1. Podaj systemową definicję klimatu

Wieloletni układ charakterystycznych dla danego obszaru stanów pogody, kształtowany przepływem energii, pędu i masy w systemie atmosfera-ocean-kriosfera-litosfera-biosfera, cyrkulacją

atmosferyczną i oceaniczną oraz innymi czynnikami fizycznymi zależnymi od położenia geograficznego, rzeźby terenu, fizycznych cech podłoża

1. Jakie elementy wchodzą w skład systemu klimatycznego?

- atmosfera,

- ocean,

- kriosfera,

- powierzchnia lądów,

- biomasa.

1. Co to są „czynniki klimatotwórcze” – wymień grupy czynników kształtujących klimat Ziemii

Czynniki wpływające na klimat danego terenu

- astronomiczne,

- geograficzne,

- atmosferyczne,

- antropogeniczne,

1. Jakiego rodzaju wymuszenia klimatyczne opisuje teoria Milankovicza?

Zmiany klimatu w dziejach ziemi, hipotezy astronomiczne:

• Długookresowe zmiany kształtu orbity ziemskiej ~ 90 tys. lat

• Nachylenie osi względem płaszczyzny ~ 40 tys. Lat

• Orientacja osi obrotu ziemi względem stałych gwiazd ~26 tys. Lat

• Zmiana aktywności słońca ~11 lat

1. Jaką rolę pełnią sprzężenia zwrotne w klimacie?

• Wpływ zmian w danym elemencie systemu na inny element - „sterowanie wewnętrzne”

• okres adaptacji termicznej do zmian w systemie:

- najbardziej zmienna: atmosfera – troposfera – 1 miesiąc

- wpływ atmosfery na powierzchnię oceanów – od miesięcy do lat

- głębokie warstwy oceanu – stulecia (wymiana ciepła, pary wodnej, CO2)

- powierzchnia lądów - mało zmienna - modyfikowana przez biomasę i przez człowieka

- kriosfera

1. Narysuj schemat cyrkulacji jednokomórkowej i trójkomórkowej. W jakich warunkach na planecie powstałaby cyrkulacja jednokomówrkowa?

Cyrkulacja jednokomórkowa powstałaby na planecie, jeśli ta nie obracałaby się, cała była pokryta oceanem, nierównomiernie ogrzewana.

1. Jw.

2. Jakie zjawiska powodują redukcje promieniowania słonecznego w trakcie przechodzenia przez atmosferę?

- absorbcji przez gazy atmosferyczne (efekt cieplarniany!)

- rozproszeniu (w zależności od wielkości cząstek, na których następuje rozproszenie)

- odbiciu

1. Narysuj jak kształtuje się bilans promieniowania (wzdłuż równika) – w których obszarach jest nadwyżka promieniowania krótkofalowego w stosunku do długofalowego?

1. Oszacuj jaka ilość promieniowania jest:

- odbite od powierzchni ( albedo planetarne) 30%

- pochłonięte przez gazy 16%

- rozproszone 3%

- pochłonięte przez powierzchnię Ziemi 51%

1. Czym uwarunkowane jest istnienie sezonów (pór roku) oraz ich czas trwania w różnych strefach klimatycznych Ziemi?

Od rozkładu temperatury, opadów, ruchu obiegowego ziemi

1. Jakie czynniki kształtują cyrkulację oceanu?

Przyczyną ruchu w oceanach są:

• Wiatry (poruszają wody oceaniczne do głębokości ok. 100 m )

• zmiany temperatury

• zmiany ciśnienia nad oceanami

• zasolenie wody

1. Jaką rolę w kształtowaniu klimatu pełnią prądu oceaniczne?

- transportują ciepłą wodę od równika do biegunów

- transportują zimną wodę od biegunów do równika,

- są odpowiedzialne za procesy rozprzestrzeniania się fauny morskiej,

1. Opisz cyrkulację termohalinową

Cyrkulacja termohalinowa – globalna cyrkulacja oceanu spowodowana zmianami gęstości wody w zależności od stężenia soli i temperatury wody.

Cyrkulacja oceaniczna powoduje przemieszczanie się wód powierzchniowych ku obszarom polarnym, gdzie ulegają one ochłodzeniu. Ochładzanie to powoduje uwalnianie ciepła, które ogrzewa powietrze i sprawia, że woda staje się na tyle chłodna i gęsta aby opadła na dno oceanu. W ten sposób tworzy się nowa woda głębinowa, która zastępuje dotychczasową poprzez spychanie jej w kierunku równika. Głównymi rejonami, w których to następuje są akweny w pobliżu Labradoru i  Grenlandii w północnej części Oceanu Atlantyckiego. Woda głębinowa z Północnego Atlantyku płynie na południe przy dnie oceanu pozwalając aby cieplejsze wody powierzchniowe płynęły na północ, by zająć ich miejsce. Silne ochładzanie występuje także na Morzu Beringa na Północnym Pacyfiku, ale budowa dna morskiego uniemożliwia powstałej tam wodzie głębinowej włączenie się do cyrkulacji oceanicznej.

1. Wyjaśnij na czym polega zjawisko efektu cieplarnianego

Zjawisko podwyższenia temperatury planety powodowane obecnością gazów cieplarnianych w atmosferze. Zmiany powodujące wzrost roli efektu cieplarnianego mogą być jedną z przyczyn globalnego ocieplenia.

Efekt naturalny, prawdopodobnie zwiększony wskutek działalności człowieka.

Promienie słoneczne docierają do ziemi, powierzchnia Ziemi pochłania energię a potem emituje ją w postaci promieniowania cieplnego. Część promieniowania przenika do atmosfery, ale część zostanie pochłonięta przez gazy cieplarnianie. Podnosi się temperatura atmosfery , która wyemituje zwrotnie promieniowanie cieplne w dwa kierunki.

1. Na czym polega pośredni/bezpośredni wpływ aerozoli w atmosferze na klimat Ziemi

Bezpośredni:

- zmiana bilansu radiacyjnego (duża ilość -> zwiększenie albedo planetarnego)

- mniej promieniowania jest pochłaniane w atmosferze i mniej dociera do pow ziemi

- temp powierzchni planety może się obniżyć

Pośredni:

- wzrost zachmurzenia związany z większą ilością jąder kondensacji

- większe albedo planetarne

- mniejszy opad

1. Wyjaśnij rolę różnych typów aerozolu atmosferycznego w kształtowaniu się klimatu (np. sadza i pył mineralny)

- Duża absorbcja światła słonecznego - ocieplenie klimatu !

1. Z jakimi niekorzystnymi zjawiskami dotyczącymi zmian klimatu związany jest obserwowany wzrost grubości tropopauzy?

Jest związany bezpośrednio z ubywaniem ozonu i zwiększoną emisją gazów do atmosfery.

1. Jaka jest rola ozonu w procesach klimatycznych? Czym jest spowodowana i jakie może mieć skutki tzw. dziura ozonowa?

Ozon silnie pochłania promieniowanie nadfioletowe Słońca, zapobiega szkodliwym skutkom jego wpływu na życie biologiczne. Ozon znajdujący się w stratosferze jest czynnikiem nieodzownym do rozwoju życia na Ziemi. Większa ilość tego gazu w troposferze, tuż przy powierzchni Ziemi jest natomiast szkodliwa.

Dziura ozonowa - zjawisko spadku stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Przyczyną tworzenia się dziury ozonowej jest niszczenie ozonu w atmosferze przez freony.

Możliwe skutki:

-globalne ocieplenie

-promieniowanie ultrafioletowe przedostaje się do wody, powodując tym samym niszczenie życia organizmów wchodzących w skład planktonu, czego skutkiem jest brak pożywienia dla wielu gatunków ryb i ssaków, którym zagraża wyginięcie; 
-organizmy najbardziej wrażliwe i narażone na promieniowanie ultrafioletowe to rośliny = uszkodzony chlorofil roślinny, co w następstwie prowadzi do wyginięcia roślin; 
-wyginięcie roślin= zagrożone będą również gatunki zwierząt roślinożernych, co w następstwie łańcucha pokarmowego pociągnie za sobą zwierzęta mięsożerne oraz populację ludzką; 
-liczne choroby u ludzi,

- całkowite zniszczenie warstwy ozonu, co w rezultacie doprowadzi do biologicznej śmierci Ziemi.

1. Wymień kilka metod badania klimatu w przeszłości.

- Rekonstrukcja - wahania klimatu w różnych skalach czasowych

- Wnioskowanie o klimacie w przyszłości

- Rola wpływów antropogennych w modyfikowaniu klimatu

- Zwiększająca się amplituda wahań klimatu w różnych miejscach na Ziemi

Metody pozyskiwania informacji z czasów (pre)historycznych:

• Geologiczne

- złoża soli, gipsów i piaskowców (klimat suchy)

- pokłady węgla kamiennego (klimat ciepły i wilgotny)

- formy i osady pozostawione przez lądolody

- struktura i rodzaj gleb

- grubość osadów dennych mórz

• Biologiczne

- badanie grubości pierścieni przyrostowych drzew długowiecznych (dendrochronologia)

- kopalniana flora (temperatura)

- ilość skamielin fauny w osadach dennch

- ilość pyłków roślin w osadach dennych i odwiertach z torfowisk

• Izotopowe

- Zawartość izotopu tlenu 18O w stosunku do 16O – w odwiertach lodowych

- Metody radiowęglowe

• Archeologiczne

* Wykopaliska

- odzież

- resztki jedzenia

- rośliny uprawne

* Zapisy kronikarskie

1. Opisz trend zmian temperatur w Europie w ostatnich 150latach/w ciągu ostatniego 100o-lecia

- XI - XIII w n.e. Klimat łagodniejszy i b. suchy niż obecnie (mały zasięg lodowców, hodowla bydła na Grenlandii)

- XIV w n.e. ochłodzenie (1370 - 1440)

- XV - XVI w n.e. ocieplenie

- od połowy XVI w. silne ochłodzenie - tzw. mała epoka lodowcowa (w Polsce ochłodzenie największe w początkach XVII w)

- XVIII w. ocieplenie klimatu

- XVIII / XIX w. ochłodzenie - najniższe temperatury w latach 1800 - 1820

- XX - wzrost temperatury do połowy lat 60-tych

1. Wyjaśnij jaki wpływ na pogodę w Europie w okresie zimowym ma faza oscylacji Północnego Atlantyku (NAO)

Gdy NAO jest dodatnie, zimą w Europie jest ciepło i wilgotno, gdy ujemne, mamy do czynienia z ostrymi mrozami, ale też często z błękitnym niebem i słońcem. Inaczej jest natomiast w Kanadzie i w Stanach Zjednoczonych - dokładnie odwrotnie niż u nas. 

1. Jakie dwa komponenty (atmosferyczny i oceaniczny) tworzą zjawisko ENSO? Z jakimi zmianami pogody/klimatu związane jest jego występowanie?

- Oscylacja Południowa - zmiana ciśnienia atmosferycznego, pomiędzy wschodnią (Tahiti) i

zachodnią (Darwin) częścią Pacyfiku

- El Nino – przemieszczanie ciepłych wód oceanicznych, blokujące zimny prąd peruwiański

1. Na analizie jakich parametrów opierają się znane ci klasyfikacje klimatu?

Klasyfikacja Koppena – oparta na średnich wartościach temperatur i sumy opadów

Klasyfikacja Allisowa – uwzględni9a rozkład lądów i oceanów, strefy klimat określone na podstawie mas powietrza i przeważających kierunków wiatrów

Klasyfikacja Okołowicza – analiza opadu i temp, uwzględnia roślinność

1. Do jakiej strefy klimatycznej według Koppena/Okołowicza zaliczany jest klimat Polski?

W klasyfikacji klimatów Okołowicza klimat Polski określany jest jako umiarkowany ciepły przejściowy.

U Koppena oceaniczno-kontynentalny

1. Opisz różnice między klimatem morskim i kontynentalnym. Zilustruj schematycznymi wykresami temperaturowo-opadowymi.

Klimat morski:

- chłodne lato, łagodna zima,

- mała roczna amplituda temperatur <23⁰C

- duża wilgotność, zachmurzenie,

- opady przez cały rok, suma dość wysoka, wartości rozłożone równomiernie z przewagą w miesiącach zimowych

Klimat kontynentalny:

- upalne lato– upalne lato, mroźne zimy,

- duże amplitudy roczne temperatury > 23⁰C,

- niewielka wilgotność powietrza, małe zachmurzenie,

- niewielka liczba opadów, maksimum w miesiącach letnich.

1. Wymień główne czynniki kształtujące klimat Polski/Europy

Polski

• Położenie geograficzne (szerokość geograficzna)

• Położenie w Europie (odległość od Oceanu Atlantyckiego, Prąd Zatokowy)

• Sąsiedztwo z Morzem Bałtyckim

• Występowanie łańcuchów górskich

• Napływ na Polskę mas powietrza (przewaga cyrkulacji zachodniej)

- Spośród wszystkich czynników najważniejsze jest oddziaływanie zbiorników wodnych (Ocean Atlantycki) i obszaru lądowego (Europa Wschodnia, Azja).

Europy

• położenie geograficzne kontynentu

- Z szerokością geograficzną związane jest nasłonecznienie powierzchni lądu, długość dnia i nocy, a pośrednio rozkład temperatur, charakter gleb i roślinności.

• odległość wnętrza kontynentu od mórz i oceanów

- Sąsiedztwo mórz i oceanów wywiera wpływ na kierunki wiatrów, temperatury powietrza i wilgotności.

• topografia

1. Wymień i krótko scharakteryzuj główne cechy klimatu Polski

- Przejściowość - Polska leży w strefie klimatu umiarkowanego ciepłego, przejściowego miedzy morskim a kontynentalnym.

- Zmienność - charakterystyczne są częste zmiany pogody zarówno w cyklu rocznym, jak i wieloletnim

- Kontrastowość - W wyniku przejściowości i zmienności powstają w poszczególnych rejonach polski wyraźne różnice klimatyczne (np. wahania długości pór roku); regiony klimatyczne

1. Opisz jakiego typu masy powietrza kształtują klimat w Europie. Jaki jest ich procentowy napływ na Polskę?

Na klimat Europy zasadniczy wpływ wywierają masy powietrza, napływające zwłaszcza znad Atlantyku i masy powietrza kontynentalnego znad Azji.

Wpływ oceanicznych mas powietrza zaznacza się wyraźnie w Europie Zachodniej zimą.

Na wschodnich krańcach kontynentu przeważają z kolei wpływy kontynentalnego powietrza azjatyckiego.

1. Wyjaśnij co oznaczają główne cechy klimaty Polskiego: Przejściowość, zmienność, kontrastowość

Przejściowość klimatu Polski

- Przez Polskę przebiega granica między klimatem umiarkowanym ciepłym, wilgotnym, a klimatem borealnym, śnieżno-leśnym (wg klasyfikacji Köppena-Geigera).

- Przez terytorium Polski przechodzą również izoamplitudy roczne 20° i 23°C, wyznaczające umowne granice między klimatem oceanicznym, a kontynentalnym.

Zmienność - pory roku

- Ze względu na duże wahania pogód do opisu klimatu Polski niewystarczający jest przyjęty dla strefy umiarkowanej podział na 4 pory roku

- (Przynajmniej) dwie dodatkowe pory roku zamknięte progami temperatur 0-5°C

Kontrastowość

- W wyniku przejściowości i zmienności powstają w poszczególnych rejonach polski wyraźne różnice klimatyczne (np. wahania długości pór roku); regiony klimatyczne

1. Opisz średnioroczny rozkład temperatury nad Polską. Wskaż obszary ciepła i obszary chłodu. Wyjaśnij ich istnienie.

Średnia temperatura roczna Polski: 7 – 8. Najniższa śr. temperatura: Pojezierze Suwalskie 6 ( 180 dni okresu wegetacyjnego ).Najwyższa śr. temperatura: Nizina Śląska.

Pogórze Karpackie – powyżej 8 (220 dni okresu wegetacyjnego)

1. Wyjaśnij dlaczego w okresie letnim izotermy nad Polską charakteryzują się przebiegiem równoleżnikowym a w okresie zimowym południkowym.

W zimie układ średnich temperatur powietrza jest zbliżony do południkowego (Średnia temperatura wzrasta w kierunku zachodnim.)

W lecie układ średnich temperatur powierza jest zbliżony do równoleżnikowego. Wpływ na to ma równoleżnikowy układ krain geograficznych Polski, wysokość nad poziomem morza, promieniowanie słoneczne właściwe tym szerokościom.

1. Opisz rozkład przestrzenny rocznych sum opadów nad Polską.

Średni opad w Polsce wynosi 600 mm.

Opady atmosferyczne zależą przede wszystkim od wysokości nad poziomem morza.

- najwięcej pada w górach (1200-1500 mm)

- na wyżynach i pojezierzach – 700-800 mm,

-na nizinach wynosi tylko 450-550 mm.

1. Opisz zjawisko miejskiej wyspy ciepła: o ile stopni wyższa jest temperatura średnioroczna w obszarach miejskich od terenów pozamiejskich; jaki może być zasięg pionowy wyspy ciepła; w jaki sposób utworzenie się wyspy ciepła zależy od kierunku wiatru.

- Miasto ma wyższą temperaturę powietrza niż tereny pozamiejskie.

- Największe różnice w centrum (obszar o najwyższej zabudowie i największym zagęszczeniu ludności)

- Definicja nie jest ścisła - nie ma wyraźnie wyodrębnionej granicy pomiędzy miastem i jego otoczeniem

Pionowy zasięg miejskiej wyspy ciepła zaznacza się na ogół do wysokości kilkuset metrów (300 - 800 m)

Wzrost prędkości wiatru nie sprzyja tworzeniu się wyraźnych kontrastów termicznych pomiędzy miastem i jego otoczeniem.

Większe wartości ujawniają się przy wiatrach słabych u < 2m/s

Temperatura powietrza (średnia roczna): w mieście wyższa 0.5 – 3,0^o

1. Jak powstaje zjawisko miejskiej cyrkulacji bryzowej? Jaki ma ono związek z jakością powietrza?

Miejska cyrkulacja bryzowa spowodowana jest różnicą temperatur a w efekcie różnicą ciśnienia powietrza pomiędzy terenem zabudowanym a terenem naturalnym.

- Betonowe zabudowania miasta wolno ulegają ochłodzeniu, natomiast jego otwarte, naturalne otoczenie szybciej.

- Przy powierzchni ziemi wytwarza się prąd powietrzny od wyższego ciśnienia poza miastem do niższego ciśnienia w mieście.

- Chłodniejsze powietrze z okolic jest wsysane do wnętrza miasta i wypycha ku górze gorące, zanieczyszczone powietrze z centrum

Cyrkulacja bryzowa ma zasięg setek metrów w obrębie planetarnej warstwy miejskiej. Występuje w godzinach wieczornych i nocnych. Bardziej odczuwalna jest przy niskich prędkościach wiatrów regionalnych a największe jej natężenie przypada na okresy cisz atmosferycznych

1. Wymień czynniki od których zależy intensywność miejskiej wyspy ciepła.

Sposób i kształt zabudowy (różnice pomiędzy miastami w Europie i w USA)

- kierunek ulic i ich przewietrzanie

- zadaszenia, podcienia

- radiacyjne oddziaływanie pomiędzy budynkami

- szerokość ulic

ilość produkowanej energii (wielkość miasta, ilość mieszkańców)

- liczba i rodzaj pojazdów

- ogrzewanie mieszkań

- paleniska w kuchniach

- zrzuty ciepłej wody z przemysłu i domów mieszkalnych

- oświetlenie miasta

1. W jakim stopniu miasto modyfikuje parametry meteorologiczne i stan zanieczyszczenia powietrza. Podaj szacunkowe wielkości w %.

- Zanieczyszczenie powietrza: w mieście 5 – 25 -krotnie większe

- Promieniowanie słoneczne: w mieście 15 - 20% mniejsze

- Usłonecznienie: w mieście 5 - 15% mniejsze

- Temperatura powietrza (średnia roczna): w mieście wyższa 0.5 - 3o

- Wilgotność względna (średnia roczna): w mieście o 6% niższa

- Prędkość wiatru (średnia roczna): w mieście 20 - 30% niższa

- Liczba dni bezwietrznych: w mieście 5 - 20% wieksza

- Wielkość zachmurzenia: w mieście 5 - 10% większa

- Częstość mgieł: w mieście zimą 100% większa, w mieście latem 30% większa

- Opady atmosferyczne (suma roczna [mm]): w mieście 5 - 10% większe