Meteorologia.

1. Promieniowanie słoneczne, ziemi i atmosfery.

PROMIENIOWANIE SŁOŃCA jest głównym źródłem energii cieplnej na Ziemi. Słońce wysyła promienie o długości fal od milionowych części mikrometra (np. fale Rentgena) po dziesiątki km (fale radiowe).

W meteorologii rozróżnia się promieniowanie krótkofalowe (0,1 do 4,0 μ ) i długofalowe ( 4 do 120 μ). Promieniowanie słoneczne składa się w 99 % z promieniowania krótkofalowego. Promieniowanie Ziemi i atmosfery zaliczane jest do długofalowego gdyż składa się głównie z fal o długości 4 do 120 mikrometrów.

ALBEDO (łac. białość) jest to stosunek natężenia napromieniowania odbitego do natężenia napromieniowania całkowitego padającego na daną powierzchnię.
ALBEDO ZIEMI jest stosunkiem promieniowania odbitego w przestrzeń międzyplanetarną do otrzymanego przez Ziemię.
PROMIENIOWANIE POWIERZCHNI ZIEMI lub wypromieniowanie jest to oddawanie otoczeniu części energii uzyskanej od Słońca po przetworzeniu jej w długofalową energię cieplną.
BILANS PROMIENIOWANIA ZIEMI (saldo radiacyjne) jest to różnica pomiędzy przychodem i rozchodem energii drogą promieniowania.
PROMIENIOWANIE ZWROTNE ATMOSFERY jest to energia wypromieniowywana przez atmosferę w kierunku Ziemi. 

1. Masa powietrza – to wielka ilość powietrza w troposferze rozpościerająca się nad rozległymi obszarami (nad oceanami, kontynentami). Każda masa powietrza nabiera cech podłoża, nad którym zalega – dotyczy to jej temperatury, wilgotności i innych parametrów.

Masa powietrza	Skąd pochodzi?	Kiedy napływa nad Polskę?	Jaką pogodę przynosi?
Powietrze zwrotnikowe morskie (PZm)	Głównie z wyżu azorskiego	Przez cały rok	Latem bardzo obfite opady, zimą odwilże i mgły
Powietrze zwrotnikowe kontynentalne (PZk)	Z północnej Afryki i zachodniej Azji	Latem i jesienią	Latem upały i skrajnie sucho, jesienią – pogoda słoneczna i ciepła (tzw. „babie lato”)
Powietrze polarne morskie (PPm)	Znad północnego Atlantyku	Przez cały rok	Zachmurzenie i deszcze, zima odwilż, latem ochłodzenie
Powietrze Polarne kontynentalne (PPk)	Znad wschodniej Europy i Azji	Zwykle zimą i na wiosnę	Pogoda słoneczna i sucha, latem gorąco, zimą duży mróz (ale bez opadów śniegu)
Powietrze Arktyczne (PA)	Znad oceanu Arktycznego i Grenlandii	W półroczu chłodnym	Powoduje fale silnych mrozów, obfite opady śniegu, na wiosnę i jesienią - przymrozki.

1. Procesy adiabatyczne – ochładzanie się powietrza na skutek wznoszenia lub jego ogrzewania się podczas opadania, bez wymiany ciepła z otoczeniem (samoistne zmiany temperatury związane z rozprężaniem lub sprężaniem powietrza przy wznoszeniu/opadaniu).

1. Gradient sucho adiabatyczny (zmiany temperatury powietrza suchego na każde 100m wysokości) 1°C/ 100m

2. Gradient wilgotno adiabatyczny (zmiany temperatury powietrza wilgotnego na każde 100 m wysokości) 0,5°C/100m

W troposferze:

1. Spadek temperatury wraz z wysokością średnio 0,6°C/100m

2. Spadek ciśnienia atmosferycznego wraz z wysokością średnio 12,5hPa/100m

Ze względu na wysokość występowania inwersje termiczne, dzieli się na:

 - inwersje w atmosferze swobodnej (górne),

 - inwersje przyziemne (dolne). Te dwa rodzaje dzieli się dalej.

Inwersje w atmosferze swobodnej:

• osiadania – powstaje w efekcie osiadania mas powietrza w wyżu. Górne warstwy powietrza przemieszczając się w dół, sprężają się, a zatem, zwiększa się ich temperatura i w średnich wysokościach, powstaje warstwa powietrza cieplejszego niż powietrze poniżej.

• turbulencyjna – powstaje na skutek mieszania się powietrza wywołanego silnymi zawirowaniami powietrza. Zawirowania te mogą tworzyć się na nierównościach terenowych lub przy silnym wietrze.

• frontowa – występuje we frontach atmosferycznych, zwłaszcza we froncie ciepłym, gdy masa ciepłego powietrza wślizguje się na masę powietrza zimnego. Na styku tych mas, obecna jest warstwa inwersji.

• pasatowa – występuje w pobliżu zwrotników, gdzie zachodzą silne prądy zstępujące. Opadając, powietrze szybko się ogrzewa, co powoduje efekt analogiczny do inwersji osiadania.

• tropopauzy – zatrzymanie spadku temperatury z wysokością spowodowane kontaktem z cieplejszą stratosferą.

Inwersje przyziemne

• radiacyjna – powstaje podczas bezwietrznych i bezchmurnych nocy, głównie po zachodzie słońca. Po dniu podłoże i powietrze przy ziemi jest ogrzane, podłoże wypromieniowuje (stąd nazwa radiacyjne) swoje ciepło do atmosfery, szybko ochładzając się, tymczasem powietrze traci ciepło znacznie wolniej. W warstwie tuż przy powierzchni, powietrze staje się wtedy chłodniejsze niż znajdujące się ponad nim powietrze uprzednio ogrzane.

• orograficzna – charakterystyczna dla dolin górskich. Jest to pewien wariant inwersji radiacyjnej, powietrze ochłodzone w wyniku wypromieniowania ciepła z ziemi spływa ze zbocz górskich, na dno doliny

• adwekcyjna – powstaje, gdy nad wychłodzoną powierzchnię ziemi napływa cieplejsze powietrze. Warstwa powietrza granicząca z powierzchnią, ochładza się, a powietrze powyżej pozostaje ciepłe.

• śniegowa – powstaje, gdy powietrze cieplejsze ochładza się od śniegu

1. Układy baryczne niskiego i wysokiego ciśnienia.

Do głównych układów barycznych należą:

- niż - na mapach rozkładu ciśnienia zaznacza go układ zamkniętych izobar z ciśnieniem malejącym do środka

- wyż -określa go układ zamkniętych izobar z najwyższą wartością w środku układu

- zatoka niskiego ciśnienia - to obszar obniżonego ciśnienia położony między obszarami o ciśnieniu wyższym

- klin wysokiego ciśnienia – położony jest pomiędzy obszarami o ciśnieniu niższym.

Wpływ ciśnienia na warunki pogodowe:

Szybkie wahania ciśnienia informują o zbliżającej się burzy.

Stały spadek ciśnienia w ciągu dnia, przy wzmagającym się wietrze, przyniesie obniżenie temperatury (latem), lub jej wzrost (zimą).

Stały wzrost ciśnienia przez kilka kolejnych dni świadczy, że należy oczekiwać upałów i suszy (w lecie) lub mróz i bezchmurne niebo (zimą).

1. Procesy zachodzące na linii frontu ciepłego i chłodnego.

Strefa frontowa przy powierzchni ziemi dochodzi z reguły do kilkudziesięciu kilometrów szerokości, podczas gdy jej długość może wynosić tysiące kilometrów.

Ciężkie, chłodne powietrze (przesuwając się przy powierzchni ziemi) wypiera ciepłe powietrze ku górze, które ochładzając się adiabatycznie, powoduje wzrost kondensacji pary wodnej i powstawanie chmur, głównie kłębiastych. Powstaje krótki, ulewny opad atmosferyczny, któremu latem mogą towarzyszyć burze.

Ciśnienie atmosferyczne wzrasta, a temperatura szybko się obniża. Czas przemieszczania się frontu zimnego jest krótszy niż ciepłego i trwa kilka godzin.

1. Procesy krążenia wody na ziemi:

1. PAROWANIE – przejście wody w parę wodną, woda może parować ze zbiorników wodnych (np. rzeki, jeziora, morza), z gruntu lub przyjąć postać transpiracji – parowanie z powierzchni roślin i zwierząt.

2. SUBLIMACJA – przejście lodu w parę wodną.

3. KONDENSACJA – skraplane pary wodnej, powstanie chmur.

4. OPAD – może przybrać formę deszczu (o różnym natężeniu), śniegu, gradu; wyróżniamy opad na zbiorniki wodne (głównie z oceanu i morza, 80% opadów) i na lądy (20% opadów).

5. RESUBLIMACJA – przejście pary wodnej w lód (z pominięciem fazy ciekłej).

6. SPŁYW POWIERZCHNIOWY – spływ po powierzchni Ziemi zgodnie z siłą grawitacji.

7. INFILTRACJA – przesiąkanie wód powierzchniowych w podłoże (przy skałach przepuszczalnych).

8. SPŁYW PODZIEMNY - spływ wody pod powierzchnia Ziemi (po skałach nieprzepuszczalnych).

9. ZAMARZANIE – przejście wody w lód.

10. TOPNIENIE – przejście lodu w stan ciekły (wodę).

Nie wszystkie wody tworzące hydrosferę biorą udział w tym obiegu, ma bowiem miejsce zjawisko zwane retencją (to czasowe wyłączenie wody z obiegu).

Retencja naturalna to „uwięzienie” wody w postaci:

- lodowców

- wieloletniej zmarzliny

- wód głębinowych

- śniegu

Retencja sztuczna – wywołana przez człowieka – przez budowę zbiorników retencyjnych, regulację rzek, pobór wody itd.

1. Podział chmur ze względu na wysokość występowania:

1. Chmury WYSOKIE – występują na wysokości 6-12 km.:

- pierzaste (Cirrus, Ci)

- pierzasto-kłębiaste (Cirrocumulus, Cc)

- pierzasto-warstwowe (Cirrostratus, Cs)

1. Chmury ŚREDNIE – występują na wysokości 3-6 km.:

- kłębiaste średnie (Altocumulus, Ac)

- warstwowe średnie (Altostratus, As) – opad drobnego deszczu lub śniegu.

1. Chmury NISKIE – występują na wysokości 0-3 km.:

- warstwowo-deszczowe (Nimbostratus, Ns) - ciągły opad deszczu lub śniegu.

- warstwowo-kłębiaste (Stratocumulus, Sc) - niekiedy niewielkie opady deszczu.

- warstwowe (Stratus, St) - często mżawka lub śnieg ziarnisty.

1. Chmury O BUDOWIE PIONOWEJ – występują przeważnie na poziomie chmur niskich, lecz mogą się rozbudowywać wyżej.:

- kłębiaste (Cumulus, Cu) - te rozbudowane pionowo dają małe lub umiarkowane opady deszczu.

- kłębiasto-deszczowe (Cumulonimbus, Cb) - zwykle intensywne, czasami gwałtowne opady deszczu, śniegu, gradu; opadom towarzyszą wyładowania elektryczne (burze).

1. Rodzaje opadów atmosferycznych:

Rodzaje opadów atmosferycznych ze względu na stan skupienia:

1. Opad kropelek wody – deszcz

2. Opad kryształków lodu – śnieg

3. Opad nieforemnych bryłek lodu grad

Rodzaje opadów atmosferycznych ze względu na ich genezę:

1. KONWEKCYJNE – spowodowane silnym nagrzaniem podłoża i występującymi (wznoszącymi) ruchami ciepłego powietrza.

2. FRONTALNE – wywołane przemieszczaniem się mas powietrza, związane z frontami atmosferycznymi.

3. OROGRAFICZNE – związane z urozmaiconą rzeźbą terenu (efekt fenowy).

Opady atmosferyczne mogą występować w różnych formach. Może to być:

1. Mżawka – opad złożony z kropel o średnicy mniejszej od 0,5mm,

2. Deszcz – opad kropel o średnicy większej niż 0,5mm,

3. Śnieg – opad kryształów lodu (płatki śniegowe maja różny kształt i wielkość),

4. Krupy śnieżne – opad białych („śnieżnych”) ziaren lodowych o średnicy od 2 do 5mm,

5. Grad – opad nieforemnych bryłek lodu o średnicy powyżej 5mm, występujących w ciepłej porze roku.

1. Jak powstaje wiatr halny?

1.Aby powstał halny niezbędna jest bariera górska.

2.Wilgotne powietrze unosi się w górę stoku w stronę niżu.

3.Po stronie dowietrznej przy powierzchni jest 15°C.

4.W wyniku wznoszenia powstają chmury.

5.Wilgotne powietrze ochładza się o 0,6°C/100m.

6.Po osiągnięciu poziomu kondensacji powstają opady.

7.Po stronie zawietrznej suche powietrze opada w dół stoku.

8.Pozbawione wilgoci powietrze ociepla się o 1°C/100m.

9.Wieje suchy, ciepły wiatr – HALNY.

1. Klimat – to charakterystyczny dla danego obszaru przebieg pogody, ustalony na podstawie wieloletnich obserwacji.

Czynniki niemeteorologiczne wpływające na pogodę i klimat:

1. SZEROKOŚĆ GEOGRAFICZNA – decyduje o wielkości, długości nasłoneczniania i koncie padania promieni słonecznych (wpływa na temp. Powietrza i ciśnienie atmosferyczne).

2. ROZKŁAD LĄDÓW I OCEANÓW – różnice w nagrzewaniu są przyczyną zróżnicowania klimatu w zakresie temperatury powietrza, wilgotności powietrza i opadów atmosferycznych (klimat morski i kontynentalny).

3. ODLEGŁÓŚĆ OD MORZA – wpływa na rozkład temp i opadów (np.: i dalej od morza, tym mniej opadów i większe amplitudy temperatury).

4. WYSOKOŚĆ NAD POZIMEM MORZA – wraz z wysokością zmienia się temp. powietrza, ciśnienie atmosferyczne i wielkość opadów atmosferycznych.

5. UKSZTAŁTOWANIE POWIERZCHNI – może ograniczać lub ułatwiać przepływ powietrza (wpływa na kierunek i prędkość wiatru), góry mogą stanowić barierę dla przepływających mas powietrza, ekspozycja stoku wpływa też na temperaturę mas powietrza.

6. PRĄDY MORSKIE – wpływają na temperaturę i wilgotność powietrza terenów przyległych – ciepłe prądy morskie powodują wzrost temperatury i wilgotności, a zimne są przyczyną ochłodzenia i zmniejszenia wilgotności powietrza.

7. SZATA ROŚLINNA – na obszarach o bujnej roślinności zmiany temperatury i wilgotności powietrza są łagodniejsze niż na obszarach o roślinności skąpej.

8. DZIAŁALNOŚĆ CZŁOWIEKA – na terenach zurbanizowanych obserwuje się zmiany albedo (inna powierzchni niż naturalna), większe jest zanieczyszczenie atmosfery (czego skutkiem może być efekt cieplarniany, Miejska Wyspa Ciepła, dziura ozonowa, smog, kwaśne deszcze).

Czynniki meteorologiczne wpływające na pogodę i klimat:

1. MASY POWIETRZA – od rodzaju masy powietrza znajdującej się nad określonym obszarem zależy temperatura i wilgotność powietrza.

2. FRONTY ATMOSFERYCZNE - ich przemieszczanie się powoduje opady (odmienne dla frontu ciepłego i chłodnego).

3. UKŁADY BARYCZNE – zarówno stałe jak i sezonowe układy baryczne (wyżowe i niżowe), mają wpływ na krążenie powietrza na Ziemi , wiatry.