Atmosfera – powłoka gazowa Ziemi, która składa się z mieszaniny gazów zwanej powietrzem. Oddziaływanie siły grawitacji powoduje, że większość powietrza znajduje się w dolnej, przypowierzchniowej warstwie Ziemi.

Skład atmosfery

Budowa atmosfery:

• TROPOSFERA (0 – 8(18)km) – temperatura obniża się wraz z wysokością (ok. 6^oC/km), zachodzą zjawiska pogodowe, znajduje się tu prawie cała woda atmosferyczna, występują silne turbulencje

• Tropopauza (8(10) – 18(20)km) – stała temperatura od -30^oC do -70^oC, występują prądy strumieniowe

• STRATOSFERA (10(20) – 45(50)km) – wzrost temperatury do około 0^oC, występuje tutaj warstwa ozonowa (20 – 25km)

• Stratopauza (45(50) – 50(55)km) – stała temperatura 0^oC

• MEZOSFERA (50(55) – 80km) – spadek temperatury od 0^oC do -100^oC, silne turbulencje

• Mezopauza (80 – 85km) – stała temperatura 0^oC

• TERMOSFERA (85 – 600 km) – wzrost temperatury od -100^oC do +500^oC, zachodzą zorze polarne, poruszają się w tej warstwie sztuczne satelity

• EGZOSFERA (powyżej 600km) – temperatura powyżej +500^oC, strefa przejściowa do przestrzeni kosmicznej

Pogoda – ogół fizycznych zjawisk, którym podlega troposfera w określonym czasie i miejscu. Pogoda ulega zmianom:

• W czasie (pogody – chwilowy stan troposfery)

• W przestrzeni (zwykle pogoda opisywana jest dla małego obszaru)

Prognozowaniem pogody zajmuje się odrębna dziedzina meteorologii - synoptyka

Główne składniki pogody:

1. Ciśnienie atmosferyczne

2. Temperatura powietrza

3. Wilgotność powietrza

4. Zachmurzenie

5. Opady i osady atmosferyczne

6. Siła i kierunek wiatru

7. Zjawiska atmosferyczne (np. burza)

8. Widzialność

Ciśnienie atmosferyczne – siła z jaką słup powietrza atmosferycznego oddziałuje na jednostkę powierzchni w wyniku swojego ciężaru. Wartość ciśnienia atmosferycznego maleje wraz ze wzrostem wysokości.

Ciśnienie atmosferyczne zmienia się także w kierunku poziomym. Zmienność ta nosi nazwę poziomego gradientu barycznego.

Ciśnienie atmosferyczne ulega ciągłym zmianom w czasie, układy baryczne rozwijają się, zanikają, przemieszczają się w różnych kierunkach. Dynamika układów barycznych warunkuje zmienność pogody na danym terytorium.

Układy baryczne:

• Wyż baryczny (antycyklon) – ośrodek o ciśnieniu wzrastającym ku środkowi układu

• Niż baryczny (cyklon) – ośrodek o ciśnieniu malejącym ku środkowi układu

• Wał baryczny

• Bruzda baryczna

• Klin baryczny

• Zatoka baryczna

• Siodło baryczne

Wiatr – poziomy, postępowy ruch powietrza. Powstaje na skutek występowania różnic ciśnienia atmosferycznego. Kierunek wiatru – strona skąd wiatr wieje. Róża wiatrów – 8 bądź 16 kierunkowa skala kierunków wiatru.

Prędkość wiatru określamy najczęściej w m/s lub w km/h. [1m/s = 3,6km/h]

Skala Beauforta – siła (prędkość) wiatru na podstawie skutków wywołanych w przyrodzie

Wiatry stałe (cyrkulacja globalna)

Cyrkulacja pasatowa

Cyrkulacja monsunowa

Bryza działa na podobnej zasadzie jak monsun, ale kierunek zmienia się w ciągu doby. Bryza dzienna odpowiada monsunowi letniemu (z morza na ląd), bryza nocna odpowiada monsunowi zimowemu (z lądu na morze).

Wiatr fenowy (w Polsce halny)

Wiatr wiejący po stronie dowietrznej jest mroźny i wilgotny. Na stoku następuje jego wyziębieniu w wyniku gradientu wilgotno-adiabatycznego (-0,6^oC/100m). Po stronie zawietrznej wiatr jest ciepły i suchy. Spadając ze stoku następuje jego ocieplenie w wyniku gradientu sucho-adiabatycznego (+1^oC/100m)

Wiatr fenowy nosi różne nazwy:

• W Górach Skalistych – chinook

• W Karpatach Płd. – astrul

Zimny wiatr spadający z gór wiosną lub jesienią nosi nazwę:

• W Górach Dynarskich – bora

• W Alpach – mistral

• W Meksyku – nortes

Gwałtowny, mroźny wiatr polarny przynoszący zawieje śnieżne nosi nazwę:

• W Ameryce Płn. – blizzard

• Na Syberii – buran, purga

Gorący wiatr pustynny przynoszący burze piaskowe nosi nazwę:

• Na Saharze – samum, harmatan

• W Australii – brickfielder

Temperatura powietrza – mierzona jest na 2m nad poziomem gruntu, w miejscu przewiewnym, izolowanym od bezpośredniego oddziaływania promieniowania słonecznego i nagrzewania od gruntu; takie warunki panują w tzw. klatce meteorologicznej.

Wilgotność powietrza – zawartość pary wodnej w powietrzu. Zależy od:

• Temperatury powietrza

• Napływających mas powietrza

• Siły i kierunku wiatru

Większa wilgotność skutkuje powstawaniem chmur, mgieł, opadów i osadów atmosferycznych.

Chmura – dostrzegalne wzrokiem, zawieszone w atmosferze, zgrupowanie kropelek wody lub kryształków lodu wytworzone na skutek kondensacji lub resublimacji pary wodnej. Powstawanie chmur wiąże się z adiabatycznym ochłodzeniem powietrza, wywołanego wznoszeniem się jego w górę.

Zachmurzenie – pokrycie nieba chmurami, zwykle określa się je ułamkiem dziesiętnym wskazującym jaką cześć nieba (w przybliżeniu) pokrywają chmury.

Chmury:

• WYSOKIE (5 – 10km):

  • Cirrus (Ci)

  • Cirrocumulus (Cc)

  • Cirrostratus (Cs)

• ŚREDNIE (2 – 5km):

  • Altocumulus (Ac)

  • Altostratus (As)

• NISKIE (do 2km):

  • Stratus (St)

  • Stratocumulus (Sc)

• O BUDOWIE PIONOWEJ (podstawa zawieszona nisko, góra wysoko):

  • Cumulus (Cu)

  • Cumulonimbus (Cb)

  • Nimbostratus (Ns)

Cirrus – pierzaste

Cumulus – kłębiaste

Stratus – warstwowe

Nimbus – deszczowe

Altus – niskie

Widzialność – stan przeźroczystości powietrza w warstwie przyziemnej określane przez podane odległości widzialnych przez obserwatora przedmiotów. Widzialność zmniejszają:

• Mgła

• Zapylenie powietrza

• Opady (w szczególności śnieżne)

• Zamglenie

Mgła – zbiorowisko produktów kondensacji pary wodnej przylegające do powierzchni Ziemi.

Mgła – widzialność pozioma < 1km

Zamglenie – widzialność pozioma > 1km

Masy powietrza – wycinki troposfery cechujące się pionowym, termicznym uwarstwieniem, określoną wilgotnością i innymi cechami nabytymi dzięki przebywaniu nad określonym typem podłoża.

Masy powietrza:

• Powietrze równikowe (PR): gorące, wilgotne, o równowadze chwiejnej, wywołuje obfite opady

• Powietrze zwrotnikowe morskie (PZm): raczej gorące, przynosi niekiedy burze

• Powietrze zwrotnikowe kontynentalne (PZk): raczej gorące, wilgotność mała, przynosi upały

• Powietrze polarne morskie (PPm): temperatura zróżnicowana, wilgotne, wywołuje opady, burze, porywiste wiatry, mgły

• Powietrze polarne kontynentalne (PPk): temperatura zróżnicowana, suche, przynosi pogodę bezchmurną, ciepłe latem, mroźne zimą

• Powietrze arktyczne morskie (PAm): zimne, wilgotne, przynosi opady, burze i porywiste wiatry

• Powietrze arktyczne kontynentalne (PAk): zimne, suche, przynosi mgły, mrozy, zachmurzenie

• Powietrze antarktyczne (nad Antarktydą): zimne i suche

Główne masy powietrza docierające do Polski w ciągu roku:

• Powietrze polarne morskie – 65%

• Powietrze polarne kontynentalne – 29%

• Powietrze arktyczne – 4%

• Powietrze zwrotnikowe morskie – 1%

• Powietrze zwrotnikowe kontynentalne – 1%

Między masami powietrza występują fronty atmosferyczne:

FRONT CIEPŁY

FRONT ZIMNY

Opady atmosferyczne – spadanie na skutek siły grawitacji cząsteczek wody w stanie płynnym lub stałym z chmury na powierzchnię Ziemi. Opady:

• Ciągłe – często długotrwałe, jednostajne, zwykle o niewielkiej lub średniej intensywności (z chmur warstwowych)

• Przelotne – intensywne i krótkotrwałe (z chmur kłębiastych)

Opady w stanie ciekłym:

• Deszcz – krople wody o średnicy > 0,5mm

• Mżawka – krople wody o średnicy < 0,5mm

Deszcz -> ulewa -> deszcz nawalny -> oberwanie chmury

Deszcz marznący i mżawka marznąca

W stanie stałym:

• Śnieg – płatki śniegowe zrośnięte ze sobą, igły lodu

• Krupa śnieżna – nieprzeźroczyste bryłki śnieżne o średnicy 2 - 5mm

• Krupa lodowa – przeświecające bryłki lodowe 5mm

• Grad – bryłki lodu o średnicy powyżej 5mm

Śnieg -> śnieżyca -> zamieć (opad wraz z silnym wiatrem)

Osady atmosferyczne:

• Rosa – krople wody powstałe poprzez kondensację pary wodnej na skutek szybkiego ochłodzenia

• Szron – osad kryształków lodu na wychłodzonym podłożu, efekt resublimacji

• Gołoledź – jednorodny osad lodowy, efekt zamarzania przechłodzonych kropelek mgły, mżawki lub deszczu na wychłodzonej powierzchni

• Szadź – szczotki i igiełki lodowe, efekt zetknięcia się przechłodzonych kropelek mgły z wyziębionymi, cienkimi przedmiotami o ujemnych temperaturach