziału chmur są wysokości, na jakich notuje się ich
występowanie. Wyró\niamy tutaj chmury niskie, średnie i wysokie. W zale\ności od
warunków termicznych panujących w troposferze oraz od wysokości, na jakiej zalega jej
górna granica, wysokości powstawania chmur są ró\ne w ró\nych szerokościach
geograficznych. KlasyfikacjÄ™ takÄ… przedstawia tabela 2.
Tabela 2. Klasyfikacja chmur ze względu na wysokość ich występowania.[opracowanie własne]
Piętro Rodzaj chmury Strefa geograficzna
Nazwa polska Nazwa łacińska Międzyzwrotnikowa Umiarkowana Polarna
Pierzaste Cirrus (Ci)
Wysokie Kłębiasto- Cirrocumulus
-pierzaste Cc) 6 17 km 5 13 km 3 7 km
Warstwowo- Cirrostratus (Cs)
- pierzaste
Średnie Średnie - kłębiaste Altocumulus
(Ac)
2-8 km 2-7 km 2-4 km
Åšrednie- Altostratus (As)
- warstwowe
Warstwowe- Nimbostratus
-deszczowe (Ns)
Niskie Kłębiasto- Stratocumulus 2 km 2 km 2 km
-warstwowe (Sc)
Niskie warstwowe Stratus (St)
Chmury o Kłębiaste Cumulus (Cu) chmury rozbudowane w kierunku pionowym
budowie Kłębiaste Cumulonimbus rozwijają się od około 0,4 km do górnej troposfery
pionowej deszczowe (Cb)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Cechą pozwalającą na rozró\nienie rodzin chmur jest poprawne określenie wysokości ich
podstawy. Chmury wysokie, zlokalizowane sÄ… w tych najwy\szych partiach, a ich cechÄ…
szczególną jest to, \e na ogół promienie słoneczne przez nie przebijają. Nie sposób pomylić
tej rodziny chmur z \adną inną. Biaława zasłona nieba z przebijającymi promieniami
słonecznymi mo\e mieć postać delikatnych włókien lub pasm i wtedy mamy do czynienia
z typowym Cirrusem (Ci). Je\eli są widoczne wyraznie zaznaczone płaty (bez cieni) lub
fragmenty układające się w regularne zmarszczki lub soczewki, to ten rodzaj chmur określa
się jako Cirrocumulus (Cc). Zasłona wysokich chmur o gładkim, jednolitym kształcie
nazywana jest Cirrostratusem (Cs). Chmury wysokie nie dają opadów.
Równie\ mo\na odró\nić chmury z rodziny niskich, mających nisko lokującą się
podstawę i charakteryzujących się pionowym rozciągnięciem w atmosferze. Są to przede
wszystkim chmury z rodzaju Cumulus (Cu) i Cumulonimbus (Cb). Chmura Cu ma wyraznie
zaznaczone kształty. Jej podstawa ma zwykle ciemne zabarwienie, a boki i wierzchołek są
białe. Cechuje ja zmienność kształtów we właściwym jej cyklu rozwoju. Najpiękniejsze Cu
powstają podczas słonecznej pogody i pojawiają się zwykle w drugiej połowie dnia. Bardziej
rozwinięte chmury kłębiaste mogą powodować przelotne opady. Chmury Cb powstają wtedy,
gdy proces pionowego rozwoju Cu obejmie większą warstwę troposfery, w wielu
przypadkach a\ do jej górnych granic. Chmura taka ma du\ą rozciągłość pionową, a tak\e
i poziomÄ…. Od podstawy jest ciemno zabarwiona i robi grozne wra\enie, gdy pojawia siÄ™ jako
zwiastun nadchodzÄ…cej burzy. Intensywne ruchy pionowe w tej chmurze powodujÄ…
powstawanie opadów o du\ym natę\eniu, a pojawiająca się przy tym stratyfikacja ładunków
elektrycznych jest przyczyną błyskawic i wyładowań atmosferycznych.
Wśród występujących na naszym niebie chmur stosunkowo łatwy do identyfikacji jest
Stratus (St) jest to chmura o bardzo niskiej podstawie, czasem sięgającej poziomów
wierzchołków wy\szych budynków i niewielkich wzniesień (w wy\szych górach wierzchołki
są wtedy całkowicie niewidoczne). Występowanie jej czyni wra\enie pokrycia nieba mleczną
zasłoną, niepozwalającą na przenikanie promieni słonecznych. Występowaniu tej chmury
towarzyszą zwykle mało intensywne opady drobnych kropel deszczu. Tego typu chmurę
niską mo\na przeciwstawić innej, zwanej Nimbostratusem (Ns). Tworzy ona równie\ nisko
rozpostartÄ…, nieprzenikliwÄ… warstwÄ™, o wyraznej ciemnoszarej barwie. Ciemna barwa oraz
długotrwałe i intensywniejsze opady odró\niają rodzaj Ns od St. W grupie chmur niskich jest
tak\e klasyfikowany Stratocumulus (Sc). Jest to chmura trudna do rozró\nienia i łatwo ją
pomylić z Ns, czy którąś z rodziny chmur średnich. Jednak jej wyró\nikiem jest warstwowa
budowa z wyraznie zaznaczonych płatów, brył, walców itp. uło\onych regularnie
w przestrzeni. Chmura ta daje bardzo rzadko opady.
Chmury z rodziny średnich powstają w wyniku ewolucji i podnoszenia podstawy chmur
warstwowych i kłębiastych. W pierwszym przypadku rozwija się Altostratus (As), w drugim
Altocumulus (Ac). Altostratus to szara lub niebieskawa warstwa chmur w formie zasło ny lub
płata, pokrywająca całkowicie lub częściowo niebo. Altocumulus ma strukturę bryłową.
Widzialność
Jest wskaznikiem przezroczystości atmosfery, jest określana w kierunku poziomym.
Charakteryzuje odległość, z jakiej, przy danym typie pogody, obserwowany obiekt jest
widoczny, zakładając, \e obserwator ma przeciętny wzrok. Widzialność pozioma zale\y od:
- czynników geograficznych czyli ukształtowania powierzchni i pokrycia terenu,
przezroczystości atmosfery uzale\nionej od ilości występujących w powietrzu cząstek
ciał stałych i ciekłych, ilości produktów kondensacji pary wodnej, które powodują
głównie rozpraszanie światła,
- zespołu czynników fizycznych,
- zespołu czynników psychofizycznych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Zjawiska atmosferyczne
Wszystkie zjawiska atmosferyczne dzieli siÄ™ na cztery grupy:
 hydrometeory to zjawiska związane z obecnością wody w stanie stałym lub ciekłym,
kropelki wody lub kryształki lodu mogą opadać lub unosić się w atmosferze, mogą być
osadzane na powierzchni Ziemi lub przedmiotach znajdujÄ…cych siÄ™ na niej, do
hydrometeorów zalicza się: deszcz, śnieg, m\awkę, krupy śnie\ne, pył diamentowy, grad,
mgłę, rosę, szron, szadz i gołoledz, opis tych hydrometeorów zamieszczono
w poprzednim rozdziale poradnika,
Fot. 1. Grad Fot. 2. Mgła
[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/t]
 litometeory to drobne stałe cząsteczki unoszące się w atmosferze, mogą być pochodzenia
naturalnego lub antropogenicznego, ich przykładami są: zmętnienie opalizujące  jest to
zawiesina drobnych cząstek nadająca powietrzu wygląd opalizujący, zmętnienie pyłowe
jest to zawiesina składająca się z pyłów lub cząsteczek mineralnych uniesionych przez
wiatr, dymy  powstają w wyniku spalania surowców energetycznych oraz wiry pyłowe 
wirujące cząsteczki pyłu uniesione z powierzchni Ziemi.
Fot. 3. Zmętnienie[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/t]
 elektrometeory to kategoria zjawisk klimatycznych związana ze zmianą koloru, kształtu
bądz świeceniem materii, zachodzących przy udziale procesów elektrycznych, do
elektrometeorów zalicza się takie zjawiska jak: zorza polarna  zjawisko świetlne
występujące w wysokich warstwach atmosfery, przybierające postać pasm i łuków,
powstaje wskutek elektrycznie naładowanych cząsteczek emitowanych przez Słońce na
rozrzedzane gazy atmosfery, burza  wyładowania elektryczności atmosferycznej,
przejawiające się błyskiem oraz trzaskiem, błyskawica  zjawisko świetlne towarzyszące
nagłemu wyładowaniu elektryczności atmosferycznej, ognie świętego Elma  rodzaj
wyładowania elektrycznego elektrycznego słabym natę\eniu, związany ze spływem
ładunków elektrycznych w powietrze z wysoko wzniesionych, spiczastych przedmiotów,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Fot 4. Burza [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Lightning_NOAA.jpg]
 fotometeory kategoria zjawisk klimatycznych, związana ze zmianą koloru, kształtu bądz
świeceniem materii, wskutek refrakcji fal świetlnych w atmosferze, do fotometeorów
zalicza się takie zjawiska jak: halo, wieniec, tęcza, zostały one omówione w rozdziale
311 [23].O1.02.
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak przebiega proces kondensacji pary wodnej?
2. Co to jest punkt rosy?
3. Jak powstajÄ… opady atmosferyczne?
4. Jak klasyfikuje się chmury według ró\nych kryteriów?
5. Jakie wyró\nia się typy przebiegu opadów atmosferycznych?
6. Jakie są typy opadów atmosferycznych?
7. Jak klasyfikuje siÄ™ zjawiska meteorologiczne?
8. Czym ró\nią się hydrometeory od litometeorów?
9. Co to jest widzialność?
4.3.3. Ćwiczeniea
Ćwiczenie 1
Na podstawie rysunku, rozpoznaj rodzaje chmur wpisując ich nazwę polską i łacińską
pod odpowiednim numerem (w tabeli). Wstaw w tabeli wysokości, na jakich występują
rozpoznane chmury, umieszczajÄ…c charakterystyczne dla niej cechy.
Lp. Nazwa polska Nazwa łacińska Wysokość Cechy charakterystyczne
występowania
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
Rysunek do ćwiczenia 1
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) ustalić rodzaj rozpoznanych chmur,
2) wpisać nazwy rozpoznanych chmur do tabeli,
3) ustalić wysokości występowania chmur z podziałem na strefy geograficzne,
4) scharakteryzować rozpoznane rodzaje chmur,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
 międzynarodowy atlas chmur  atlas skrócony,
 karty pracy z przygotowanÄ… tabelÄ… odpowiedzi oraz wydrukiem rysunku,
 długopis lub pióro,
 literatura z rozdziału 6 dotycząca rodzajów chmur.
Ćwiczenie 2
Na podstawie opisu rozpoznaj osad atmosferyczny.
1. Powstaje w wyniku resublimacji pary wodnej na wychłodzonych powierzchniach.
Osad - & & & & & & & & & & & & & &
2. Tworzy się w wyniku zamarzania przechłodzonych kropelek wody niesionych przez
wiatr.
Osad - & & & & & & & & & & & & & &
3. Tworzy się przy kontakcie ciepłego powietrza z chłodną powierzchnią w dodatnich
temperaturach.
Osad - & & & & & & & & & & & &
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać rodzaj osadu atmosferycznego,
2) zaprezentować wykonane ćwiczenie ustnie lub pisemnie,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
3) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- literatura z rozdziału 6 dotycząca cech osadów atmosferycznych,
- arkusz z treścią zadania.
Ćwiczenie 3
Oceń poprawność poni\szych zdań. Zdanie prawdziwe oznacz literą P, jeśli zdanie jest
fałszywe, oznacz je literą F. Je\eli stwierdzisz, \e zdanie jest fałszywe, wytłumacz swój
wybór i sformułuj zdanie poprawnie.
Zdania:
1. Pojawienie się mgły gwarantuje ujemną temperaturę w ciągu dnia.
2. Inwersja termiczne wywołuje zjawisko gwałtownego wirowania powietrza.
3. Chmura jest skupiskiem produktów kondensacji pary wodnej.
4. Stratocumulus to chmury średnie-warstwowe.
5. Do chmur jednorodnych zaliczamy chmury deszczowe, śniegowe, lodowe i burzowe.
6. Główną przyczyną tworzenia się mgieł jest ocieplenie powietrza powy\ej temperatury
punktu rosy.
7. Opady o małym natę\eniu, drobne określa się mianem m\awki.
8. Ze względu na czas trwania i intensywność opadów mo\na dokonać ich klasyfikacji na
ciągłe, przelotne, krótkotrwałe i znikome.
9. Prawdopodobieństwo wystąpienia opadów określa się jako stosunek liczby godzin
z opadami do wysokości opadów w miesiącu lub w roku.
10. Natę\enie opadu jest to wysokość opadu spadłego w ciągu jednostki czasu powiększona
o gęstość tego opadu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać analizy przeczytanych zdań,
2) określić poprawność lub niepoprawność zdań,
3) wyjaśnić wybór,
4) sformułować zdanie poprawne (w przypadku decyzji, \e zdanie jest błędne),
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- literatura z rozdziału 6 dotycząca opadów i osadów atmosferycznych,
- zeszyt,
- długopis lub pióro.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić proces tworzenia się chmur?
Ä„% Ä„%
2) dokonać klasyfikacji chmur według ró\nych kryteriów ?
Ä„% Ä„%
3) wyjaśnić powstawanie opadów atmosferycznych?
Ä„% Ä„%
4) określić rodzaje opadów atmosferycznych?
Ä„% Ä„%
5) scharakteryzować typ przebiegu opadów atmosferycznych?
Ä„% Ä„%
6) wyjaśnić proces tworzenia się mgły?
Ä„% Ä„%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
7) dokonać klasyfikacji zjawisk meteorologicznych?
Ä„% Ä„%
8) wyjaśnić pojęcie widzialności?
Ä„% Ä„%
9) wyjaśnić pojecie punktu rosy?
Ä„% Ä„%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
5. SPRAWDZIAN OSIGNIĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do ka\dego zadania dołączone są 4 mo\liwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\y błędną odpowiedz zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\ jego rozwiązanie
na pózniej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
8. Na rozwiÄ…zanie testu masz 25 min.
Powodzenia!
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
ZESTAW ZADAC TESTOWYCH
1. Badaniem właściwości wód na Ziemi oraz oddziaływaniem na otaczające środowisko
zajmuje siÄ™
a) hydrologia.
b) klimatologia.
c) geologia.
d) geomorfologia.
2. Dział hydrologii zajmujący się badaniem jezior oraz innych zbiorników wodnych to
a) glacjologia.
b) kriologia.
c) potamologia.
d) limnologia.
3. Nauka badającą oddziaływania między organizmami \ywymi a cyklem hydrologicznym to
a) hydrogeologia.
b) oceanografia.
c) ekohydrologia.
d) paludologia.
4. Oddziaływaniem powierzchniowej warstwy Ziemi na atmosferę zajmuje się meteorologia
a) planetarnej warstwy granicznej.
b) mezoskalowa.
c) synoptyczna.
d) dynamiczna.
5. Fazą obiegu, która następuje po opadzie a poprzedza odpływ podziemny jest
a) retencji.
b) infiltracji.
c) kondensacji.
d) saturacji.
6. Czasowe zatrzymanie wody na danym obszarze nosi nazwÄ™
a) retencji.
b) infiltracji.
c) kondensacji.
d) saturacji.
7. Sublimacja jest to
a) przejście wody ze stanu gazowego w stan ciekły.
b) pochłanianie ciepła z otoczenia przez ciała stałe.
c) oddawanie ciepła do otoczenia przez ciała stałe.
d) przejście wody z fazy stałej w gazową.
8. Wzrost temperatury powietrza
a) powoduje spadek ciśnienia.
b) powoduje wzrost ciśnienia.
c) nie ma wpływu na zmiany ciśnienia.
d) powoduje utrzymanie się stałych wartości ciśnienia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
9. Wiatry wiejące z du\ą regularnością kierunkową i czasową to
a) huragany.
b) bryza.
c) pasaty.
d) widzialność.
10. Usłonecznienie jest to
a) sumą promieniowania bezpośredniego i rozproszonego.
b) czas, w którym promieniowanie bezpośrednie dochodzi do powierzchni terenu.
c) ilość energii, która dociera do Ziemi bezpośrednio ze Słońca.
d) maksymalne natę\enia promieniowania bezpośredniego i pośredniego.
11. Wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza temperatura
a) maleje o 1°C/100 m.
b) rośnie w postępie geometrycznym.
c) roÅ›nie 0,6°C/100 m.
d) maleje o 0,6°C/100 m.
12. Najwięcej energii cieplnej otrzymują stoki o ekspozycji
a) północnej.
b) południowej.
c) wschodniej.
d) zachodniej.
13. Stosunek ciśnienia pary wodnej zawartej aktualnie w jednostce objętości powietrza do
maksymalnego ciśnienia pary wodnej w danej temperaturze wyra\ony w procentach to
a) wilgotność względna.
b) wilgotność bezwzględna.
c) prę\ność pary wodnej.
d) stan nasycenia.
14. Osad lodowy, powstający wskutek zamarzania silnie przechłodzonych kropelek mgły,
m\awki lub deszczu to
a) rosa.
b) szron.
c) gołoledz.
d) szadz.
15. Cirrocumulus to chmury
a) kłębiasto-pierzaste.
b) warstwowo-pierzaste.
c) warstwowo-deszczowe.
d) kłębiasto-warstwowe.
16. Chmury rozbudowane w kierunku pionowym, rozwijające się od około 0,4 km nad
Ziemią do górnej troposfery to
a) Altocumulus.
b) Stratocumulus.
c) Nimbostratusem.
d) Cumulonimbus.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
17. Krupy śnie\ne, pył diamentowy grad oraz mgła to zjawiska atmosferyczne zaliczane do
a) hydrometeorów.
b) litometeorów.
c) elektrometeorów.
d) fotometeorów.
18. Na kontakcie ciepłego powietrza z chłodną powierzchnią w dodatnich temperaturach
a) szron.
b) gołoledz.
c) rosa.
d) szadz.
19. Promieniowanie słoneczne, które decyduje o procesie fotosyntezy, przemianie materii,
a jego cykliczność wpływa na rytmikę i adaptację do warunków otoczenia to
a) promieniowanie kosmiczne.
b) promieniowanie widzialne.
c) promieniowanie podczerwone.
d) promieniowanie ultrafioletowe.
20. Niekorzystne warunki dla rozwoju rolnictwa występują w klimatach
a) górskich.
b) monsunowych.
c) umiarkowanych opadach i temperaturach.
d) podzwrotnikowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko ...............................................................................
Analizowanie zjawisk atmosferycznych i hydrologicznych zachodzÄ…cych
w przyrodzie
Zakreśl poprawną odpowiedz, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.
Nr
Odpowiedz Punkty
zadania
1. a b c d
2. a b c d
3. a b c d
4. a b c d
5. a b c d
6. a b c d
7. a b c d
8. a b c d
9. a b c d
10. a b c d
11. a b c d
12. a b c d
13. a b c d
14. a b c d
15. a b c d
16. a b c d
17. a b c d
18. a b c d
19. a b c d
20. a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
6. LITERATURA
1. Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z.: Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 2007
2. Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A.: Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii
ogólnej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002
3. Kaczorowska Z.: Pogoda i klimat. WSiP, Warszawa 1998
4. Martyn D.: Klimaty kuli ziemskiej. PWN, Warszawa 2000
5. WoÅ› A.: Klimat Polski. PWN, Warszawa 1999
6. Woś A.: Meteorologia dla geografów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997
7. http://www.geografia.com.pl/
8. http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/index.html
9. http://portalwiedzy.onet.pl/
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Przemoc seksualna wobec kobiet analiza zjawiska na przykładzie historii Kuby Rozpruwacza
Ryzyko występowania ekstremalnych zjawisk atmosferycznych
OPISOWA ANALIZA ZJAWISK MASOWYCH
Zjawiska atmosferyczne
Analiza pragmatyczna wypowiedzi Zjawisko anafory
Kopia analiza wspolzaleznosci 2 zjawisk
analiza przyrostów
ANALIZA I OCENA PLANOWANIA ZATRUDNIENIA W BADANYCH PRZEDSIĘBIORSTWACH WOJEWÓDZTWA ZACHODNIOPOMORSKIE
analizy hydrologiczne
Analiza Matematyczna 2 Zadania
analiza

więcej podobnych podstron