METEOROLOGIA

REGUŁA RODEWALDA- jeżeli prognozujemy położenie centrum w stosunku pozycji (ostatniej obserwacji) z odstępem czasu nie większym niż 6h z V i K, to położenie centrum leży w okręgu o promieniu 1/3 przebytej drogi przez ten czas. PRAWO BUYS-BALLOTA- stojąc na półkuli N plecami do wiatru, najniższe ciśnienie ma się po lewej ręce nieco do przodu, a najwyższe po prawej ręce nieco do tyłu. ALBEDO- % stosunek ilości promieniowania odbitego do ilości promieniowania padającego (śnieg świeży 70-80%, ciemna gleba 15-20%).

VIRGO- występuje w chmurach Sc dające strugi opadów, który nie dociera do ziemi.

HALO-charakterystyczne dla Cs- są to tak jakby kręgi rozbłyskujące wokół słońca. Promienie słoneczne rozczepiają się na tych chmurach ponieważ są one złożone z kryształków lodu. WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA- f=e/E*100% (prężność aktualna/prężność max.) Prężność max jest funkcją temp. WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA- jest to gęstość pary wodnej w powietrzu. wyrażana liczbą gramów pary wodnej zawartej w 1m³ powietrza. PRĘŻNOŚĆ PARY WODNEJ- para wodna jak każdy gaz wywiera ciśnienie cząsteczkowe w powietrzu i jest wyrażana w hPa. WILGOTNOŚĆ WŁAŚCIWA- stosunek masy pary wodnej zawartej w danej objętości powietrza do całej masy powietrza wilgotnego w tej samej objętości. TEMPERATURA PUNKTU ROSY - temp do której należy ochłodzić powietrze przy stałej prężności pary wodnej aby stała się ona równa prężności pary nasyconej. KONWERGENCJA- są to ruch mas powietrza, w tym miejscu wzrasta V wiatru i zmiana kierunku na skutek gradientu gdy ląd i przylądek są wysokie i górzyste to efekt ten się potęguje. DYWERGENCJA- rozbieżność strug powietrza związane z ruchem poziomym i pionowym powietrza, ruch ten możliwy jest wtedy gdy są różnice ciśnień. KONWEKCJA- pionowy ruch gęstościowy nagrzane od powierzchni powietrze unosi się wzrasta temp powoduje wzrost objętości, która powoduje że masa o objętości Q, zajmuje teraz objętość Q+∆Q. Powoduje to unoszenie się ogrzanego powietrza. KLIMAT-całokształt warunków pogodowych charakterystyczny dla danego obszaru lub miejsca, kształtujący się pod wpływem położenia geogr. i właściwości fiz. tego obszaru, określony na podstawie wieloletnich obserwacji.

POGODA, stan atmosfery ziemskiej w danym miejscu i czasie, określony przez zespół elementów (ciśnienie, temperatura i wilgotność powietrza ) i zjawisk (opady atmosf., zachmurzenie, mgła, burze).

MGŁA-zawiesina b. małych (o średnicy poniżej 0,05 mm) kropelek wody w przyziemnej warstwie powietrza, zmniejszająca widzialność poniżej 1 km; powstaje wskutek kondensacji pary wodnej zawartej w atmosferze. M. RADIACYJNA- powstają w wyniku ochłodzenia podłoża i przyległych do niego warstw powietrza przez wypromieniowanie ciepła. Powstanie tych mgieł sprzyjają: bezchmurna pogoda, duża wilgotność powietrza w warstwie przyziemnej, chłodna i wilgotna powierzchnia gleb- wieczorem, stały wiatr o prędkości 1-3m/s. M. ADWEKCYJNA- powstają w wyniku ocieplenia chłodnego podłoża przez ciepłe masy powietrza. Mgły te powstają podczas ruchu powietrza zwrotnikowego w wyższe szerokości geogr. Poprzez ruch ciepłego i wilgotnego powietrza znad lądu nad chłodną powierzchnię morza lub ruchu ciepłego powietrza morskiego nad chłodną powierzchnię lądu oraz z przemieszczaniem się powietrza z ciepłego obszaru morza nad chłodne. MGŁY UJŚCIOWE- powstają u wybrzeża wattowego w czasie odpływu, słońce ogrzewa osuchy i tworzą się mgły.

ZAMGLENIE, zawiesina mikroskopijnych (o średnicy mniejszej od 0,1 mm) kropelek wody w przyziemnej warstwie powietrza, powstająca wskutek kondensacji zawartej w nim pary wodnej; podczas z. widzialność; jest zmniejszona, lecz wynosi więcej niż 1 km. DYMIENIE MORZA-nad ciepłą wodą (ok. 0C0napływa zimne powietrze (tp=-15C) powstają słupy różnej gęstości, mikro krople przechłodzonej wody.

CHMURY- zbiór drobnych kropel wody lub kryształków lodu zawieszonych w swobodnej atmosferze powstałe w wyniku kondensacji pary wodnej. Podział pod wzgl budowy: wodne, mieszane, lodowe, pod wzgl mech powst konwekcyjne, wznoszenie wślizgowego, falowe, orograficzne. CH WARSTWOWE- tworzą się gdy powietrze powoli unosi się ze znaczną składową poziomą lub gdy wyst inwersja.

CH KŁĘBIASTE- tworzą się na prądach konwekcyjnych. CH PIERZASTE -powstają wysoko gdzie jest mało pary wodnej. CH FALOWE- tworzą się gdy na górnej granicy warstwy inwersyjnej ścierają się mające przeciwne kierunki, poziome prądy powietrza.

C. ATMOSFERYCZNE- ciśnienie słupa powietrza, sięgającego górnej granicy atmosfery, jakie wywiera on na znajdujące się pod nim powierzchnię. Zmniejsza się wraz z wysokością w postępie geometrycznym. STOPIEŃ BARYCZNY- wielkość zmienna ciśn na jedn wysokości lub wys na jaką należy się wznieść aby ciśnienie zmniejszyło się o jednostkę. Jest odwrotnie proporcjonalny do ciśn i wprost proporcjonalny do temperatury. IZOBARA -linia na mapie pogody i klim. lub na diagramie aerologicznym, łącząca punkty o jednakowej wartości ciśnienia atmosf. zmierzonej w tym samym czasie i sprowadzonej do jednego poziomu, zwykle do poziomu morza; również linia łącząca punkty o tej samej wartości średniej ciśnienia atmosf.; i. przedstawiają rozkład niżów i wyżów atmosferycznych. IZOLINIA -linia na mapie lub wykresie łącząca punkty o jednakowych wartościach elementu czy wskaźnika lub natężenia bądź czasu występowania zjawiska; np. izobara, izohipsa, izoklina. IZOTERMA linia na mapie pogody lub mapie klim. łącząca punkty o takiej samej wartości temperatury powietrza w tym samym czasie.

ZATOKA NISKIEGO CIŚNIENIA, obszar obniżonego ciśnienia atmosf. wciśnięty w obszar podwyższonego ciśnienia; stanowi zwykle peryferyjną część niżu atmosferycznego; na mapie pogody przedstawiają ją izobary w kształcie litery U lub V.

KLIN WYSOKIEGO CIŚNIENIA, obszar podwyższonego ciśnienia atmosf., znajdujący się między 2 obszarami obniżonego ciśnienia; stanowi zwykle peryferyjną część wyżu atmosferycznego; na mapie pogody przedstawiają go izobary w kształcie litery U. Zob. też zatoka niskiego ciśnienia. NIŻ ATMOSFERYCZNY, niż baryczny, obszar niskiego ciśnienia atmosf., w którym ciśnienie maleje ku środkowi tego obszaru; na mapie pogody jest objęty zamkniętymi izobarami; cyrkulacja atmosfery w n.a. ma charakter cyklonalny (cyklon). WYŻ ATMOSFERYCZNY, wyż baryczny, obszar podwyższonego ciśnienia atmosf., w którym ciśnienie wzrasta ku środkowi obszaru, osiągając maks. wartość w centrum obszaru (tzw. centrum wyżu); na mapie pogody objęty jest zamkniętymi izobarami; cyrkulacja atmosfery w w.a. ma charakter antycyklonalny (antycyklon). MŁODY NIŻ- kąt między frontami 30-70˚, wycinek ciepły dochodzi do centrum układu, nie ma śladów procesji okluzji, ciśn nadal intensywnie spada, przemieszcza się wolniej niż fala. Kierunek poruszania jest równoległy do izobar do ciepła. NIŻ DOJRZAŁY- amplituda fali rośnie, wycinek ciepły tworzy kąt ostry, dociera do centrum układu, są już widoczne oznaki okluzji. NIŻ ZOKLUDOWANY- duża śr dominującą rolę odgrywa front zokludowany, wycinek ciepłu nie dociera do środka układu (SE peryferie ukł). Występuje moment najniższego ciś w układzie, V przemieszczania kilkanaście węzłów, front może być równoległy do izobar.

WIATR- to poziomy uporządkowany ruch powietrza wywołany gradientem ciśnienia. SIŁA CORIOLISA- V kątowa każdej masy na ziemi są równe natomiast V liniowa jest różna.

W. GEOSTROFICZNY- występujący przy prostoliniowym lub zbliżonym do prostoliniowego kształcie izobar w średnich i wysokich partiach troposfery. Działają na niego dwie siły- gradient ciśn barycznego i Coriolisa powoduje ruch w kierunku niższego ciśnienia. W. GRADIENTOWY- ruch cząsteczek powietrza, na które działają siły gradientu ciśn barycznego, Coriolisa i odśrodkowa. W. RZECZYWISTY- ruch cząsteczek powietrza będącym wynikiem działania gradientu ciśn, sił odśrodkowej i Coriolisa oraz tarcia. W. PRZYWODNY- odchyla się o kąt α w stronę ciśn niższego. α=15-20 nad morzem α=40-50 nad lądem.

MASA POWIETRZA- to liczące setki i tysiące km przestrzenie atmosfery różniące się pomiędzy sobą właściwościami fizycznymi. Tworzą się w wyniku przekazywania charakterystycznych cech podłoża znajdującym się nad nim powietrzu. CIEPŁA MASA POWIETRZA- masa powietrza napływająca nad chłodny obszar stopniowo ochładza się. Procesowi temu towarzyszy powstawanie chmur Si i Sc, wzrost wilgotności względnej powietrza, opady mżawki lub słabego deszcz, mgły adwekcyjne.

CHŁODNA MASA POWIETRZA- masa nadpływająca nad ciepły obszar stopniowo się ogrzewa. Wiąże się z tym wzrost chwiejności i rozwoju konwekcji termicznej. Powstają Cu i Cb -latem a zimą Cu i Sc. Opady są przelotne ale ulewne lub opady burzowe o dużym natężeniu. PAK-tworzy się nad lądem Arktyki zima temp: -40C do -30C wilgotność wzg 60%, lato temp: -25C do 15C wilgotność wzg 60%, powietrze b. przezroczyste. PAM- nad obszarami mórz arktycznych o temp <0C, zima -kilkanaście C, wil wzg 80%; lato temp -kilka C do -2C, wilg wzg 80%; znakomita przezroczystość. PPK- formuje się w strefach umiarkowanych obu półkul nad lądami: zima temp b. niska, powietrze b. suche; lato wysokie do 70C też dość suche. PZK-szer. Subtropikalna i zwrotnikowa największy obszar E-A-A: lato temp >40C; zima 20-22C; słaba przezroczystość silne zapylenie. PZM- nad oceanami: temp wody 20-28C tem powietrza podobna, wilgotność 80-85%, dobra przezroczystość. PR- formuje się nad Ameryką śr, płd część M. Karaibskiego, basenem Amazonki, Atlantykiem, tem niższa od PZm wilg 90-100%, przezroczystość dość dobra.

FRONTY-Jest to strefa przejściowa pomiędzy dwoma masami powietrza różniącymi się warunkami termicznymi.

F. CIEPŁY- znajduje się na czele cieplejszej masy powietrza napierając na chłodniejsze masy. CIŚN I WIATR- z pojawieniem się Ci i Cs ciśn spada powoli a potem szybko. Wzrasta wiatr, kierunek zależy od przebiegu izobar w zatoce wzdłuż osi która zalega podchodzący front. Po przejściu frontu ciśn stabilne. WIDZIALNOŚĆ- przy przechodzeniu f spada (przed nim m. frontowe a za nim m. adwekcyjne. TEMPERATURA- podczas zbliżania f temp wzrasta powoli po f brak większych zmian temp. NIEBEZPIECZEŃSTWA- obniżona widzialność przez opady deszczu lub śniegu, w zimie może być gołoleć.

F. ZIMNY- znajduje się na czele chłodnej masy powietrza napierając na ciepłe masy. CIŚN I WIATR- podczas zbliżenia się do f ciśn maleje po przejściu natychmiast rośnie. Vw podczas zbliżania się f wzrasta (porywista) po przejściu Vw wzmaga się. WIDZIALNOŚĆ- przed f jest zazwyczaj obniżona po przejściu jest słaba przez opady.

F. OKLUZJI- powstaje gdy w wyniku zwykle szybciej przemieszczającego się f chłodnego nastąpi jego połączenie z f ciepłym. WIATR- wiatr na N skręca w prawo, a na S w lewo Vw maleje po przejściu tego f.

F. ZOKLUDOWANY- w obu rodzajach okluzji klin ciepłego powietrza jest wypychany do góry od strony wycinku ciepłego. W tym ciepłym powietrzu w miarę wypychania go przez powietrze chłodne mogą wystąpić chmury i opady. Pogoda w tym f może mieć cechy wspólne f ciepłego i chłodnego.

CYKLON TROPIKALNY- zmącenie tropikalne, który charakteryzuje się b. silnymi wiatrami do 12B. Mało śr ukł niskiego ciśn z zamkniętymi izobarami. Gradienty w ct mogą być b. duże i dlatego gradientem może być Vw. Max Vw 160-180m/s. TWORZENIE- gdy temp w oceanie >26˚C; powietrze napływające musi być wilgotne (min 70%) dość ciepłe; nad wodę musi nadpłynąć chłodniejsze powietrze o 1-1,5˚C.

STADIUM ROZWOJU- s formowanie się CT: pogłębianie się spadku ciśn w ZT do 1000hPa, powstaje oko CT, - I stadium młodego CT: postępuje dalszy spadek ciśn i wzrost siły wiatru, w. huraganowy tworzy zwarty pierścień wokół oka, zachmurzenie i opady w wąskich spiralach pasmach; - II s młodego cyklony: -trwa od momentu spadku ciśn atmo- brak równowagi. W huraganowy nie musi występować, nie jest duży (w sztormowy 50 Mm, zachmurzenie 100m); -s dojrzałe: spadek ciśn, w centrum ustaje, wzrost max Vw ustaje, rozprzestrzenienie się CT na dużą powierzchnię (może być w tym stadium do kilku dni); -s zamierania: początkowo dość szybki , później wolny wzrost ciśn, wiatr słabnie, rozpad spiralnego zachmurzenia, zanik oka nad lądem.

RUCH CT

RÓWNIKOWY- cyklon porusza się ku zachodowi ze stałą niewielka składowa północną (na półkuli S odwrotnie). V ruchu jest niewielka 5-11w. na tym odcinku widać spore niezdecydowanie cyklonu, może zwolnić lub przyspieszyć, a kierunek jego ruchu też nie jest jednoznaczny.

POŁUDNIKOWY- rozpoczyna się od momentu gdy składowa N ruchu zaczyna przeważać nad składową W, kończy się gdy składowa E zaczyna przeważać nad składową N. Punkt ten znajduje się w miejscu w którym to cyklon przekracza oś grzbietu wysokiego ciś. V rośnie do 20 w, jest bardziej zdecydowany.

POLARNA- na tym odcinku cyklon porusza się na ogół ku NE lub SE zwiększając V do 40-50w.

LINIE SZKWAŁÓW- są to nie frontalne pasma burz o szer kilkudziesięciu km i o dł kilkuset km. Istnieją one znacznie dłużej niż ich pojedyncze elementy. L.S tworzą się w systemie wilgotnego SW przenosu dolnej troposfery i suchego przenosu E górnej troposfery. Składa się wyłącznie z Cb. Przemieszczają się z E na W. POGODA- niebo zachmurzone. Widoczne są wyładowania atmos, ulewne deszcze. Wiatr 9-10B. Fala zaczyna wzrastać. Widzialność 100-200m. Wyraźne ochłodzenie o 3-4C. Mogą występować trąby powietrzne.

ZMĄCENIE TROPI- stanowi przestrzeń kilku tysięcy km² pola nie uporządkowanego zachmurzenia, składającego się z chmur o budowie pionowej, znajdujących się w różnych stadiach rozwoju. Średnica pojedynczych Z.T. osiąga 1,0-1,3° tj. 60-80Mm. Trwałość ZT jest różna. Przeciętnie trwa 2-3 doby. POGODA - charakteryzuje się całkowitym zachmurzeniem występowaniem przelotnych opadów o zróżnicowanym natężeniu. Wiatr słaby, umiarkowany 3-5°B. poza strefami opadowymi widzialność jest dobra. Występują również tymczasowe mgły. Duża ilość chłodnych opadów powoduje spadek temp powietrza i wody. Występujące prądy słabną i ZT rozmywa się.

FALE WSCHODNIE- stanowią zmącenie atmos skali synoptycznej. Rozmiary dł 700-900Mm. Osie poruszają się ze E na W z V ok. 400 Mm na dobę. Pogoda związana jest z przechodzącą FW jest uzależniona od części fali przechodzącej w danym obszarze. POGODA- przednia część występuje pogoda słoneczna, bezchmurna czasami niewielkie zachmurzenie (N=1-2) przez Cu hum bez opadów, dobra widzialność, wiatr NE; -przed nadejściem osi grzbietu fali wiatr słabnie skręca na N oraz pojawia się zachmurzenie Ci i niekiedy Ac niżej chmury Cu med. Mogą być opady przelotne - obniżające widzialność; -po przejściu osi grzbietu fali zachmurzenie wzrasta do dużego, intensywne opady i burze którym towarzyszą szkwały. Opady są przelotne. Chmury główne to Cu con i Cb. Po za strefą szkwałów wiatr skręca do SE; -dalej od osi grzbietu fali występowanie opadów i ich natężenie maleje. Powłoka chmur poprzerywana są widoczne Ac, As, Cc i Ci. Wiatr zmienia się z SE na E. W przedniej części fali powietrze przemieszcza się wykazując występowanie składowej kierunku skierowanej w stronę niższych szerokości.

BURZE TROPIKALNE- stanowi zmącenie mikroskalowe. Związane są z silną chwiejnością atmosfery w strefie międzyzwrotnikowej. BT nie występują w strefach niskiego zalegania inwersji pasatowej. Pojawiają się rzadko w tej strefie- tylko wtedy jeśli bardzo silny prąd wznoszący zdoła przebić warstwę IP i okresowo zniszczyć jej strukturę na większej przestrzeni. POGODA- występowanie Cb, tw>26˚C, duża wilgotność, opady, wiatr 8-9B, słaba widzialność.

STREFA MSZ-pogoda jest pochmurna. Obserwuje się zachmurzenie zmienne, od N=6-7 Tworzą je na głównie Cb. Opady są częste gróbokropliste na ogół bardzo intensywne, ograniczające widzialność 100m. Opadom towarzyszą burze z bardzo intensywnymi wyładowaniami atmosferycznymi i silnymi szkwałami. Mogą występować krótkotrwałe zamglenia. Temp wynosi 26-30°C. Wilgotność 90-100%.

MONSUNY- główną przyczyna pojawienia się ich są sezonowe zmiany ciśn na d Azją, Afryką i wodami oceanów oraz ruch wyżu podzwrotnikowych i międzyzwrotnikowej strefy obniżonego ciśn. MONSUN LETNI- związany jest z pochmurną pogodą z obfitymi opadami, dużej wilgotności oraz temp. Powstaje w wyniku cyrkulacji z morza nad ląd (SW). MONSUN ZIMOWY- niebo jest pogodne a opady skąpe. cyrkulacja z lądu nad morze (NE)

POŁÓWKA ŻEGLOWNA- zmiana kierunku wiatru odwrotnie do ruchu wskazówek zegara (wiatr skręca w lewo) wskazuje tą stronę.

POŁÓWKA NIEBEZPIECZNA- zmiana kierunku wiatru zgodnie z ruchem wskazówek zegara (wiatr skręca w prawo) wskazuje tą stronę.

ZNAJDOWANIE SIĘ NA TORZE CT-stały kierunek i wzrost V wiatru oraz spadek ciśnienia

TYLNA POŁÓWKA CT- ciśnienie rośnie

PRZEDNIA POŁÓWKA CT- ciśnienie maleje (na półkuli S kierunek wiatru odwrotny)

Równowaga atmosfery

Powietrze cieplejsze jest mniej gęste od powietrza chłodniejszego, mniej gęste znaczy lżejsze - z tego faktu wynika że powietrze cieplejsze w otoczeniu powietrza chłodniejszego unosi się gdyż jest od niego lżejsze.

Z drugiej strony, powietrze chłodniejsze jest bardziej gęste od powietrza cieplejszego, bardziej gęste znaczy cięższe - z tego faktu wynika że powietrze chłodniejsze w otoczeniu powietrza cieplejszego opada gdyż jest od niego cięższe.

Aby określić stan równowagi atmosfery musimy znać aktualny (pionowy) gradient termiczny - określa on jak szybko ochładza się atmosfera w danych warunkach.

Wyróżnia się trzy stany równowagi atmosfery:

-stan równowagi stałej (atmosfera stabilna)

występuje kiedy aktualny gradient termiczny jest mniejszy od wilgotno adiabatycznego (0,5 st. C / 100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 0,3 st. C na 100 m wzniesienia; w takich warunkach każda paczka powietrza i tego suchego i tego wilgotnego stanie się ostatecznie chłodniejsza od otoczenia i zacznie opadać (brak warunków do konwekcji).

-stan równowagi względnej

występuje gdy aktualny gradient termiczny jest pośredni między sucho adiabatycznym (1 st. C / 100 m) a wilgotno adiabatycznym (0,5 st. C / 100 m) - wynosi np. 0,6 st. C / 100 m. Taki stan atmosfery jest najczęściej spotykany. Wnoszenie nienasyconego powietrza w tym stanie najczęściej powoduje front atmosferyczny lub topografia terenu (góry) jeśli powietrze to jest dostatecznie wilgotne, na pewnym poziomie staje się nasycone - dochodzi do kondensacji, powstają chmury (opady). Taki proces często powoduje letnie burze i opady.

-stan równowagi chwiejnej (atmosfera niestabilna)

występuje jeśli aktualny gradient termiczny jest większy od sucho adiabatycznego (1 st. C / 100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 1,2 st. C / 100 m. Każdy blok powietrza w tym stanie atmosfery będzie się stale unosić, gdyż zawsze będzie cieplejszy od otoczenia. Taki stan atmosfery najczęściej ma miejsce w warstwie atmosfery przy powierzchni ziemi w upalny i słoneczny dzień.

Procesy prowadzące do powstania równowagi chwiejnej:

-ogrzewanie powietrza od gruntu - słońce ogrzewając grunt ogrzewa powietrze przy nim zalegające, a to powoduje, że powietrze ciepłe znajduje się w dolnej warstwie atmosfery poniżej chłodnego.

-ciepła adwekcja przy gruncie - napływ ciepłego powietrza nad dany obszar powoduje podwyższenie temperatury przy powierzchni ziemi.

-chłodna adwekcja w wyższych warstwach atmosfery - napływ chłodnego powietrza w górne warstwy atmosfery powoduje, że powietrze jest tam chłodniejsze od tego poniżej.

Procesy prowadzące do powstania równowagi stałej

-ochłodzenie z wypromieniowania - występuje podczas spokojnych i bezchmurnych nocy, kiedy powietrze przy gruncie ochładza się szybciej niż warstwy powyżej (na skutek wypromieniowania ciepła) i w rezultacie chłodniejsze powietrze zalega przy gruncie.

-chłodna adwekcja przy gruncie - napływające zimne powietrze powoduje szybszy spadek temperatury przy gruncie niż na większych wysokościach.

-ciepła adwekcja w górnych warstwach atmosfery - kiedy ciepłe powietrze napływa na wyższe warstwy atmosfery i powoduje podwyższenie temperatury na większych wysokościach (podczas gdy poniżej temperatura jest niższa).

obszar wysokiego ciśnienia: 1 - powietrza powoli opada; 2 - przy powierzchni ziemi wiatry wieją zgodnie z ruchem wskazówek zegara

obszar niskiego ciśnienia : 1 - wiatry wieją w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, 2 - powietrze wznosi się i ochładza, często tworzą się chmury

Powietrze w obszarze wysokiego ciśnienia ulega kompresji i ociepla się podczas opadania, a to przeciwdziała powstawaniu chmur (niebo zazwyczaj jest bezchmurne). Jednak warunki te nie przeszkadzają formowaniu się mgły. W obszarze niskiego ciśnienia sytuacja jest dokładnie odwrotna.

Mechanizmy odpowiedzialne za pionowe ruchy w atmosferze:

Przepływ w niżach ma charakter zbieżności poziomej masy (konwergencji), a w wyżach - rozbieżności (dywergencji). Ponieważ masy powietrza zbiegają się w centrum niżu musi więc istnieć mechanizm usuwania nadmiaru masy i odpowiednio w wyżu - mechanizm uzupełniający niedobór masy. Mechanizmami tymi są właśnie wielkoskalowe ruchy pionowe, wstępujące w niżach i zstępujące w wyżach.

Efekt cieplarniany:

Efekt cieplarniany (naturalny), jest zjawiskiem korzystnym dla kształtowania warunków życia na Ziemi. Szacuje się, że podnosi on temperaturę powierzchni o 20 - 34°C. Średnia temperatura naszej planety wynosi 14 - 15°C. Gdyby efekt cieplarniany nie występował, przeciętna temperatura Ziemi wynosiłaby ok. -19°C

Powstawanie chmur:

Większość chmur tworzy się w wyniku adiabatycznego ochłodzenia gdy powietrze wznosi się rozpręża i ochładza. Głównymi przyczynami pojawiania się chmur w atmosferze są:

-konwekcja termiczna,

-wymuszone wznoszenie się powietrza przy przepływie przez bariery górskie,

-zbieżność (konwergencja) linie prądów,

-wymuszone wznoszenie się powietrza wzdłuż powierzchni frontalnych.

Wilgotność względna:

Najwyższa wilgotność względna (stosunek prężności pary wodnej znajdującej się aktualnie w powietrzu w danej temperaturze do prężności pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze) występuje tu, podobnie jak w całej Polsce, w chłodnej porze roku, zwłaszcza zimą, gdy średnia miesięczna wilgotność względna przekracza 90%. Najsuchszym okresem roku jest maj i czerwiec - wtedy średnia miesięczna wilgotność względna spada poniżej 70%.

Nasza atmosfera działa jak szklarnia:

Ogrzewanie się szklarni następuje w wyniku ograniczenia ucieczki ciepłego powietrza, czyli ograniczeniu konwekcyjnej i turbulentnej wymiany ciepła. Promienie słoneczne nagrzewają grunty w szklarni, co z kolei ociepla powietrze w środku pomieszczenia. Temperatura powietrza wzrasta, ponieważ jest ono "uwięzione" w szklarni, w przeciwieństwie do warunków zewnętrznych, gdzie ciepłe powietrze swobodnie miesza się z zimnym. Można to łatwo zademonstrować, otwierając okno w szklarni, co prowadzi do szybkiego spadku temperatury. Szklarnia działa głównie poprzez zapobieganie konwekcji; atmosferyczny efekt cieplarniany funkcjonuje z kolei poprzez ograniczenie wypromieniowania.

Globalna cyrkulacja atmosfery

Rozkład stałych ośrodków barycznych przy powierzchni Ziemi powoduje krążenie powietrza w różnych szerokościach geograficznych, co nazywamy globalną cyrkulacją atmosfery. Na Ziemi wyróżniamy następujące strefy cyrkulacji powietrza atmosferycznego: międzyzwrotnikową, dwie strefy umiarkowanych szerokości geograficznych, dwie strefy okołobiegunowe

cyrkulacja GLOBALNA ATMOSFERY

Mamy 3 komórki cyrkulacyjne:

1) komórka Harleya - generowana czynnikami termicznymi (cyrk. termiczna),

2) komórka Ferrela - komórka wymuszona istnieniem dwóch pozostałych,

3) komórka polarna - generowana termicznie

La Nimo - związany z passatami. Wiatry te spychają masy wody w kierunku zach (Australia). Występuje różnica poziomów wody, przy zachodnich wybrzeżach Ameryki obniża się poziom wody - w wyniku czego bogate w subst odżywcze wody głębinowe są wynoszone ku górze

El Nimo - z jakiegoś powodu nie występują passaty, woda się nagrzewa, powstaje „niż” co powoduje silne wiatry i opady deszczu.

Przyczyną cyrkulacji w atmosferze jest różnica temperatury, co pociąga za sobą różnicę ciśnień. Aby zaistniała cyrkulacja musi istnieć pionowy gradient ciśnienia (siła), dopiero potem ma znaczenie siła Coriolisa.

Prądy morskie to prądy gęstościowe, gdyż w całości różnią się zarówno temperaturą jak i zasoleniem

Prąd Kanaryjski - zimny (woda bardzo zasolona z Atlantyku dopływa do Portugali, zatapia się i wynosi do góry zimne wody głębinowe, dlatego powstaje ten zimny prąd)

El Nino powiązane z globalną cyrkulacją atmosfery:

Nino i towarzysząca temu zjawisku zmiana cyrkulacji w atmosferze nad tropikalną częścią Pacyfiku (oscylacja południowa) tworzy ze względu na swój zasięg i powtarzalność przyczynę zmienności klimatu o globalnym znaczeniu. Jej reperkusje w postaci anomalii występujących w odległych regionach geograficznych (tzw. telekoneksje) wynikają ze znaczących zmian w wymianie ciepła i wilgoci, a nawet w składzie powietrza, np. CO2 , które wywołuje pojawienie się ciepłych lub chłodnych wód na Pacyfiku.

Para wodna ochładza naszą planetę:

Antarktyda, pomimo, że pokryta zmrożoną wodą, pod względem opadów jest pustynią taką jak Sahara W ciepłym powietrzu wilgotność może sięgać nawet kilku procent, co jest szczególnie widoczne w rejonach równikowych, gdzie wilgotne, przesycone wodą gorące powietrze unosi się do góry, ochładza, a para wodna się skrapla i spada w postaci obfitych opadów deszczu.

Co wpływa na 30% albedo planety ziemi:

-zlodowacenie ma duży wpływ na klimat,

-CO2 emitowane przez wulkany i pył wulkaniczny doprowadziły do ogrzania się planety i stopienia lodowców

- Zachmurzenie również wpływa na albedo Ziemi. Ilość i rozmieszczenie chmur zależy od temperatury, wilgotności i obecności aerozoli w atmosferze, a także od topografii terenu

Czy klimat ziemi ma wpływ na bilans energetyczny?

Ziemia i atmosfera są w stanie równowagi określonej przez energię dostarczaną przez Słońce oraz emitowaną przez Ziemię w kosmos.

BILANS ENERGETYCZNY

- to co Ziemia zyskuje i to co traci musi się zbilansować

ZIEMIA

Zyski:

Absorpcja fal krótkich (45), Promieniowanie zwrotne (88)

Straty:

Emisja fal długich (104), Przewodnictwo turbulencyjne (5), Ciepło utajone (24)

ATMOSFERA

Zyski:

Absorpcja fal krótkich (25), Absorpcja fal długich (100), Ciepło utajone (24), Przewodnictwo turbulencyjne (5),

Straty:

Emisja fal długich do podłoża (88), Emisja fal długich w przestrzeń kosmiczną (66),

PRZESTRZEŃ MIĘDZYPLANETRANA

Zyski:
Promieniowanie odbite krótkofalowe (30), Uchodzące promieniowanie długofalowe (70),

Straty:

Dochodzące promieniowanie słoneczne (100)

Przyczyny zmian w bilansie energetycznym:

a) powody naturalne (kształt orbity)

- może zmienić się kąt nachylenia osi Ziemi,

- może zmienić się położenie osi Ziemi (póki co skierowana jest w stronę gwiazdy pn),

b) zmiany w albedo (naturalne i antropogeniczne)

- pożary,

- pokrycie planety lodem,

c) działalność człowieka (uprzemysłowienia związane z emisja gazów)

Jeżeli temperatura ciała wrasta to wzrasta też ilości promieniowania

Promieniowanie, którego źródłem jest energia cieplna ciała, nazywamy promieniowaniem temperaturowym lub cieplnym. Powstaje ono na skutek nieustannego ruchu cząsteczek ciała promieniującego. Każde nagrzane ciało promieniując energię obniża swoją temperaturę i jeżeli nie będziemy uzupełniali strat tej energii na skutek promieniowanie, to temperatura ciał promieniującego obniży się po pewnym czasie do temperatury otoczenia.

Ustali się zatem równowaga pomiędzy ilością energii wypromieniowanej a ilością energii pochłoniętej przez to ciało w jednostce czasu. Aby więc ciało wysyłało więcej energii niż pochłania, temperatura ciała promieniującego musi być wyższa od temperatury otoczenia.

Przepływ cyklonalny na półkuli północnej:

W strefie tej, szczególnie na półkuli północnej, rozwija się najintensywniejsza działalność cyklonalna, wywołując ogromną zmienność kierunków wiatru i w konsekwencji dużą zmienność typów pogody.

Podczas bryzy chmury tworzą się nad lądem:

Rozwój chmur konwekcyjnych związanych z bryzą morską następuje podczas wstępujących ruchów powietrza, zaś ich zanikanie podczas ruchów zstępujących, zwłaszcza nad morzem.

Czy układy baryczne spowodowane są przez niże lub wyże?

Podstawowymi układami barycznymi są niże (powietrze przemieszcza się do środka układu - konwergencja) i wyże (powietrze przemieszcza się od środka układu ku jego peryferiom - dywergencja).

Tropikalna strefa konwergencji a bieguny?

Obszar jest charakteryzowany przez ruchy pionowe ciepłego powietrza przywiewanego przez wiatry pasatowe.

Biegun północny znajduje się na Oceanie Arktycznym, a południowy na Antarktydzie. Ze względu na niewielkie nachylenie osi ziemskiej do osi obiegu wokół Słońca, promienie słoneczne padają na bieguny pod niewielkim kątem, co uniemożliwia ich znaczne ogrzanie. Nawet w czasie dni polarnych, mimo wydłużonej ekspozycji na promieniowanie Słońca, temperatura nie podnosi się znacząco z uwagi na wysoki współczynnik odbicia promieni słonecznych od lodu i śniegu.

Podstawa chmur to najniższa wysokość widzialnej części chmury. Podstawa chmur jest podawana w metrach, stopach (ponad powierzchnią ziemi), lub podawane jest ciśnienie, na którym znajduje się podstawa chmury.

Siły wywołujące wiatr:

Promieniowanie słoneczne jest podstawową siłą napędową procesów wywołujących wiatr, ale istnieją też inne, nie mniej ważne siły:

Siła poziomego gradientu ciśnienia - jest skutkiem poziomych różnic ciśnienia i wywołuje wiatr.

Siła grawitacji - wywołuje pionowe różnice ciśnienia. Jest ona stała na danej wysokości.

Siła Coriolisa - ruch obrotowy Ziemi wywołuje zmiany w kierunku wiatru. Zjawisko to jest znane również jako efekt Coriolisa.

Siła tarcia - ma niewielkie znaczenie w wyższych warstwach atmosfery, jednak im bliżej powierzchni Ziemi, tym jej rola rośnie.

Siła odśrodkowa - obiekt poruszający się po okręgu doznaje efektu działania siły zewnętrznej.

Jakie są chmury w stanie równowagi:

W stanie równowagi chwiejnej - Konwekcja powoduje przemieszczanie powietrza ku górze, gdzie następuje kondensacja i tworzenie się kropel wody. Uwalniane jest przy tym ciepło utajone, co dodatkowo wzmaga konwekcję. Może się wtedy utworzyć wysoko wypiętrzony Cumulonimbus

Wiatru półkule:

Wskutek działania siły Coriolisa wiatry te są odchylane na półkuli północnej w prawo (wiatry północno-wschodnie), a na półkuli południowej w lewo (wiatry południowo-wschodnie).

Jakie są różnice i podobieństwa między parą wodną a chmurami?

Chmury powstają wskutek kondensacji pary wodnej w krople wody w atmosferze. Ochładzanie zmniejsza zdolność powietrza do zatrzymywania pary wodnej. Dalsze ochładzanie poniżej tzw. temperatury punktu rosy powoduje nasycenie (saturację), po której następuje kondensacja.

Jeżeli temperatura powietrza pozostaje stała, odparowanie wody do powietrza spowoduje spadek wilgotności powietrza i wzrost temperatury punktu rosy.?

Fałsz. Jeśli odparujemy wodę do powietrza nastąpi wzrost wilgotności powietrza i przy stałej temperaturze musi nastąpić spadek temperatury punktu rosy.

Cały styczeń świeci słońce We wrocku. Ziemia absorbuje dochodzące promieniowanie słoneczne. Dlaczego nie wzrasta sukcesywnie maksymalna temp. Powietrza?

Temperatura nie wzrasta tak bardzo ponieważ jest mniejszy kąt padania promieni słonecznych i wiatr wieje przez co następuje cyrkulacja powietrza

Jest lekka/ ostra zima we wrocku. Jest o wynik: konwekcji, adwekcji ciepłego powietrza, przewodnictwa promieniowania?

Adwekcji chłodnego powietrza, dlatego że wiatr wieje od chłodniejszego powietrza do cieplejszego co powoduje ochłodzenie cieplejszego powietrza ponadto ten typ adwekcji może prowadzić do występowania prądów zstępujących.

Przy powierzchni ziemi zalega powietrze chłodne, górą napływa chłodne. Jaka równowaga ustali się w atmosferze?

Równowaga stała

SIŁA CORIOLISA:

- jeśli cząstki powietrza zaczynają się przemieszczać z różnymi prędkościami liniowymi, to obserwator widzi zakrzywiony ruch cząstek

Siła Coriolisa - działa zawsze prostopadle do wektora prędkości

Im większa prędkość tym a_SC większa zależy ona również od szerokości geograficznej.

Na równiku SC nie istnieje im bliżej biegunów tym większa wartość SC.

Główne źródło energii na ziemi:

Słońce to najbliższa nam gwiazda, stanowi jednocześnie główne źródło energii docierającej na naszą planetę. Jest to centralne ciało całego Układu Słonecznego i najjaśniejszy obiekt na naszym niebie.

Bryza morska związana z niżem czy wyżem?

Zatem bryza dzienna (bryza morska) wieje znad morza na ląd. Natomiast w nocy woda oddaje ciepło wolniej niż ląd, dlatego cisnienie nad wodą jest niższe niż na powierzchni lądu, co powoduje zmianę kierunku wiatru. Bryza nocna (bryza lądowa) przynosi na wodę suche powietrze znad lądu. Na lądzie jest wyż a na morzu niż.

Temperatura rośnie a ciśnienie spada lub odwrotnie ?

Wraz ze wzrostem temperatury powietrza spada ciśnienie i odwrotnie - gdy temperatura spada, ciśnienie rośnie

Ziemia absorbuje 51% powietrza słonecznego a emituje 21%?

Średnio 30% energii słonecznej docierającej do Ziemi jest od niej odbite lub rozproszone w przestrzeń. Czyli albedo Ziemi wynosi 30%. Pozostała energia jest absorbowana przez powierzchni (51%) oraz atmosfer¦ i chmury (19 %).

Ilość promieni docierających do Ziemi zależy od:

- kąta padania = położenie Słońca nad linią horyzontu,

- jak długą drogę muszą przebyć promienie słoneczne zanim dotrą do nas (związane z kątem azymutu)

Masa powietrza

- olbrzymie objętości powietrza która charakteryzuje się podobnymi właściwościami (wilgotnością i temperaturą) w skali poziomej.

Obszar źródłowy mas powietrza (tam gdzie powstają masy) powinien charakteryzować się:

- jednakową formą powierzchni i zbliżonymi wartościami termicznymi,

- występowaniem niewielkich prędkości wiatru

Wyróżniamy 4 rodzaje mas powietrza:

- masy powietrza równikowego,

- masy powietrza zwrotnikowego (między równikiem a zwrotnikiem),

- masa powietrza polarnego,

- masa powietrza arktycznego

W zależności od tego czy masy powietrza tworzą się nad lądem czy morzem wyróżnia się:

- masy powietrza morskiego,

- masy powietrza kontynentalnego.

Warstwa inwersyjna przy powierzchni ziemi - w godzinach nocnych, rano, wieczorem, gdy powierzchnia ziemi ochładza się najbardziej. Inwersja ta wytwarza się głównie przy pogodzie bezwietrznej bo wiatr powoduje większe wymieszanie powietrza. Smog w Kotlinie Jeleniogórskiej - nocą zimne masy powietrza spływają w dół z góry i tam osiadają, a na pewnej wysokości tworzy się warstwa inwersji., tworzą się warstwy zimnego powietrza. Prądy turbulentne znajdujące się na dole są tłumione przez warstwę inwersji. Jeśli inwersja utrzymuje się długo dochodzi do smogu. Będąc na górze - określamy to zjawisko jako morze mgieł. Prędkość wiatru jest większa nad powierzchnią oceanów ponieważ wynika to z sił tarcia wewnętrznego. Cząstki przemieszczają się szybciej nad powierzchnią oceanów niż lądów, chodzi o szerokość (gęstość) terenu - nad oceanem jest ona znacznie mniejsza. Z tym wiąże się pojęcie „ryczącej czterdziestki” - 400 na półkuli południowej - największa powierzchnia pokryta przez wody- najsilniejsze wiatry(prędkości). Wiatr geostroficzny występuje gdy równoważą się siła Coriolisa i siła gradientu ciśnienia - tylko one działają w atmosferze na cząstkę. Gdy S.C.=SGC wiatr zaczyna się poruszać ruchem jednostajnym, kierunek wiatru - równoległy do powierzchni izobarycznej. Deszcz w okolicach równika w okolicach równika tworzy się tzw. strefa zależności równikowej - zaczynają się tu zbiegać linie prądu mas powietrza i tworzą się chmury dające deszcz (cummulumbusy), a także często wyładowania atmosferyczne. Stałe ośrodki wysokiego ciśnienia w okolicach 300N i 300S Koło 300 powietrze które wzniosło się nad równikiem zaczyna osiadać - to wiąże się z ośrodkami wysokiego ciśnienia , tu zawsze jest ładna pogoda, są to tzw. wyże podzwrotnikowe. Niże w okolicach 600 szer gegraf Koło 60 powietrze wznosi się stąd tworzą się tu niże polarne. Są tu niskie temperatury i ciągłe zachmurzenia. Zachmurzenie w ciągu całego roku w Norwegii wiąże się z niżem polarnym. Układ baryczny nad biegunem Wyż - ze względu na osiadanie powietrza w związku z ochłodzeniem. Podróż samolotem z USA do Europy Piloci wykorzystują prąd strumieniowy - dostają się do jego rdzenia gdzie prędkości dochodzą do 300km/h a na zewnątrz do 160km/h. Zanim jednak dotrą do jego rdzenia muszą pokonać obszar turbulentny. Duża zmienność pogody w naszej strefie Żyjemy w strefie wiatrów zachodnich - to efekt ogólnej cyrkulacji mas powietrza. W naszej strefie tworzą się ośrodki wysokiego i niskiego ciśnienia (wędrujące), stąd zmienność pogody. Cumulusy w górach Wiatr wieje wzdłuż zbocza do góry. Chłodniejsze i wilgotne powietrze unosi się do góry, jeżeli stoki są nagrzane - wówczas powietrze wznosi się pionowo do góry. Wiatry lokalne. Jeny Po obu stronach łańcucha górskiego musi się wytworzyć duża różnica temperatur. Po stronie zawietrznej mamy temp wyższą a po stronie nawietrznej tworzą się chmury. Intensywne opady deszczu nad Himalajami Latem ląd się silnie nagrzewa - powietrze ciepłe unosi się do góry a na jego miejsce napływa wilgotne, chłodne z nad oceanu. Intensyfikacja wiąże się z monsunem letnim. Obfitych opadów atmosferyczne u wybrzeży Peru i Chile Wiąże się to ze zjawiskiem EL NINO - zahamowanie okresowe (wydostania się głębinowych chłodnych wód na powierzchnię oceanów) u wybrzeży Peru i Chile. Bezpośrednią przyczyną EL NINO jest osłabienie Pasatów. Pojawiają się znaczne anomalia temperatury wód powierzchniowych. Susza u wybrzeży Peru i Chile LA NINA - zjawisko wywołane wzmożeniem pasatów. Masy powietrza płyną z dużymi prędkościami ze wschodu na zachód. Tworzą się prądy morskie, woda się spiętrza na Płw Indonezyjskim a w Ameryce Południowej następuje odpływ mas wody, na ich miejsce napływają chłodne masy głębinowe, obniża się temp co sprzyja tworzeniu ośrodka niskiego ciśnienia , masy powietrza osiadają i powodują suszę. W okolicy Płw Indonezyjskiego temp podnosi się o ok. 3-40°C, tworzą się ośrodki wys ciśnienia i tu są chmury deszczowe. Łagodne zimy w Europie Jesteśmy w 30-letnim okresie cyklu osłabienia niżu Islandckiego. Jeżeli osłabnie wyż Azalski - sytuacja się odwróci i zaczną się w Europie znacznie chłodniejsze zimy. Rosa poranna Temperatura spada w nocy do temperatury punktu rosy. To minimalna temp w ciągu nocy. Kondensacja pary wodnej w atmosferze przy wilgotności 70% Efekt soli rozpuszczonej ma większe znaczenie większy wpływ na prężność pary nasyconej nad kroplą niż efekt zakrzywienia kropli. Dzięki temu nie muszą występować w atmosferze przesycenia 0,1-0,3%, aby mogły zajść procesy kondensacji. Wywietrzony pokój ma mniej wilgoci niż na zewnątrz Na zewnątrz jest temp t₁ i prężność e₁. Powietrze w pomieszczeniu ma tą samą prężność a ogrzewamy je do temp t₂. W rezultacie na zewnątrz wilgotność względna f=e₁/E₁=80%; wewnątrz f=e₁/E₂=30%. Chmury nad oceanami Ze względu na aerozole morskie będące zarodkami kondensacji np. NaCl- aerozol soli morskiej. Zamglenia nad obszarami przemysłowymi Pyły przemysłowe mają właściwości higroskopijne - dlatego tworzą się zamglenia i chmury. Chmury nad chłodnią kominową Chodzi o parowanie z powierzchni cieplejszych do chłodniejszego powietrza pod stałym ciśnieniem. Procesy kondensacji. Bardzo białe chmury Są to chmury lodowe - wysokie, dlatego są takie białe często opalizują (odbicie od kryształków lodu). Po Cirrusie pojawiają się na niebie cirrostratusy Nadchodzi front ciepły. Prześwit słońca przez cirrostratusy zjawisko HALO. Spłaszczenie chmur przy wierzchołku Stan równowagi stałej w atmosferze - inwersja w atmosferze. Silnie rozbudowanie chmury Stan równowagi chwiejnej w atmosferze. Faza dojrzała tworzenia się chmur stanowi zagrożenie na lotniskach Ze względu na silny wiatr po którym zaraz następuje opad. Faza podmuchu może inicjować powstawanie innych chmur burzowych. Huragany i trąb powietrzne tworzone przez warstwę inwersyjną Powierzchnia Ziemi jest nagrzana, zatem powstają prądy konwekcyjne ale są one tłumione przez warstwę inwersji, jednak w pewnym momencie warstwa inwersyjna zostaje przerwana, powietrze eksploduje - charakter żywiołowy, sprzyja także wiatr - mniejszy przy powierzchni ziemi (siła tarcia), z wysokością zmienia się prędkość, kierunek wiatru nadaje ruch obrotowy wznoszącej się masie powietrza. W okolicach równika powstaje dużo ciepłych chmur Ze względu na 2 procesy: koagulacje turbulencyjną i i grawitacyjną. W niskich szer geogr ruchy pionowe i turbulencyjne są duże - duże prawdopodobieństwo zderzenia się a do tego duża wodność tych chmur co daje także duże prawdop zderzenia. Deszcz w naszej strefie powoduje rozbudowana wysoko chmura Warunkiem powstania deszczu w naszej strefie geograf jest to aby obok kropel przechłodzonej wody znalazł się choć jeden kryształ lodu. Powoduje on iż cząsteczki pary wodnej odpływają znad cząstki przechłodzonej wody i krystalizują się na lodzie - ten nabiera masy aż pod wpływem siły ciężkości opada - jeśli ciepło - deszcz, a jeśli jest chłodno może to być śnieg. Może się też zdarzyć że opadające krople całkowicie odparują i nie będzie opadu atmosferycznego. Polarno-morskie i kontynentalne masy powietrza w Europie Zima: masy polarno-morskie przynoszą ciepłe powietrze, są to masy wilgotne. Masy polarno-kontynentalne - zimne powietrze bo powierzchnia oceanu jest cieplejsza niż pow lądu. Lato: masy p.m niosą chłodne, wilgotne powietrze, masy p.k. ciepłe, bo ląd latem jest cieplejszy niż ocean. Cumulusy soczewkowate Nadchodzi front chłodny - to pierwszy zwiastun. Ekspansywne chłodne powietrze wypiera ciepło do góry. Cirrusy przechodzące w cirrostratusy oraz w nimbostratusy Pierwsze zwiastuny frontu ciepłego, pojawiają się już kilkaset km przed granicą frontalną - cirrusy, cirrostratusy. Charakterystyczną chmurą frontu ciepłego są nimbostratusy. W przypadku frontu ciepłego strefa opadów >> niż w przypadku frontu chłodnego. W przypadku frontu chłodnego chmury tworzą się tuż przed granicą frontalną Pokrycie terenu wpływa na suche osiadanie zanieczyszczeń Tak, jeżeli jest duża szorstkość terenu - większe turbulencje. W atmosferze nad powierzchnią wody tarcie jest małe - turbulencja mniejsza. Formowania się frontu ciepłego może wytworzyć warstwę inwersyjną Tak w obszarze wyżej położonej powierzchni frontalnej. Efekt cieplarniany na podstawie układu szklarniowego W układzie energetycznym ziemia - atmosfera istotną część stanowi promieniowanie atmosfery dochodzące do powierzchni ziemi zwane promieniowaniem zwrotnym. Promieniowanie to wynika z uwięzienia przez składnik z atmosfery części energii promieniowania długofalowego emitowanego przez powierzchnię ziemi. Stanowi ono z kolei poważne źródło energii dla ziemi. To zjawisko określa się jako efekt cieplarniany lub szklarniowy. Atmosfera działa bowiem jak szyba zatrzymuje część promieniowania podczerwonego uchodzącego z ziemi. Dzięki efektowi cieplarnianemu średnia temp ziemi wynosi +16. Możemy stwierdzić że im więcej w atmosferze pary wodnej CO₂ metanu tym większe jest natężenie promieniowania zwrotnego. Energia cząsteczki jeśli zostanie wprowadzona do atmosfery Cząsteczka pochłaniająca energię przechodzi na wyższy stopień energet, natomiast cząstka która oddaje energię przechodzi na niższy stan energet Podczas przechodzenia cząsteczka przyjmuje temp otoczenia, traci ciepło. Związek pomiędzy ciśnieniem a wzrostem temp Ciśnienie spada przy powierzchni ziemi gdy temp wzrasta i odwrotnie. Wpływ tarcie na kierunek i prędkość wiatru Siła tarcia działa zawsze przeciwnie do kierunku ruchu cząstki powietrza wpływa na zmniejszenie jej prędkości a w efekcie powoduje zmniejszenie oddziaływania S.C. Na wodzie są mniejsze siły tarcia a na lądzie większe. Podczas tworzenia się kondensacji zmienia się temp Podczas kondensacji mienia się temp która spada poniżej temp punktu rosy, warunkując zapoczątkowanie procesu kondensacji, ale samo obniżenie temp nie wystarcza do tego procesu. Dymy są formowane w smugi lub są kłębiaste Formowanie kształtu smug uzależnione jest od wielu czynników: kłębiaste: Ruchy termiczne dobrze rozwinięte, prądy konwekcyjne powodują rozerwanie smugi na poruszające się oddzielnie fragmenty, które unoszą się do góry. Smugi: - inwersja temp, gradient temp, prędkość gazów odlotowych; stany równowagi: stała i chwiejna. Halny w Sudetach Ciepłe, wilgotne powietrze naciera na jedną stronę gór, powstaje przeszkoda, musi ją opłynąć- unosi się w górę, obszar coraz niższego ciśnienia, powietrze rozpręża się i temp spada - tworzą się chmury i deszcz. Po drugiej stronie góry powietrze opada (obszar wyższego ciśnienia) zaczyna wzrastać temp Bryza morska Oderwanie Bryzy morskiej - w ciągu dnia wiatr wieje od strony morza wywołane jest to różnicami we właściwościach cieplnych lądu i morza, powstaje cyrkulacja mas powietrza. Gorące powietrze w ciągu dnia unosi się znad lądu a na jego miejsce wchodzi pow znad morza. Temperatura powietrza zależy od: wymiany ciepła pomiędzy przestrzenią kosmiczną a powierzchnią ziemi, w nieznacznym stopniu od promieniowania słonecznego (0,5-10°C), zmian związanych z napływem mas powietrza, zmian ciśnienia, Niebo z kosmosu jest czarne ponieważ Ziemia otoczona jest niebieską powłoką gazową i jest to wynik rozproszenia światła słonecznego na molekułach gazowych, Gazy nie uciekają z atmosfery ponieważ są trzymane przez siły grawitacji, a gdzie siły te nie działają tam gazy mogą uciec (1200m), Zorze polarne tworzą cząsteczki, które mają zdolność pochłaniania energii A+hv→Ax, którą następnie wyemitują (fluoroscencja), Powietrze nie miesza się z troposferą, ponieważ troposfera to zmiana gradientu temperatury, Stratosfera nie miesza się z powietrzem troposfery ponieważ zabezpiecza przed tym obszar inwencji i warstwa izotermiczna, Podwójna szyba lub kurtka puchowa zabezpieczają przed utratą ciepła ponieważ między szybami lub pod kurtką jest warstwa powietrza które jest słabym przewodnikiem ciepła, Igloo utrzymuje wewnątrz ciepło ponieważ śnieg jest słabym przewodnikiem ciepła (podobne wykorzystanie to malowanie budynków na biało), Herbata szybciej wystygnie w kubku czarnym, bo szybciej pochłonie ciepło, Biały budynek nie pochłania ciepła latem i nie traci ciepła zimą, Kolor bordowy - odbity kolor czerwony i czarny, pozostałe kolory są pochłonięte, Rozżarzałe do białości pełny zakres widzialnego promieniowania, Niebo jest niebieskie E=1/λ⁴, w atmosferze lepiej rozpraszany jest kolor fioletowy i niebieski, kolor niebieski wywołują głównie molekuły gazowe, które intensywnie rozpraszają kolor fioletowy i niebieski, Niebo czerwone byłoby po usunięciu barwy niebieskiej ponieważ w atmosferze cząstki intensywnie rozpraszają kolor czerwony (podobnie może być po wybuchu wulkanu), Chmury są białe ponieważ jest w nich bardzo szerokie spektrum w którym rozproszone są wszystkie barwy, Niebo jest szare na skutek rozproszenia skondensowanych cząstek pary wodnej lub pyłów w atmosferze, Wodę na asfalcie widzimy ponieważ asfalt pochłania i emituje bardzo dużo energii i od tego ogrzewa się powietrze przy asfalcie, promienie słoneczne przechodzą z ośrodka rzadszego do gęściejszego, ulegają częściowemu odbiciu a do nas dociera promieniowanie odbite, Fatamorgana to zjawisko odwrotne do mirażu, tuż przy powierzchni jest temperatura niższa niż wyżej, Kij w wodzie jest ugięty ponieważ jest to wynikiem załamania światła (ugięcie przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego), Hallo to efekt załamania światła w cząsteczkach lodu (w bardzo wysokich chmurach), po przykryciu słońca pewną ilością chmur pojawia się obwódka, efekt ten sprzyja pogorszeniu pogody, Bilans energii: Ziemia zyski: absorpcja fal krótkich (45), promieniowanie zwrotne (88), straty: emisja fal długich (104), przewodnictwo turbulencyjne (5), ciepło utajone (24), Atmosfera (z) absorpcja fal krótkich (25), absorpcja fal długich (100), ciepło utajone (24), przewodnictwo turbulencyjne (5), (s) emisja fal długich do podłoża (88), emisja fal długich w przestrzeń (66), Przestrzeń międzyplanetarna (z) promieniowanie odbite krótkofalowe (30), uchodzące promieniowanie długofalowe (70), (s) dochodzące promieniowanie słoneczne (100), Tęcza jeśli w atmosferze występują kropelki wody i światło przechodzi z ośrodka rzadszego do gęściejszego, promień świetlny na granicy ugina się (najbardziej barwa fioletowa, najmniej czerwona) później następuje odbicie barw od tylnej ścianki kropli wody, tęcza zwykle jest przed nami a słońce za nami, dwie tęcze są przykładem dwukrotnego odbicia, Pierwsza zasada termodynamiki ΔQ=ΔU±ΔW, dQ=CvdT+pdV, dQ=Cpdt-vdp, dQ=0→ CpdT=vdp, wzrost (spadek) temperatury powietrza jest skutkiem wzrostu (spadku) ciśnienia, Aureola - widmo Borkeru, jeśli staniemy na szczycie mając w tle chmury lub mgłę, nasz cień urośnie do olbrzymich rozmiarów a wokół niego powstanie obwódka, Zachodzące słońce jest czerwone ponieważ do nas dochodzi tylko barwa czerwona pozostałe są rozpraszane, w południe droga rozpraszania jest 7 razy krótsza, Albedo śniegu 80-95%, asfaltu 5-10%, Temperatura na wyspach brytyjskich jest stosunkowo wysoka ponieważ ciepły prąd zatokowy, zanurza się on w głąb oceanu w pobliżu Islandii stąd ośrodek niskiego ciśnienia, W ciągu dnia wiatr wieje od morza do lądu cieplejsze powietrze znad lądu unosi się do góry na jego miejsce napływa charakterystyczne dołem - bryza Nocą wiatr wieje od lądu w kierunku morza Cieplejsze powietrze znad morza unosi się do góry a na jego miejsce napływa chłodniejsze znad lądu, Temperatura wody nie ulega większym zmianom w ciągu nocy Warstwa wody położona najwyżej ochładza się bo oddaje ciepło do atmosfery, głębiej woda jest cieplejsza i następuje się mieszanie wody na skutek konwekcji i temp wody nie ulega dużym zmianom, powietrze jest cieplejsze nad wodą, Inwersja termiczna odpowiada, stanowi wybitnie stałemu w atmosferze, hamuje wszystkie ruchy konwekcyjne w atmosferze, Morza mgieł Jesteśmy np. w górach a pod nami mgły, wierzchołki są b. bierowne, występuje wówczas wyżej warstwa inwersji i cząstki nie mogą przedostać się wyżej, warstwa inwersji tłumi to, podobnie jest z zanieczyszczeniem, Smog kalifornijski Z dwóch stron napływają dwie różne masy powietrza, z jednej gorące znad pustyni górą a z drugiej zimne znad oceanu dołem, na granicy tych dwóch mas powietrza wytwarza się nad miastem b. silna warstwa inwersyjna i umożliwia wydostawanie się zanieczyszczeń do wyższych warstw atmosfery, Stany inwersyjne są niebezpieczne dla ludzi gdy źródło emisji znajduje się na naszej wysokości, wówczas zanieczyszczenia zostają uwięzione w warstwie przyziemnej jeśli inwersja jest przy powierzchni ziemi, Inwersja jest bardzo niekorzystna przy transportach na dalekie odległości smugi przenoszą się na dalekie odległości, w dużych koncentracjach (chodzi tu o duże kominy), Prędkość wiatru wpływa na gromadzenie się zanieczyszczeń przy powierzchni ziemi Jeśli prędkość wiatru i prędkość wypływu spalin z komina jest mała, zanieczyszczenia przepływają po powierzchni ziemi, Stojąc bliżej ogniska odczuwamy bardziej ciepło niż z większej odległości Czy to oznacza, że w dalszej odległości fale niosą niższą energię (tak), Istnieje prosta zależność całkowitej energii promieniowania od temp. Im wyższa temp emitora tym większa energia promieniowania, zależność tę opisuje rown. Stefana­ Boltzmana E=σ*T⁴, G - współ Boltzmana 56.7 nW*m^-2*K^-4, T - temp bezwzgl, Promieniowanie przenikające przez atmosferę ulega pochłanianiu selektywnemu. Absorpcja dotyczy fal o określonej długości. Za pochłanianie poszczególnych pasm promieniowania są odpowiedzialne różne składniki atmosfery. Niektóre fale podczerwonej części widma są pochłaniane przez parę wodną, Promieniowanie w atmosferze ulega także rozproszeniu. Promieniowanie napotykając cząsteczki rozprasza się we wszystkich kierunkach. Przyczynia się ono do mniejszego lub większego osłabienia strumienia radiacji zmierzającego w określonym kierunku­ powietrze słabo przewodzi ciepło i im dalej ogniska tym więcej się rozproszyło. Warunki pogodowe są wymagane, aby noce były chłodne i pojawiała się silna inwersja z wypromieniowania Inwersja z wypromieniowaniem (radiacyjna) tworzy się najczęściej w czasie suchych i bezchmurnych nocy, oraz występowanie słabego wiatru. Takie sytuacje pogodowe są charakterystyczne dla wyży jesiennych i wiosennych, chociaż występowanie inwersji radiacyjnych nie jest ograniczone tylko i wyłącznie do tych pór roku. Chmury nad lądem podczas bryzy morskiej a nad woda podczas bryzy lądowej wilgotne chłodne powietrze wpływa na powierzchnie lądu ogrzewa się i unosi do góry i następuje kondensacja pary wodnej i tworzą się nad lądem chmury (mogą występować burze, gdy występuje równowaga chwiejna). Warunki panujące przy powierzchni ziemi i w górnej troposferze prowadza do stanów stagnacyjnych (wybitnie stałej równowagi powietrza) Stan wybitnie stałej równowagi jest to stan w którym przesunięte w dół powietrze, a przez to lżejsze unosiło się do góry do swojego pierwotnego miejsca. Aby zachodził on musza być spełnione warunki γa>γi=γs (dla powietrza suchego), γa>γi=γw (dla powietrza wilgotnego nasyconego parą wodną), γa - gradient powietrza otaczającego, W czasie lata w centrum wysokiego ciśnienia nie powstają chmury cumulonimbusy Nie powstają ponieważ w centrum wysokiego ciśnienia występują prądy opadające które uniemożliwiają wznoszenie się wilgotnego gorącego powietrza. Wymień kilka procesów które wpłyną na ustalenie się równowagi stałej w atmosferze - O stanie równowagi decyduje profil pionowy temperatury i wilgotności - gdy powierzchnia ziemi i przyziemne warstwy powietrza tracą ciepło przez wypromieniowanie (np. w czasie bezchmurnych nocy) - przyczyny radiacyjne, - adwekcja ciepła. - pionowy gradient temperatury jest większy niż adiabatyczny, Chmury - zbiorowiska produktów kondensacji pary wodnej, (wodne, mieszane, lodowe) (niskie St, Sc, średnie As, Ac, wysokie Ci, Cc, Cs) - (Cumulus, Cumulonimbus, Nimbostratus), Typy: warstwowe St, kłębiaste, Cu, strzępiaste Ci, deszczowe Ni) Stratus - wygląda jak mgła, która rozpościera się od powierzchni Ziemi (poniżej 1800m), równomierna warstwa chmur Cumulus - pojedyncza i gęsta mająca kształt kopuły poziomej, kłębiasta (powyżej 1800m), Stratocumulus - patrząc z dołu to Stratus a z góry Cumulus (poniżej 1800m), barwy szarej z ciemniejszymi miejscami, składa się z płatków w kształcie zaokrąglonych brył, wygląda jak zfalowane niebo Altocumulus - chmura średniego zasięgu (1800-6000m), Cirrocumulus - tzw barany na niebie (powyżej 5000m), Cirrostratus - lekka mgiełka na niebie (powyżej 5000m), biaława zasłona nie zawiera zarysów Słońca i Księżyca, Cirrus - tzw haczyki na niebie, nadejście prądu ciepłego (kierunek haczyków) (powyżej 5000m), Cumulonimbus - tzw kowadła, warstwa lub ławica barwy białej wykazującej cienie i płatki w kształcie zaokrąglonych brył, pojedyncza, potężna, gęsta ciemna chmura, górna jej część wykazuje strukturę włóknistą Altostratus - ma postać zasłony szarej lub niebieskawej, o strukturze jednolitej, włóknistej lub prążkowej, Słońce i Księżyc przeświecają przez nią jak przez matowe szkło lub całkowicie za nią znikają, Nimbostratus - pozbawiona struktury, barwy szarej lub ciemnoszarej, całkowicie zasłania Księżyc lub Słońce, zwisają z niej smugi Virga, Wiatry lokalne - spadające (generowane

czynnikami barycznymi), Bora klasyczny wiatr regionalny spadający w okolicach Adriatyku, Mistral okolice Morza Śródziemnego, Scirocco wieje z obszaru Sahary, przenosi znaczne ilości pyłu, może dotrzeć do Europy (żółty deszcz),

Albedo śniegu 80-95%, asfaltu 5-10%, Aureola - widmo Borkeru, jeśli staniemy na szczycie mając w tle chmury lub mgłę, nasz cień urośnie do olbrzymich rozmiarów a wokół niego powstanie obwódka, Bardzo białe chmury Są to chmury lodowe - wysokie, dlatego są takie białe często opalizują (odbicie od kryształków lodu). Biały budynek nie pochłania ciepła latem i nie traci ciepła zimą, Bilans energii: Ziemia zyski: absorpcja fal krótkich (45), promieniowanie zwrotne (88), straty: emisja fal długich (104), przewodnictwo turbulencyjne (5), ciepło utajone (24), Atmosfera (z) absorpcja fal krótkich (25), absorpcja fal długich (100), ciepło utajone (24), przewodnictwo turbulencyjne (5), (s) emisja fal długich do podłoża (88), emisja fal długich w przestrzeń (66), Przestrzeń międzyplanetarna (z) promieniowanie odbite krótkofalowe (30), uchodzące promieniowanie długofalowe (70), (s) dochodzące promieniowanie słoneczne (100), Bryza morska Oderwanie Bryzy morskiej - w ciągu dnia wiatr wieje od strony morza wywołane jest to różnicami we właściwościach cieplnych lądu i morza, powstaje cyrkulacja mas powietrza. Gorące powietrze w ciągu dnia unosi się znad lądu a na jego miejsce wchodzi pow znad morza. Chmury nad oceanami Ze względu na aerozole morskie będące zarodkami kondensacji np. NaCl- aerozol soli morskiej. Chmury nad lądem podczas bryzy morskiej a nad woda podczas bryzy lądowej wilgotne chłodne powietrze wpływa na powierzchnie lądu ogrzewa się i unosi do góry i następuje kondensacja pary wodnej i tworzą się nad lądem chmury (mogą występować burze, gdy występuje równowaga chwiejna). Chmury są białe ponieważ jest w nich bardzo szerokie spektrum w którym rozproszone są wszystkie barwy, Chmury nad chłodnią kominową Chodzi o parowanie z powierzchni cieplejszych do chłodniejszego powietrza pod stałym ciśnieniem. Procesy kondensacji. Cirrusy przechodzące w cirrostratusy oraz w nimbostratusy Pierwsze zwiastuny frontu ciepłego, pojawiają się już kilkaset km przed granicą frontalną - cirrusy, cirrostratusy. Charakterystyczną chmurą frontu ciepłego są nimbostratusy. W przypadku frontu ciepłego strefa opadów >> niż w przypadku frontu chłodnego. W przypadku frontu chłodnego chmury tworzą się tuż przed granicą frontalną Cumulusy soczewkowate Nadchodzi front chłodny - to pierwszy zwiastun. Ekspansywne chłodne powietrze wypiera ciepło do góry. Cumulusy w górach Wiatr wieje wzdłuż zbocza do góry. Chłodniejsze i wilgotne powietrze unosi się do góry, jeżeli stoki są nagrzane - wówczas powietrze wznosi się pionowo do góry. Wiatry lokalne. Deszcz w okolicach równika w okolicach równika tworzy się tzw. strefa zależności równikowej - zaczynają się tu zbiegać linie prądu mas powietrza i tworzą się chmury dające deszcz (cummulumbusy), a także często wyładowania atmosferyczne. Deszcz w naszej strefie powoduje rozbudowana wysoko chmura Warunkiem powstania deszczu w naszej strefie geograf jest to aby obok kropel przechłodzonej wody znalazł się choć jeden kryształ lodu. Powoduje on iż cząsteczki pary wodnej odpływają znad cząstki przechłodzonej wody i krystalizują się na lodzie - ten nabiera masy aż pod wpływem siły ciężkości opada - jeśli ciepło - deszcz, a jeśli jest chłodno może to być śnieg. Może się też zdarzyć że opadające krople całkowicie odparują i nie będzie opadu atmosferycznego. Duża zmienność pogody w naszej strefie Żyjemy w strefie wiatrów zachodnich - to efekt ogólnej cyrkulacji mas powietrza. W naszej strefie tworzą się ośrodki wysokiego i niskiego ciśnienia (wędrujące), stąd zmienność pogody. Dymy są formowane w smugi lub są kłębiaste Formowanie kształtu smug uzależnione jest od wielu czynników: kłębiaste: Ruchy termiczne dobrze rozwinięte, prądy konwekcyjne powodują rozerwanie smugi na poruszające się oddzielnie fragmenty, które unoszą się do góry. Smugi: - inwersja temp, gradient temp, prędkość gazów odlotowych; stany równowagi: stała i chwiejna. Dym z ogniska unosi się wzdłuż zbocza wzgórza do góry i na dół wzdłuż zachodniego zbocza tej samej góry, to biesiadnicy gotują śniadanie czy obiad Gotują śniadanie, dym wędruje po wschodnim zboczu, gdyż występują bryzy zboczowe wynoszące powietrze na szczyt góry. Powietrze po drodze zostaje ochłodzone i opada po stronie zachodniego zbocza góry. Efekt cieplarniany na podstawie układu szklarniowego W układzie energetycznym ziemia - atmosfera istotną część stanowi promieniowanie atmosfery dochodzące do powierzchni ziemi zwane promieniowaniem zwrotnym. Promieniowanie to wynika z uwięzienia przez składnik z atmosfery części energii promieniowania długofalowego emitowanego przez powierzchnię ziemi. Stanowi ono z kolei poważne źródło energii dla ziemi. To zjawisko określa się jako efekt cieplarniany lub szklarniowy. Atmosfera działa bowiem jak szyba zatrzymuje część promieniowania podczerwonego uchodzącego z ziemi. Dzięki efektowi cieplarnianemu średnia temp ziemi wynosi +16. Możemy stwierdzić że im więcej w atmosferze pary wodnej CO₂ metanu tym większe jest natężenie promieniowania zwrotnego. Energia cząsteczki jeśli zostanie wprowadzona do atmosfery Cząsteczka pochłaniająca energię przechodzi na wyższy stopień energet, natomiast cząstka która oddaje energię przechodzi na niższy stan energet Podczas przechodzenia cząsteczka przyjmuje temp otoczenia, traci ciepło. Fatamorgana to zjawisko odwrotne do mirażu, tuż przy powierzchni jest temperatura niższa niż wyżej, Kij w wodzie jest ugięty ponieważ jest to wynikiem załamania światła (ugięcie przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego), Faza dojrzała tworzenia się chmur stanowi zagrożenie na lotniskach Ze względu na silny wiatr po którym zaraz następuje opad. Faza podmuchu może inicjować powstawanie innych chmur burzowych. Formowanie się frontu ciepłego może wytworzyć warstwę inwersyjną Tak w obszarze wyżej położonej powierzchni frontalnej. Front zwrotnikowy stacjonarny jest mniej aktywny niż stacjonarny front w płn. Europie Front zwrotnikowy podobnie jak front polarny wynika z ogólnej cyrkulacji mas powietrza w przyp. frontu zwrot. - masy spotykające się różnią się bardzo - spotykają się masy powietrza zwrotnikowego z równikowym. Dlatego front zwrot. nie jest wyraźniej aktywny, Gazy nie uciekają z atmosfery ponieważ są trzymane przez siły grawitacji, a gdzie siły te nie działają tam gazy mogą uciec (1200m), Hallo to efekt załamania światła w cząsteczkach lodu (w bardzo wysokich chmurach), po przykryciu słońca pewną ilością chmur pojawia się obwódka, efekt ten sprzyja pogorszeniu pogody, Halny w Sudetach Ciepłe, wilgotne powietrze naciera na jedną stronę gór, powstaje przeszkoda, musi ją opłynąć- unosi się w górę, obszar coraz niższego ciśnienia, powietrze rozpręża się i temp spada - tworzą się chmury i deszcz. Po drugiej stronie góry powietrze opada (obszar wyższego ciśnienia) zaczyna wzrastać temp Herbata szybciej wystygnie w kubku czarnym, bo szybciej pochłonie ciepło, Huragany i trąb powietrzne tworzone przez warstwę inwersyjną Powierzchnia Ziemi jest nagrzana, zatem powstają prądy konwekcyjne ale są one tłumione przez warstwę inwersji, jednak w pewnym momencie warstwa inwersyjna zostaje przerwana, powietrze eksploduje - charakter żywiołowy, sprzyja także wiatr - mniejszy przy powierzchni ziemi (siła tarcia), z wysokością zmienia się prędkość, kierunek wiatru nadaje ruch obrotowy wznoszącej się masie powietrza. Igloo utrzymuje wewnątrz ciepło ponieważ śnieg jest słabym przewodnikiem ciepła (podobne wykorzystanie to malowanie budynków na biało), Intensywne opady deszczu nad Himalajami Latem ląd się silnie nagrzewa - powietrze ciepłe unosi się do góry a na jego miejsce napływa wilgotne, chłodne z nad oceanu. Intensyfikacja wiąże się z monsunem letnim. Inwersja termiczna odpowiada, stanowi wybitnie stałemu w atmosferze, hamuje wszystkie ruchy konwekcyjne w atmosferze, Inwersja jest bardzo niekorzystna przy transportach na dalekie odległości smugi przenoszą się na dalekie odległości, w dużych koncentracjach (chodzi tu o duże kominy), Jeny Po obu stronach łańcucha górskiego musi się wytworzyć duża różnica temperatur. Po stronie zawietrznej mamy temp wyższą a po stronie nawietrznej tworzą się chmury. Kolor bordowy - odbity kolor czerwony i czarny, pozostałe kolory są pochłonięte, Kondensacja pary wodnej w atmosferze przy wilgotności 70% Efekt soli rozpuszczonej ma większe znaczenie większy wpływ na prężność pary nasyconej nad kroplą niż efekt zakrzywienia kropli. Dzięki temu nie muszą występować w atmosferze przesycenia 0,1-0,3%, aby mogły zajść procesy kondensacji. Łagodne zimy w Europie Jesteśmy w 30-letnim okresie cyklu osłabienia niżu Islandckiego. Jeżeli osłabnie wyż Azalski - sytuacja się odwróci i zaczną się w Europie znacznie chłodniejsze zimy. Masy powietrza napływające różnią się od swojego pierwotnego składu są to masy przetransformowane po obyciu długiej wędrówki różnią się od obszaru źródłowego.

Pogoda - chwilowy stan atmosfery, opisany za pomocą

parametrów meteorologicznych, temp, prędkość i

kierunek wiatru, zachmurzenie, nasłonecznienie i wilgotność

Meteorologia - nauka badająca procesy fizyczne zachodzące w atmosferze.

Klimatologia - analizuje przebieg pogody w dłuższym okresie czasu, zajmuje się klimatem

Ciśnienie atmosferyczne - ciężar słupa powietrza przypadający na jednostkową powierzchnię

- spadek ciśnienie - zmniejsza się ciężar, masa powietrza odpływa,

- wzrost ciśnienia - masy powietrza zaczynają się zbiegać

Atmosfera - gazowa powłoka otaczająca kulę ziemską

Atmosfera < 100km, w stosunku do rozmiarów promienia kuli ziemskiej jest ona bardzo cienkim pierścieniem

Podział atmosfery ze wg na rozkład temp wraz z wysokością

Termosfera- gwałtownie rośnie temp

Mezosfera- temp gwałtownie spada

Stratosfera- temp rośnie wraz z wysokością,

Troposfera- spada wraz z wysokością (około 7km nad biegunami, ok. 14km nad równikiem)

Tropopauza - sfery przejściowe, między 60^o i 30^oC pojawia się nieciągłość w tropopauzie i występują tu turbulencje (gwałtowana zmiana temp i ciśnienia)

~ 8-9km nad powierzchnią Ziemi pojawiają się PRĄDY STRUMIENIOWE

Atmosferę traktuje się jako gaz doskonały o energii kinetycznej (atomy H i He poruszają się z olbrzymią prędkością) - stosuje się tu prawa dla gazów doskonałych

Podział atmosfery ze wg na zmianę składu:

* Homosfera < 100km, Heterosfera > 100km

* Ozonosfera - podwarstwa stratosfery (20-30km)

* Jonosfera - zachodzą w niej procesy jonizacji gazów (Mezosfera, termosfera i wyżej)

* Magnetosfera - zajmuje bliżej niesprecyzowany obszar

ENERGETYKA ATMOSFERY

Sposoby przekazywania energii:

~ promieniowanie - główna forma przekazywania energii, promieniuje zarówno źródło jak i odbiornik ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych. Tylko dzięki temu ciepło ze słońca przekazywane jest do Ziemii (0,2% energii pochodzi z wnętrza Ziemi, reszta zaś od Słońca)

~ przewodnictwo - za pomocą poruszania się elektronów,

~ konwekcja - cząstki wody nagrzewają się silniej na spodzie para ulega rozrzedzeniu i zaczyna uchodzić do góry

Promieniowanie charakteryzują: długość fali λ, częstotliwość 1/λ

„ Ciało doskonale czarne” - absorbuje całkowicie promieniowanie, uznaje się za nie np. Ziemie i atmosfere, emituje też max ilość energii w odp temperaturze

„ Ciało szare” - ma mniejszą zdolność emisyjną i absorpcyjną

Prawa rządzące ciałem doskonale czarnym:

1) Prawo Planca:

- energia zależy od długości fali i od temp promieniowania. Całkowita energia zależy ściśle od temp emitowania

2) Prawo Boltzmana:

- dla ciała doskonale czarnego
, G- stała Boltzmana, G- 5,67*10^-8[Wm^-2K^-4]

- dla ciała szarego
, ε- współczynnik emisyjności (0-1)

3) Prawo przesunięć Viena:

„Im temp ma ciało - wtedy max promieniowania przypada mniejszej długości fali”

KLASYFIKACJA PROMIENIOWANIA

a) ze wg na źródło:

- promieniowanie SŁONECZNE,

- promieniowanie ZIEMSKIE

b) ze wg na długość fali:

- UV (λ=0,4 µm)

- VIS (λ=0,4÷0,78 µm) - widzialne

- IR (podczerwone - głównie ziemskie), λ>0,78 µm

- radiowe,

- mikrofalowe,

- krótkofalowe (λ<3µm) - słoneczne,

- długofalowe (λ>3µm) - ziemskie

Skóra ludzka ma zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego- cieplnego.

UV_A- λ<0,4 µm ~ to promieniowanie jest całkowicie pochłaniane w wyższych warstwach atmosfery

UV_B, UV_C- najkrótsze niedochodzi do powierzchni Ziemi, jest najbardziej energetyczne

UV_B- dociera do Ziemi, wywołuje opaleniznę, może prowadzić do powstawania zmian zwyrodnieniowych, jednak dzięki niemu wytwarzamy witaminę D.

UV_A- jest mniej szkodliwe jeśli chodzi o skórę, powoduje jej zaczerwienienie natomiast długa ekspozycja ciała na to promieniowanie powoduje starzenie się skóry

Kula ziemska obraca się zarówno po orbicie (eliptycznej) wokół Słońca, jak i wokół własnej osi (z zachodu na wschód), która nachylona jest do orbity pod kątem 23,5^o.

Skutkiem obrotu wokół własnej osi są: dzień i noc oraz ich zróżnicowana długość, natomiast skutkiem pochylenia są sezony i pory roku.

- gdy patrzymy na Ziemię z bieguna południowego to obraca się ona zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jeśli zaś z bieguna południowego to obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

21/22 czerwca PRZESILENIE LETNIE

- wtedy słońce świeci w zenicie nad zwrotnikiem raka, na półkuli północnej. W tym okresie mamy doczynienia z dniem polarnym

22/23 września RÓWNONOC

- słońce znajduje się w Zenicie nad równikiem. Kąt deklinacji słońca = 0, pada prostopadle na równik - wtedy to zarówno dzień jak i noc trwają po 12 godzin

21/22 grudnia PRZESILENIE ZIMOWE

- słońce świeci w Zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca, kąt deklinacji = 22,5^o szer południowej

20/21 marca DZIEŃ WIOSNY

- słońce świeci w Zenicie nad równikiem

α - kąt zenitalny,

β - kąt wys Słońca

Ilość promieni docierających do Ziemi zależy od:

- kąta padania = położenie Słońca nad linią horyzontu,

- jak długą drogę muszą przebyć promienie słoneczne zanim dotrą do nas (związane z kątem azymutu)

Obecnie wyróżniamy:

* gęstość strumienia promieniowania słonecznego = energia przypadająca na jednostkę powierzchni w jednostce czasu [W/m²] - jest to energia docierająca w ciągu 1s do jednostki powierzchni

* emisję = ilość energi, która jest wypromieniowywana w jednostce czasu a jednostkę powierzchni [W/m²],

* gęstość strumienia padającego = energia, która pada na powierzchnię w jednostce czasu

- im bardziej oddalamy się od źródła tym bardziej zmniejsza się gęstość promieniowania słonecznego

Na granicy atmosfery wynosi 1370 [W/m²] - stała słoneczna, wyraża się ona:

,

Ta ilość jest wielkością stałą, zmieniać może się w niewielkich granicach w ciągu roku, gdyż zmienia się odległość Słońca od kuli ziemskiej (ok. 6%). W upalny dzień dociera do nas około 900-1000W/m²

Na osłabienie promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi wpływają 3 procesy, gdyż promieniowanie może ulec:

- odbiciu,

- absorpcji,

- rozproszeniu

Procesy zachodzące w atmosferze:

Jonizacja: A^* A⁺¹ + e

1) Absorpcja świetlna : A + hν A^* - cząstka świetlna,

2) Fluorescencja : A^* A + hν (w najwyższych warstwach atmosfery),

3) Bezpromienista (zderzeniowa) dezaktywacyjna: A^* + M A + M,

4) Reakcje pierwotne:

- dysocjacja izomeryczna: A^* B₁ +B₂,

- przyłączenie, podstawienie: A^* + B C₁ + C₂,

5) Procesy wtórne: B,C F (produkt końcowy),

Szybkość tworzenia A^*:

,

- w przypadku ODBICIA:

Współczynnik albedo => promieniowanie odbite/ promieniowanie padające [%],

Albedo śniegu = 95% (dlatego w górach niezbędne są okulary),

Albedo asfaltu = 5% (gdy temp rośnie to asfalt się topi)

Rozproszenie promieniowania słonecznego

- przebiega ono na cząstkach, których wielkość jest porównywalna z długością fali. Jeśli pada na cząstkę w atmosferze pod określonym kątem to w wyniku oddziaływania promieniowania następuje załamanie, skutkiem tego jest fakt że promieniowanie pada pod określonym kątem a rozprasza się pod dowolnym !!!

- najsilniej rozprasza się długość fali odpowiadająca barwie niebieskiej - dlatego mamy niebieski kolor nieba. Kiedy długość promieni słonecznych zaczyna się zwiększać to mamy doczynienia z różnymi barwami nieba (wschód/zachód)

Do powierzchni Ziemi dochodzi:

a) promieniowanie bezpośrednie słońca (w słoneczny dzień),

b) promieniowanie rozproszone

- widmo promieniowania, dla ciała doskonale czarnego, zależy od temperatury

12 µm - widmo ziemski, 0,48 µm - słoneczne

- promieniowanie bezpośrednie i rozproszone (sklepienia niebieskiego)

I = I_O*sinα, I - ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi, α- kąt padania ┴ do biegu promieni słonecznych

Absorpcja - przebiega w różnych warstwach atmosfery. Za kolory odpowiedzialna jest SELEKTYWNA ABSORPCJA.

- liście są zielone bo mają zdolność pochłaniania fal , ale odbiciu ulega fala odpowiedzialna za kolor zielony,

- w przypadku ciał przeźroczystych widzimy te fale które nie zostały pochłonięte bo woda ma zdolność pochłaniania promienia podczerwonego

Rozproszenie - najintensywniej rozproszona jest długość fali, która odpowiada wielkości molekuły O₂ i N₂ => długość światła niebieskiego i fioletowego, stąd też widzimy niebieski kolor nieba !!!. Gdyby nie było molekuł O₂ i N₂ niebo byłoby czarne - jak w przestrzeni kosmicznej.

- chmury są białe ponieważ w zakresie tworzących je cząsteczek H₂O zachodzi równomierne rozproszenie fali !!!

- czerwony kolor słońca ~ promieniowanie słoneczne musiało pokonać długą drogę przez atmosferę - rozproszona została barwa niebieska, mogło też dojść do odbicia promieniowania czerwonego od chmur na horyzoncie,

- zmierzch i świt ~ przyczyną jest rozproszenie światła słonecznego, słońce znajduje się poniżej linii horyzontu, dociera zatem do nas promieniowanie rozproszone.

OPTYKA GEOMETRYCZNA

1) Odbicie

2) Załamanie światła (refrakcja),

3) Dyfrakcja (ugięcie),

4) Interferencja

Prawo Fermata - promieniowanie rozchodzi się po liniach prostych

Gdy światło ma przebyć drogę m-dzy dwoma ośrodkami o różnej gęstości, też wybiera najkrótsza drogę i ponadto wybiera jak najkrótszą drogę w gęstszym ośrodku

ZAŁAMANIE ŚWIATŁA (refrakcja atmosferyczna)

~ promieniowanie docierające do powierzchni Ziemi w atmosferze ulega załamaniu (refrakcji) załamanie to zależy od gęstości ośrodka. Refrakcja następuje w sposób nie przewidywalny, gęstość w atmosferze wzrasta wraz ze zbliżaniem się do Ziemi.

MIRAŻ GÓRNY

ς₁ > ς_2, przy powierzchni Ziemi powietrze jest gęściejsze, zalega tu chłodniejsza warstwa powietrza

MITAŻ DOLNY

~ jeśli przy powierzchni Ziemi zalega masa cieplejszego powietrza, pojawia się złudzenie - kałuże

ODBICIE - bardzo ciekawe właściwości ma woda, odbicie promieniowania słonecznego od wody zależy od kąta padania. Gdy promieniowanie pada pod bardzo dużym kątem to 98% jest pochłaniana a ok. 2% ulegają odbiciu. Gdy kąt padania jest mały to odbiciu ulega 98% a tylko niewielka część jest pochłonięta

Powstawanie tęczy

Promieniowanie słoneczne pada i ulega załamaniu wewnątrz kropelki wody, następuje odbicie od wewnętrznej ścianki i ten sam promień po kolejnym załamaniu dochodzi do nas (tutaj ma też rozproszenie dlatego widzimy tyle barw).

Tęcza występuje tam gdzie jest opad atmosferyczny a słońce pada z przeciwległej strony. W związku z tym że zmiany pogody przechodzą z zachodu na wschód - tęcza na wschodzie oznacza że deszcz już przeszedł !!!

DYFRAKCJA a REFRAKCJA - gdy są różne ς ośrodków, tam światło się załamuje

Ugięcie ~ zachodzi wtedy gdy światło przechodzi przez małe szczeliny, im szczelina mniejsza, tym większe ugięcie

Interferencja ~ często po dyfrakcji, kiedy tworzą się fale mogą się znosić lub nakładać - powstają prążki interferencyjne (ciemno-jasne) np. pawie pióra to efekt dyfrakcji i interferencji

HALO ~ świetlisty pierścień wokół Słońca jest pierwszym symptomem nadchodzącego frontu chłodnego - pogorszenie się pogody. Wywołany załamaniem światła lub czasem jego rozszczepieniem na kryształach lodu, które przysłaniają tarcze Słońca.

WIENIEC („Lisia Czapka”) ~ barwny wieniec, niższe chmury, wywołany dyfrakcją i interferencją

AUREOLA ~ coś w rodzaju wieńca, odpowiedzialne są za to też dyfrakcja i interferencja, otacza cień postaci. Kiedy znajdujemy się na szczycie góry, nań cień pada na znajdujące się niżej chmury (słońce pada na nas), na naszych krawędziach dochodzi do dyfrakcji promieniowania, może ono ulec też interferencji.

BILANS ENERGETYCZNY

- to co Ziemia zyskuje i to co traci musi się zbilansować

ZIEMIA

Zyski:

Absorpcja fal krótkich (45), Promieniowanie zwrotne (88)

Straty:

Emisja fal długich (104), Przewodnictwo turbulencyjne (5), Ciepło utajone (24)

ATMOSFERA

Zyski:

Absorpcja fal krótkich (25), Absorpcja fal długich (100), Ciepło utajone (24), Przewodnictwo turbulencyjne (5),

Straty:

Emisja fal długich do podłoża (88), Emisja fal długich w przestrzeń kosmiczną (66),

PRZESTRZEŃ MIĘDZYPLANETRANA

Zyski:
Promieniowanie odbite krótkofalowe (30), Uchodzące promieniowanie długofalowe (70),

Straty:

Dochodzące promieniowanie słoneczne (100)

Przyczyny zmian w bilansie energetycznym:

a) powody naturalne (kształt orbity)

- może zmienić się kąt nachylenia osi Ziemi,

- może zmienić się położenie osi Ziemi (póki co skierowana jest w stronę gwiazdy pn),

b) zmiany w albedo (naturalne i antropogeniczne)

- pożary,

- pokrycie planety lodem,

c) działalność człowieka (uprzemysłowienia związane z emisja gazów)

Energia ~ zdolność do wykonywania pracy (kinetyczna i potencjalna oraz wiele innych form)

Temperatura ~ miara średniej prędkości poruszających się molekuł jest więc miarą energii kinetycznej. Im wyższa temp, tym większa prędkość molekuł (mniejsza gęstość).

Ciepło ~ energia która przechodzi z jednego ciała na drugie, na skutek różnicy temperatur

Pojemność cieplna ~ stosunek dostarczonego ciepła do zmian (wzrostu temp)

,

Ciepło właściwe -
,

- temperatura powietrza zależy głównie od temp gruntu

- woda ma znacznie większą pojemność cieplną niż inne ciała. Może ona pochłaniać znaczną ilość energii nie zwiększając temp (dlatego też wykorzystywana jest w różnego rodzaju chłodnicach)

Cp_wody= 1 kal/g*stopień (jest ona przeźroczysta), dlatego ogrzanie jej jest trudniejsze niż grzanie lądu. Padająca na ląd energia słoneczna skupia się na jego powierzchni podczas gdy padając na wodę rozchodzi się wgłąb.

Cyrkulacja bryzowa ~ gdy pojawia się konwekcja i dochodzi do zasysania chłodnego powietrza, nad lądem tworzą się chmury.

RYS.1

Bryza miejska - miasto, jako wyspa ciepła ~ nagrzewa się w ciągu dnia, powietrze ciepłe w nocy uchodzi (zapewnia wentylację) do góry i zasysa powietrze z terenów przyległych.

TERMODYNAMIKA ATMOSFERY

I Zasada termodynamiki

,
,

- temp powietrza rośnie w wyniku ogrzewania lub w wyniku zwiększenia ciśnienia (zmiana gęstości)

Przemiana adiabatyczna - nie dostarczamy ciepła do układu

- równowaga adiabaty !!!

Równanie stanu gazu doskonałego

1) T = const

- powietrze w obszarze wysokiego ciśnienia jest bardziej gęste niż w obszarze niskiego ciśnienia

Konwergencja - zbieżność

Dywergencja - rozbieżność

2) p = const

- każdy wzrost temp powoduje spadek gęstości

Równanie hydrostatyki

1) ς = const - atmosfera jednorodna,

,

temp spada o 3,42^OC na każde 100m

Wyróżniamy 6 stanów atmosfery:

- najczęściej spotykamy się z typem inwersji radiacyjnej (przy gruncie), która zanika przy pojawieniu się promieniowania - jest to tzw wypromieniowanie Ziemi. Oddziałuje ono najsilniej podczas bezchmurnych nocy, kiedy to następuje gwałtowny spadek temp której najniższe wartości notujemy przy powierzchni Ziemi. Taki przypadek warstw inwersyjnych obserwujemy też na górnej powierzchni chmur.

Warstwa inwersji hamuje rozwój pionowych ruchów w atmosferze. Inwersja radiacyjna w niektórych okresach roku może być niekorzystna z punktu widzenia rozprzestrzeniania zanieczyszczeń.

- Inwersja orograficzna ~ tworzy się na różnych wysokościach obszarów górskich. W górach bardzo często nocą szczyty zaczynają się chłodzić (brak roślinności), zimne powietrze zaczyna spływać wzdłuż boków górskich, wynosząc do góry warstwy ciepłe. Zimne warstwy mogą zalegać na pewnych wysokościach - tworzą się wręcz zastoiska zimnego powietrza. Inwersje te widoczne są w okresie zimy, nawet do marca kiedy to powstają „morza mgieł”.

- Inwersja z osiadania (smog) ~ nad obszarem wysoko zalega zimne powietrze zaczyna ono osiadać i ogrzewać się, na pewnej wysokości linie prądu zaczynają się rozpływać. Tworzy się też warstwa inwersji i zanieczyszczenia nie mogą się rozprzestrzeniać w atmosferze!!!.

Proces taki trwać może kilka dni - inwersja ta jest przyczyną powstawania smogów miejskich. Inwersja ta jest najbardziej niekorzystna jeśli chodzi o rozprzestrzenianie zanieczyszczeń (wzrasta ich koncentracja)

- inwersja frontalna wysoka ~ związana z nadejściem frontu ciepłego. Ciepłe powietrze zaczyna napywać na chłodne i tworzy się warstwa pośrednia.

- stan równowagi stałej ~ (cienkie strugi dymu) warunki tej równowagi ustalają się nocą, napływ chłodnego powietrza, ruchy powietrza nad zimną powierzchnią

- równowaga chwiejna ~ (potężne chmury) - podczas dnia, silne promieniowanie, rozwój konwekcji, gdy powietrze przesuwa się nad rozgrzaną powierzchnią, adwekcja ciepłego powietrza

DYNAMIKA ATMOSFERY

Cyrkulacja termiczna - wywołana róznicą temperatur (ciepło odpływa z obszarów gorących w kierunku obszarów chłodnych)

Siła która wywołuje ruch powietrza to SIŁA GRADIENTU CIŚNIENIA (powietrze porusza się po liniach prostych z p₁ p₂

Prędkość przepływających warstw powietrza zależy od oddalania ośrodków (mała odległość - duża prędkość)

,

Istnieje kilka kryteriów klasyfikacji wiatru:

a) ze wg na szybkość wiatru

- skala Bouforta ~ szybkość wiatru ocenia się na podstawie obserwacji zjawisk zewnętrznych,

- skala Fujta ~ skala tornad, cyklonów

SIŁA CORIOLISA:

- jeśli cząstki powietrza zaczynają się przemieszczać z różnymi prędkościami liniowymi, to obserwator widzi zakrzywiony ruch cząstek

Siła Coriolisa - działa zawsze prostopadle do wektora prędkości

Im większa prędkość tym a_SC większa zależy ona również od szerokości geograficznej.

Na równiku SC nie istnieje im bliżej biegunów tym większa wartość SC.

Równanie ruchu (Newtona)

SGC - działa zawsze od ciśnienia wyższego do niższego (w kierunku niżu)

Siła Coriolisa - działa zawsze prostopadle do wektora prędkości (na półkuli N w prawo). Przez nią cząsteczki poruszające się w atmosferze mają tendencję do ruchu po torach zakrzywionych, raczej zamkniętych (ruch koncentrycznya).

SC jest proporcjonalna do prędkości, im większa prędkość tym SC wzrasta, SC zależy też od szerokości geograficznej, nie działa na równiku szer geogr rośnie to SC też rośnie.

- cyklony tworzą się na szer 10^O÷20^O od równika, nigdy nie schodzą niżej, są czynnikiem działania SC.

SIŁA ODŚRODKOWA ~ działa wtedy gdy masy powietrza zbliżają się do centrum

Niż baryczny - masy powietrza przesuwają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, winika to z faktu równoważenia się sił. W ośrodkach niżowych SGC jest większa niż w wyżach

Wyż baryczny - tutaj cząstka powietrza musi przesuwać się (poruszać) zgodnie z ruchem wskazówek zegara. W ośrodkach wysokiego ciśnienia SC jest większa niż w niżach.

SIŁA TARCIA

- jest siłą tuż przy powierzchni Ziemi

SGC - działa zawsze od wyższego do niższego ciśnienia

ST - zwiększa się przy powierzchni Ziemi ~ wraz z wysokością, zatem jest vardziej bliska prędkości wiatru geostroficznego.

- z działaniem siły tarcia (przy powierzchni Ziemi)

- w wyższych warstwach atmosfery

Wniosek: Im wyżej w atmosferze, tym szybciej wieją wiatry, gdyż brak jest oddziaływania sił tarcia, mamy doczynienia ze skrętem wiatru.

Prawo baryczne:

a) górna atmosfera

Jeśli wiatr wieje w plecy ( górze atmosfery) to zwasze po prawej stronie jest W a po lewej N

b) dolna atmosfera:

Gdy znajdujemy się w atmosferze dolnej, to gdy wiatr wieje w plecy a my skręcimy o 30^O tp po prawej mamy W a po lewej N.

Zasada Bernouliego:
- suma energii kinetycznej, tarcia i ciśnienia = const, gdy :

P rośnie to V maleje lub gdy: V rośnie to P maleje.

TURBULENCJE W ATMOSFERZE

- wywołane są siłami tarcia a przede wszystkim: różnicami gęstości, temperatury powietrza, co wiąże się też z różnicą prędkości.

Wyróżniamy :

a) turbulencje mechaniczną - wywołana szorstkością podłoża (lecz występuje też w wyższych warstwach atmosfery),

b) turbulencja termiczna.

5 przyczyn turbulencji w atmosferze:

1) prądy konwekcyjne,

2) prądy strumieniowe,

3) góry (wzrasta udział turbulencji mechanicznej),

4) poruszający się przed nami samolot,

5) mikrouderzeniowa (są najbardziej niebezpieczne podczas lądowania i startu)

CAT ~ turbulencja czystego nieba

CYKL HYDROLOGICZNY

Wilgotność powietrza ~ ilość pary wodnej w atmosferze

Wilgotność bezwzględna ~ to stężenie pary wodnej w atmosferze

Wilgotność właściwa ~ stosunek masy pary wodnej do powietrza wilgotnego (kg_H2O/kg_Pow),

Stosunek zmieszania ~ masa wody / kg powietrza suchego.

Warunki kondensacji pary wodnej:

- temperatura powietrza,

- para wodna

Przyczyny kondensacji:

- izobaryczne ochłodzenie powietrza,

- adiabatyczne

Klasyfikacja chmur:

I. W zależności od wysokości zalegania:

a) wysokie > 6km,

b) średniego zasięgu5 km,

c) niskie 2 km

II. Ze względu na skład:

a) wodne (niskie),

b) mieszane ( wod/lód),

c) lodowe (wysokie)

III. Ze względu na kształt (wygląd):

a) pierzaste: Cirrus (wysokie),

b) kłębiaste: Cumulus,

c) warstwowe: Stratus,

d) o rozciągłości pionowej: Nimbus (deszczowe)

Gatunki chmur:

a) wysokie

Cirrus Ci ~ cienka, delikatna, barwy białej, bez cieni, o jednolitym połysku, postać nitek, piórek, zwiastun frontu ciepłego.

Cirrocumulus CC ~ kłębiasto-pierzasta cienka warstwa lub ławica, barwa biała, bez cieni, kształt płatków, kulek, często drobne fale lub kształt rybiej łuski.

Cirnostratus Cs ~ cienka, delikatna, warstwowo- pierzaste, biała zasłona przyczyna halo,

Altocumulus Ac ~ barany, warstwa średnio- kłębiasta, biała, wykazuje cienie,

Altostratus As ~ zasłona barwy szarej (średnia warstwowa) - lub niebieska, struktura jednolita

Nimbostratus Ns ~ pozbawiona struktury, barwa ciemnoszara, całkowicie zasłania słońce,

Stratocumulus Sc ~ szara z ciemnymi warstwami

Cumulus Cu ~ pojedyncza gęsta, kształt kopuły,

Cumulonimbus Sb ~ pojedyncza, potężna i gęsta, ciemna, kształt gór lub kwadratów

Dlaczego tworzą się mgły? (rodzaje):

- radiacyjne ~ z wypromieniowania,

- adwekcyjne ~ gdy ciepła masa powietrza napływa nad zimne podłoże,

- z odparowania (wymieszania) ~ np. zjawisko parowania lasu, rzek,

- smog miejski (nadmierna ilość zarodków kondensacji)

Warunki powstawania chmury:

- temperatura punktu rosy zmniejsza się wraz z wysokością ,

- gradient temp: ~ 0,2^OC/ 100m

Rodzaje chmur Cumulus (3 fazy):

I faza - wzrostu (musi istnieć konwekcja, a przy gruncie wilgotne powietrze),

II faza - dojrzała (następuje wzrost kropli chmur lub powstanie kryształków, a prądy wznoszące nie są już w stanie utrzymać tego i następuje opad),

III faza - rozproszona (prądy zastępujące biorą górę nad ustępującymi)

Jak się tworzy opad atmosferyczny?

Aby małe krople przeszły w duże (takie jak opadają na Ziemie) to musi zajść:

~ koagulacja turbulencyjna - krople zaczynają się ze sobą zderzać i łączyć (w chmurze),

~ koagulacja grawitacyjna - krople opadają, zderzają się i łączą, jednak to nie zachodzi w naszych szerokościach geograficznych,

~ proces Bergerona:

- gdy w pobliżu kryształku lodu znajduje się kropla wody to kropelki pary wodnej otaczające każdą wodną kroplę których więcej jest przy wodzie zaczynają przechodzić do kryształków lodu, następuje ich kondensacja wokół kryształków lodu.

CYRKULACJE

a) cyrkulacja GLOBALNA ATMOSFERY

Mamy 3 komórki cyrkulacyjne:

1) komórka Harleya - generowana czynnikami termicznymi (cyrk. termiczna),

2) komórka Ferrela - komórka wymuszona istnieniem dwóch pozostałych,

3) komórka polarna - generowana termicznie

La Nimo - związany z passatami. Wiatry te spychają masy wody w kierunku zach (Australia). Występuje różnica poziomów wody, przy zachodnich wybrzeżach Ameryki obniża się poziom wody - w wyniku czego bogate w subst odżywcze wody głębinowe są wynoszone ku górze

El NImo - z jakiegoś powodu nie występują passaty, woda się nagrzewa, powstaje „niż” co powoduje silne wiatry i opady deszczu.

Przyczyną cyrkulacji w atmosferze jest różnica temperatury, co pociąga za sobą różnicę ciśnień. Aby zaistniała cyrkulacja musi istnieć pionowy gradient ciśnienia (siła), dopiero potem ma znaczenie siła Coriolisa.

Prądy morskie to prądy gęstościowe, gdyż w całości różnią się zarówno temperaturą jak i zasoleniem

Prąd Kanaryjski - zimny (woda bardzo zasolona z Atlantyku dopływa do Portugali, zatapia się i wynosi do góry zimne wody głębinowe, dlatego powstaje ten zimny prąd)

b) cyrkulacja REGIONALNA

Powstawanie monsunów

- Indochiny, Azja Pd-Wsch (lecz również na terenie Europy). Budowa kontynentu azjatyckiego sprawia że w środku lata zaczyna się nagrzewać oraz nagrzewa się warstwa powietrza z czego tworzy się niż, masy powietrza kręcą się odwrotnie do ruch wskazówek, powietrze ciepłe unosi się do góry, a jego ubytek jest uzupełniany zaciąganiem powietrza z okolic Pacyfiku (wilgotne masy powietrza), które po drodze napotykają łańcuchy górskie, wspinają się i zaczynają ochładzać MONSUN LETNI (wilgotny).

Zimą ten kontynent ochładza się, chłodne masy powietrza zaczynają osiadać, powstaje ośrodek wyżu, powietrze zagęszcza się przy powierzchni Ziemi i spływają w stronę Pacyfiku MONSUN ZIMOWY (suchy)

c) cyrkulacja LOKALNA

- powstawanie bryz (w nocy bryza lądowa, a w dzień bryza morska)

- cyrkulacje okresowe (generowanie czynnikami termicznymi),

- cyrkulacje nieokresowe

Skutkiem cyrkulacji lokalnej są BRYZY. Powstają one na skutek różnicy temperatur pomiędzy obszarem nad morzem a obszarem nad lądem.

Bryza miejska - miasto jako wyspa ciepła powodująca różnicę temperatur

Wiatr górski nocny - powietrze się ochładza i spływa ku dolinom.

Wiatr górski dzienny - szczyty ogrzewają się i zasysają powietrze z dolin.

Czynniki wywołujące cyrkulację lokalną:

a) temiczne,

b) baryczne (okresowe)

Wiatry cyrkulacji nieokresowych:

Siroko - wiatr powstały u wybrzeży Afryki, spada ciśnienie więc zasysane jest powietrze z Afryki i zaczyna przemieszczać się w kierunku morza Śródziemnego.

Bora - w Chorwacji, zimny wiatr spadający, zasysanie chłodnego powietrza znad gór Dynarskich.

Hamsun - Egipt, gorący pustynny wiatr z pd - wsch z obszarów pustynnych.

Chino - ciepły wiatr spadający z gór Skalistych

Halny/Fen - ciepły wiatr spadający.

Masa powietrza

- olbrzymie objętości powietrza która charakteryzuje się podobnymi właściwościami (wilgotnością i temperaturą) w skali poziomej.

Obszar źródłowy mas powietrza (tam gdzie powstają masy) powinien charakteryzować się:

- jednakową formą powierzchni i zbliżonymi wartościami termicznymi,

- występowaniem niewielkich prędkości wiatru

Wyróżniamy 4 rodzaje mas powietrza:

- masy powietrza równikowego,

- masy powietrza zwrotnikowego (między równikiem a zwrotnikiem),

- masa powietrza polarnego,

- masa powietrza arktycznego

W zależności od tego czy masy powietrza tworzą się nad lądem czy morzem wyróżnia się:

- masy powietrza morskiego,

- masy powietrza kontynentalnego.

Fronty atmosferyczne:

a) front ciepły,

zwiastun:

- na 800m przed linią frontów pojawia się chmura Cirrus,

- pojawia się opad atmosferyczny (nie zbyt intensywny ale trwający do 3 dni) z chmury Nimbostratus,

- Cirrus przechodzący w Cirrostratus na 800-1000m przed linią frontu,

- spokojne nasuwanie się powietrza ciepłego po mało nachylonym klinie,

- powstaje cały system chmur (Cirrus, Cirrostratus, Altostratus),

- opady ciągłe,

- zmiana kierunku z SE na SW,

- temperatura wzrasta i zachmurzenie zmniejsza się, ciśnienie obniża sie

b) front chłodny

zwiastun:

- chmura soczewkowata Ac,

- ostra atakująca masa chłodna (duży kąt nachylenia masy frontalnej do powierzchni Ziemi),

- gwałtowne fronty zastępujące prowadzące do powstawania chmury Cumulonimbus,

- opady przelotne o charakterze burzowym,

- zmiana kierunku wiatru z SW na NW,

- temperatura zaczyna się obniżać,

- ciśnienie gwałtownie spada a następnie rośnie

c) front okluzji (gdy front chłodny dogoni front ciepły i wyniesie go do góry)

- okluzja ciepła ~ gdy front goniący jest cieplejszy niż masa pierwotnego powietrza,

- okluzja chłodna ~ gdy front goniący jest chłodniejszy niż masa pierwotnego powietrza

---