METEOROLOGIA I KLIMATOLOGIA

Stacja meteorologiczna, ogródek meteorologiczny - miejsce wykonywania pomiarów i obserwacji meteorologicznych. Stacja meteorologiczna jest wyposażona w poletko pomiarowe (ogródek meteorologiczny) - trawiasty obszar o wymiarach 15×15 m, na terenie którego są zainstalowane przyrządy meteorologiczne. Podstawowy zestaw przyrządów to klatka meteorologiczna z kompletem termometrów, wiatromierz, deszczomierze, termometry gruntowe, heliograf, ewentualnie przyrządy do pomiarów promieniowania słonecznego.

Na terenie stacji meteorologicznej wykonuje się pomiary: temperatury powietrza na wysokości 2 m nad poziomem gruntu, temperatury powietrza na wys. 5 cm npg., wilgotności powietrza na wysokości 2 m npg., ciśnienia powietrza, wysokości opadu atmosferycznego, czasu usłonecznienia, widzialności meteorologicznej etc.

Na nieotrawionym, przekopanym poletku meteorologicznym zorientowany w osi wschód- zachód mierzy się temperaturę gruntu na głębokości 5, 15, 50 i 100cm. Oprócz tego oblicza się parowanie.

METEOROLOGIA - dział pomiaru bezpośredniego pomiaru słonecznego i natężenia;

Roczniki meteorologiczne wychodziły do 1984 roku, po tym okresie utajniono je;

Fizyka atmosfery - dział geofizyki;

Mechanika, termodynamika, optyka, elektryczność i magnetyzm - ATMOSFERA;

METEOR - ciało niebieski;

AEROLOGIA - aeros - powietrze, za pomocą radiosond do wysokości 40km;

AERONOMIA - badania powyżej 40km;

METEOROLOGIA - nauka o pogodzie, bada zjawiska zachodzące w atmosferze, zjawiska pogodowe związane są z procesami dynamicznymi;

• Ogólna - składa się: meteorologia dynamiczna - o ruchach powietrza; fizyczna - inne - optyczne;

• Stosowana - meteorologia synoptyczna - zajmuje się teorią i technikami przewidywania pogody; agrometeorologia - na potrzeby rolnictwa, morska, lotnicza, tropikalna, arktyczna;

PROBLEMY METEOROLOGICZNE:

1. Skład i budowa atmosfery;

2. Obieg ciepła w atmosferze na powierzchni ziemi ze szczególnym obiektem zainteresowania promieniowania;

3. Obieg wilgoci, stany skupienia wody;

4. Ruchy powietrza w różnych skalach: globalnej, regionalnej i lokalnej;

5. Elektryczność atmosferyczna;

6. Zjawiska optyczne, akustyczne;

7. Przewidywanie zmian warunków pogodowych;

8. Współzależność zjawisk atmosferycznych i życia organicznego na ziemi, a także różnych form działalności człowieka na Ziemi;

ELEMENTY POGODY:

• Usłonecznienie - czas trwania bezpośredniego promieniowania słońca; HELIOMETRIA; AKTYNOMETRIA - natężenie, moc;

• TERMOMETRIA - temperatury;

• Ciśnienie atmosferyczne - BAROMETRIA;

• Wilgotność powietrza - HIGROMETRIA;

• Ruch powietrza (wiatr) - ANENOMETRIA - anemometry;

• Opady atmosferyczne - mierzy się ich sumy - NUWIOMETRIA - deszczomierz, nuwiometr;

• Pokrywy śnieżne, grubość, gęstość śniegu;

• Parowanie wody - EWAPOROMETRIA - ewaporometry, wilgotność;

• Stan gruntu - jego uwilgotnienie, wilgotność;

Cykl badawczy rozpoczyna się od obserwacji, potem tworzy się teorie, a później szuka się udowodnienia - potwierdzenia;

FAKTY Z HISTORII:

• Dzieło Arystotelesa;

• Traktat Hipokratesa o ruchu powietrza;

• Kronika pogody - XIV wiek - okolice Oxfordu;

• Później zaczęto tworzyć w Szwajcarii;

• XV i XVI wiek - księgi astronomiczne, kupieckie;

• 1 przyrządem do pomiaru wilgotności powietrza - XV wiek;

• Leonardo da Vinci - przyrząd do pomiaru siły wiatru;

• Termometr - 1579 rok - Galileusz;

• Anemometr;

• Wszystkie te przyrządy udoskonalono;

• XVII wiek - barometr;

• Połowa XVII wieku - początek kompleksowych, instrumentalnych zjawisk meteorologicznych - sieć Florentyńska;

• XVIII wiek - skale termometryczne; skala Farenheita, Kelwina i Celsjusza;

• Warszawa - początek 1776 roku - systematyczne obserwacje meteorologiczne za pomocą urządzeń instrumentalnych;

• Sieć monachijska - Żagań na Śląsku;

• XIX wiek - I rocznik meteorologiczny „Dostrzeżenia meteorologiczne w Warszawie”;

• I połowa XIX wieku - I mapy pogodowe - synaptyczne;

• Sieć warszawska - z niej powstałą narodowa stacja pogodowa;

• Początek XX wieku - obecność tropopauzy; badania za pomocą balonu;

• Polska brała udział w pracach Roku Polarnego 1992/4; stacja meteorologiczna na wyspie Niedźwiedziej;

• Od zakończenia II WŚ powstał instytut Hydrologiczno - Meteorologiczny;

• 1950 rok - powołanie światowej organizacji Meteorologicznej, siedziba w Szwajcarii. Kieruje i obserwuje okresowe badania, zmiany klimatu, konsekwencje związane z tym;

ATMOSFERA:

Składniki powietrza:

• Główne: Azot - 78%, Tlen - 21%, Argon - 0,93%, dwutlenek węgla - 0,033% (w latach liczy się jego czas przebywania w atmosferze) - 99% objętości suchego powietrza;

• Drugorzędne: niezmienne - gazy szlachetne: neon, hel, krypton, ksenon, tlenek węgla, wodór; zmienne - ozon, związki siarki, azotu i inne;

PARA WODNA H₂O - 0,2 - 2,5% średnio, granica - 4%, para wodna jest ważna;

Skąd się bierze i gdzie występuje?

Para wodna dostaje się dzięki parowaniu wody z powierzchni ziemi, powierzchni roślin - transpiracja, gruntu porośniętego roślinnością - ewapotranspiracja;

• Potencjalne - mało możliwe w danych warunkach pogodowych przy niewyczerpalnych zasobach wody do parowania; z mórz;

• Rzeczywiste - parowanie z lądu;

Para wodna dostaje się do atmosfery. Najwięcej jest jej w najniższej warstwie atmosfery;

OZON - powstawanie:

O₂ + energia - O + O (promieniowanie UV);

O₂ + O + M - O3 + M (zderzenie);

O₃ + energia - O₂ + O (wiązany przez Cl);

O₃ + O - O₂ + O

OZON pochłania promieniowanie krótkie, ultrafioletowe, Ozon powstaje w pewnej warstwie 20 - 30km; ma szczególnie podwyższoną temperaturę - ta warstwa działa też jako gaz cieplarniany - częściowo pochłania ziemskie promieniowanie; Ilość ozonu - 3mm; występuje w przypowierzchniowej warstwie ziemi. Jego obecność jest szkodliwa;

DWUTLENEK WĘGLA: procesy spalania, dużo w obszarach zurbanizowanych, chłodne wody oceaniczne i powierzchnie roślin pochłaniają go. Jest on gazem cieplarnianym - pochłania promieniowanie ziemskie;

Podstawowym gazem cieplarnianym jest para wodna. Współdziała z dwutlenkiem węgla;

BUDOWA ATMOSFERY:

• Troposfera;

• Stratosfera;

• Mezosfera;

• Jonosfera;

• Egzosfera;

• Termosfera;

80 - 100km - warstwa powietrza normalna, powyżej - występowanie składników zgodnie z ciężarem właściwym;

• Ze względu na skład dzielimy:

1. Zjonizowana;

2. Jonizacja powietrza - powyżej 80km JONOSFERA;

• Ze względu na zawartość tlenu do oddychania do wysokości 4km - WORMOKSYDOWA warstwa do oddychania, od 4 - 15km - zawartość tlenu maleje - HIPOKSYDOWA, powyżej - brak tlenu - ANOKSYDOWA;

• Ze względu na zmianę temperatury w atmosferze jakie dokonują się na wysokości:

1. Spadek temperatury w miarę wysokości : troposfera, stratosfera - 99%, mezosfera, termosfera - 1%;

2. Wzrost;

3. Znów spadek;

4. Znów wzrost;

Między nimi są warstwy przejściowe o różnej grubości - pauzy: tropopauza, strato pauza i menopauza;

STRATOSFERA - obłoki iryzujące, odbijane są fale dźwiękowe;

MEZOSFERA - nocne obłoki świecące - świecenie nieba;

Służba pogody w Polsce (XII - 1986 rok);

Stacje meteorologiczne - około 60 (w 1 godzinę);

Posterunki meteorologiczne - około 286 (co 6 godzin);

Posterunki opadowe - około 1400;

Stacje pilotażowe - 20;

Stacje aerologiczne - 4;

1. Skład atmosfery ziemskiej;

2. Budowa atmosfery ziemskiej (podziały na warstwy według różnych kryteriów);

3. Źródła, występowanie i znaczenie w atmosferze: pary wodnej, dwutlenku węgla, ozonu;

4. Charakterystyka warstw atmosfery wydzielonych na podstawie zmian temperatury z wysokością: troposfery, stratosfery, mezosfery, termosfery;

PROMIENIOWANIE:

• Sposób rozprzestrzeniania się energii bez udziału środowiska materialnego;

• Istoty: energia: kwantowa;

• Fala elektromagnetyczna. Posługujemy się długością fali;

• Promieniowanie temperaturowe - temperatura powierzchni emitora;

• Promieniowanie korpuskularne tzw. Wiatr słoneczny ale do powierzchni ziemi nie dociera;

• Widmo promieniowania jest bardzo szerokie;

• Zakres promieniowania widzialnego od 0,360 mikrometra do 0,760 µm;

• Promieniowanie widzialne - optycznym okiem;

• Fale radiowe;

• Jednostki energetyczne: energię przechodzącą w czasie t przez pole powierzchni S prostopadłej do kierunku rozchodzenia się promieniowania; cal/cm²;

PRAWA PROMIENIOWANIA (ciało doskonale czarne - emituje i wypromieniowuje energię do temperatury swojej powierzchni):

• PRAWO KIRCHOFFA: e(λ,T)/a(λ,T) = constans - stosunek emisji do absorpcji jest stały, a dla ciała czarnego wynosi 1;

• PRAWO PLANCKA: E = f (λ,T) - temperatura powierzchni T i długości fali;

• PRAWO STEFANA BOLTZMANA: E = б * T⁴ - całkowita ilość energii wysyłana przez jakieś ciało jest wprost proporcjonalna do 4; б = 8,26 * 10^-11 cal/cm³ bezwzględnej temperatury tego ciała;

Rozkład promieniowania w zależności od długości fali - Krzywa PLANCKA;

• PRAWO WIENA - długość fali przy, której długość jest największa jest odwrotnie proporcjonalna; λ_max * T = a; λ_max = a/T, a = 0,2892cm * stop;

PROMIENIOWANIE SŁONECZNE:

Jest podstawowym czynnikiem klimatycznym. Jest motorem cyrkulacji ruchu powietrza. Możliwy jest obieg wody w przyrodzie, dostarcza energię do parowania. Fotosynteza. Jest prawie w całości krótkofalowe. Maksimum energii 0,47µm, barwa niebiesko - zielona. Na podczerwieni - 47%, na widzialnym - 46% i na nadfiolet - 7% promieniowania dochodzi do powierzchni Ziemi w postaci wiązki promieni równoległych. Ilość promieniowania dochodząca do górnej atmosfery to 1367 W/m² (nie równa się 3,5%) - STAŁĄ SŁONECZNA; Promieniowanie przechodząc przez atmosferę ulega osłabieniu. Jest pochłaniane. Po dojściu do Ziemi dostaje uszczerbku. Pochłania je para wodna, CO₂, O₃. Ozon pochłania promieniowanie krótkie i pewną ilość podczerwieni; CO₂ pochłania silnie w podczerwieni;

Łącznie atmosfera pochłania 15% energii słonecznej jaka przez nią przepływa;

ROZPRASZANIE - zmiana kierunku promieni na skutek napotkania różnych cząstek w atmosferze. Do powierzchni ziemi dochodzi pewna część 2/3 w postaci rozproszonej dochodzi do ziemi. Zależy od wielkość cząstek rozpraszających. Jest odwrotnie proporcjonalne do 4 potęgi długości fal. Rozpraszane jest promieniowanie krótkie, fioletowe, błękitne;

Pochłanianie i rozpraszanie wpływa na osłabienie promieniowania;

OSABIENIE PROMIENIOWANIA - PRAWO BOUGUERA: I_B = I_O * p^m; p - współczynnik przezroczystości atmosfery, m - masa optyczna atmosfery;

Stałą słoneczna x współczynnika przezroczystości atmosfery do potęgi m, gdy kąt maleje miąższość atmosfery zwiększa się;

NATĘŻENIE BEZPOŚREDNIEGO PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO - mierzymy zawsze na powierzchnię prostopadłą. Trzeba uwzględnić sinus wysokości kąta;

Ir = Is * sinh, Ir - natężenie promieniowania słonecznego (cal/cm³) na powierzchnię poziomą;

Promieniowanie na powierzchni ziemi:

• Bezpośrednie I_B * sinh;

• Rozproszone I_O = a/24 * I₂;

• Całkowite Ir = I_B * sinh + I_B;

• Pochłonięte (I_B * sinh + I_D) (1 - A) - zdolność powierzchni ziemi do pochłaniania promieniowania;

Część promieniowania dochodzącego do powierzchni ziemi jest odbite - ALBEDO - zdolność powierzchni ziemi do odbijania promieniowania słonecznego, inaczej stosunek promieniowania odbitego do padającego;

BILANS PROMIENIOWANIA KRÓTKOFALOWEGO (odbitego od powierzchni ziemi);

PROMIENIOWANIE ZIEMI - ziemia wysyła promieniowanie Ez w stronę atmosfery;

EFEKTYWNE - Ee = Ez - Ea - promieniowanie zwrotne z atmosfery;

Większe promieniowanie (efektywne) jest w dzień, większe w nocy ponieważ w dzień są większe temperatury; Jest duże jeśli w atmosferze są chmury. Jeżeli nie ma chmur to traci promieniowanie. Gdy są chmury jest para wodna, która to promieniowanie pochłania a później chmury je wysyłają powrotem w stronę ziemi (następuje retransmisja). Wypromieniowanie efektywne jest silne przy pogodnej, bezchmurnej nocy;

BILANS PROMIENIOWANIA POWIERZCHNI ZIEMI;

R = (I_B * sinh + Ia) (1 - A) - (Ez - Ea) - straty promieniowania ziemskiego;

Wszystkie strumienie energii promienistej dopływającej i uchodzącej z powierzchni ziemi - promieniowanie krótkofalowe tylko bilans może przyjmować dodatnie i ujemne wartości. Dodatni w ciągu dnia, w nocy bilans jest ujemny bo nie ma zwrotnego promieniowania z atmosfery - duże straty. Wymiana między grubszą warstwą ziemi a atmosferą;

Wymiana między powierzchnią ziemi a atmosferą:

• Ruch turbulencyjny - wymiana ciepła jest dynamiczna, ciepło przemieszcza się ku górze, dlatego jest cieplej - odczuwalny strumień ciepła; Parowanie z powierzchni Ziemi. Powierzchnie się. Para wodna ulega kondensacji., wydziela się ciepło kondensacji. Na parowanie ciepła jest pobierane a gdy kondensacja oddawane;

• Utajony strumień ciepła, który przemieszcza się za pośrednictwem pary wodnej: składa się na to odczuwalny strumień ciepła, turbulencyjny;

SKŁADOWE BILANSU CIEPLNEGO ZIEMI;

Bilans energetyczny - R + T + G + LE = O; R - bilans radiacyjny - dodatni w dzień, ujemny w nocy, T - strumień turbulencyjny (ciepło + powietrze), G - wymiana z gruntem przez przewodnictwo z podłożem, E - ewaporacja - wymiana ciepła drogą utajoną;

WARUNKI CIEPLNE;

AMPLITUDA TEMPERATURY - największa jest na powierzchni. Jest to różnica między najniższą a najwyższą temperaturą;

Dobowe zmiany temperatury sięgają w Polsce do 1m; roczne zmiany temperatury sięgają do 19m;

Pionowy gradient temperatury przy powierzchni Ziemi jest bardzo duży (nawet o 30˚ dla 1mm);

Odczuwalny strumień ciepła - wymiana ciepła, do której dochodzi gdy porcje powietrza ogrzewają się przy powierzchni Ziemi w ruchu turbulencyjnym;

Wymiana ciepła = wymiana turbulencyjna ciepła;

Utajony strumień - porusza się dzięki fazowym przemianom wody. Odbywa się poprzez efekt parowania wody w jednym miejscu a skraplaniem pary w innym miejscu;

Rosa i szron - ciepła pora roku, bezchmurna, bezwietrzna pogoda - bardzo mocno wychładza się podłoże;

Konwekcja - uporządkowany ruch powietrza (lub cieczy), prądy wznoszące i opadające;

1. Powierzchnie lądowe - szybko się nagrzewają i szybko stygną;

2. Powierzchnie wodne - wolno się nagrzewają ale dłużej trzymają ciepło;

Redukcja temperatury do temperatury morza - polega na dodaniu środkowego gradientu temperatury mierzonego na poziomie morza;

TERMOMETRY CIECZOWE:

• Rtęciowe;

• Alkoholowe;

• Termometr maksymalny;

• Termometr minimalny;

t˚C = tK - 273˚ t K = t˚C + 273˚

t˚C = (t˚F - 32˚) * 5/9 t˚F = t˚(9/5 + 32˚)

t˚C = t˚R * 5/4 t˚R = t˚C * 4/5

TERMOMETRY KOLANKOWE:

• Gruntowe;

• Wyciągowe;

TERMOGRAF;

TERMOMETRY ELEKTRYCZNE:

• Oporowy;

• Termopara;

• Termobateria;

USŁONECZNIENIE:

• Heliograf Campbella - S_wzgl = S_rz/S_max * 100%;

Usłonecznienie względne - stosunek rzeczywistego usłonecznienia do maksimum usłonecznienia;

Do pomiaru promieniowania bezpośredniego:

• Pirheliometr kompensacyjny - I_B = k* i²;

• Solhymetr Gorczyńskiego (natężenie promieniowania bezpośrednio na płaszczyznę prostopadłą do kierunku padania promieni);

• Termostos Molla;

WILGOTNOŚĆ - jest to zawartość pary wodnej w powietrzu;

e - prężność pary wodnej

a - wilgotność bezwzględna Q = 0,623^e_p

U, f - wilgotność względna

E - maksymalna prężność pary wodnej przy temperaturze 20˚C

T - temperatura w Kelwinach;

x - stosunek zmieszania (ile g przypada na powietrze suche;

d - niedosyt wilgotności;

P - ciśnienie atmosferyczne;

q - wilgotność właściwa powietrza - jest to stosunek masy pary wodnej do masy powietrza wilgotnego;

Q = 220^e_T [g/m³]

U = e/E * 100%

x = 0,622 e/P - e

D = E - e [hPa]

Prężność pary wodnej:

Wzór psychromatyczny: e = E_W - A (t_S - t_W)P [hPa]

t_S - termometr suchy;

t_W - termometr wilgotny;

Maksymalna prężność pary wodnej - 26,4;

E = 26,4

f = 36%

e = 9,6

WYKŁAD 3: „TERMODYNAMIKA”;

PIONOWY GRADIENT TEMPERATURY :

Przy ruchu w górę porcja suchego powietrza ochładza się o 1°C na każde 100m;

Przy ruchu w duł, porcja suchego powietrza jest sprężana i wydziela się ciepło (powietrze ogrzewa się ponieważ występuje praca), temperatura wzrasta o 1°C na każde 100m;

PROCES ADJABATYCZNY- polega na zmianie temperatury przemieszczającego się pionowo powietrza, na skutek zmian wewnętrznego ciśnienia atmosferycznego (a nie na skutek ciepła wydzielanego z otoczenia);

Nasycona para wodna p[przemieszcza się dzięki kondensacji (zawiera nasyconą parę wodną i produkty kondensacji) wraz ze wzrostem temperatury para wodna będzie się skraplać na skutek ochładzania i będzie się wydzielać ciepło (praca), powietrze ochładza się około 0,6°C na każde 100m;

Natomiast przy ruchu w duł, porcja powietrza jest sprężana (bo rośnie ciśnienie) wiec ogrzewa się i będzie następowało parowanie (ciepło będzie pobierane z otoczenia), porcja powietrza będzie się ogrzewać o 0,6°C na każde 100m;

PIONOWY GRADIENT TEMPERATURY - nazywa się suchoadjabatyczny;

PIONOWY GRADIENT TEMPERATURY - nazywa się wilgotnoadjabatyczny;

Podczas ruchu w górę dochodzi do ochładzania powietrza, potem zamarza para i w pewnym momencie para staje się nasycona po czym zmienia się w inne produkty kondensacji;

PRĄDY KONWEKCYJNE:

Przy ruchu wznoszącym temperatura masy powietrza i otoczenia schładza się lecz otoczenie szybciej od porcji powietrza i to powietrze jest im wyżej tym cieplejsze w stosunku do otoczenia. Następuje coraz to szybsze wznoszenie (wznoszenie konwekcyjne), jest w równowadze chwiejnej;

Przy ruchu opadającym jest w równowadze stałej, temperatura otoczenia musi wrócić do poprzedniego stanu więc otoczenie szybciej się schładza;

KONWEKCJA może być termiczna bądź dynamiczna;

Temperatura potencjalna - jest to temperatura rzeczywista z danego poziomu sprowadzona adiabatycznie do poziomu morza (przeliczana) zgodnie z gradientem sucho - adiabatycznym na temperaturę panującą na poziomie morza;

PIONOWY GRADIENT TEMPERATURY - γ^T = -ΔT/ΔH

Gradient większy niż 1, świadczy o równowadze chwiejnej;

Wysokość pozioma kondensacji:

H = 1,2 (t - t_d)

H - wysokość hektometrach;

T - temperatura powietrza;

T_d - temperatura punktu rosy;

Wzrost produkcji kondensacji !!!

Łączenie kropel - KOAGULACJA;

MECHANIZMY POWSTAWANIA CHMUR:

WYKŁAD 4: „ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE”;

GATUNKI CHMUR (pozostałe):

• Fibratus (prostoliniowe lub nieregularne zakrzywione włókna);

• Cencinus uncinus;

• Spisatus (gęste chmury);

• Kastellanos;

• Stratiformis;

• Nebulozus (mglisty);

• Lentikularis (w kształcie soczewki);

• Fraktur (Cu, St);

• Capillatus (Cb Cap);

• Calvus (Cb, Cal);

• Vertebratus;

• Radiatus;

• Duplikatu;

• Undulatus;

• Lakunozus;

• Opalus (chmura gruba);

• Translucilus (chmura prześwitująca);

• Perlucilus (przerwy przez które przechodzą promienie słoneczne);

• Capullatus Indus (kowadło Ob.);

• Mammatus;

WARUNKI KONIECZNE ABY ZACHODZIŁA KONDENSACJA:

• Musi być nasycone parą;

• Musi posiadać jądra kondensacji;

Koagulacja - łączenie się kropel wody; Występuje koagulacja grawitacyjna i turbulencyjna;

HYDROMETEORY (zachmurzenie):

• Mgła radiacyjna;

• Mgła z parowania;

LITOMETEORY (powstają na skutek obecności pyłów w atmosferze):

• Tzw. Zmętnienie atmosfery;

ELEKTROMETEORY (zjawiska optyczne: tęcza, halo, łuski, słońca poboczne);

Chmura - jest widzialnym zbiorem bardzo małych kropelek wody lub kryształków lub też kropelek wody i kryształków lodu jednocześnie zawieszonych swobodnie w atmosferze;

Cirrus - chmury w kształcie oddzielonych delikatnych włókien lub wąskich pasm;

Cirrocumulus - cienka biała ławica lub warstwa chmur bez cieni złożona z bardzo małych członów;

Cirrostratus - przejrzysta o włóknistym lub gładkim wyglądzie; pokrywająca niebo całkowicie lub częściowo;

Altocumulus - biała lub szara ławica lub warstwa chmur wskazująca na cienie i złożona z płatków zaokrąglonych brył;

Altostratus - warstwa chmur szarych bądź niebieskawych o wyglądzie prążkowanym i słońce jest widoczne jak przez matowe szkło;

Stratocumulus - szara lub biaława, posiada prawie ciemne części;

Stratus - na ogół szara warstwa chmur o jednolitej podstawie, mogąca dać opad mżawki, śniegu ziarnistego jeśli słońce to jego zarys jest wyraźny;

Cumulus - oddzielone na ogół gęste o ostrych zarysach rozwijających się w kierunku pionowym, w kształcie pagórków, kopuł lub wież (przypomina kalafior);

METEOR - zjawisko występujące w atmosferze lub na powierzchni gruntu w postaci zawiesin, opadów lub osadów składających się z udowodnionych lub nieudowodnionych cząstek ciekłych lub stałych; może ona być również zjawiskiem natury optycznej lub elektrycznej;

PRODUKTY CHMUR:

• Deszcz - As, Ns, Sc, Cu, Cb;

• Mżawka - St;

• Śnieg - As, Ns, Sc, Cu, Cb;

• Śnieg ziarnisty - St;

• Krupy śnieżne - Sc, Cu, Cb;

• Pył diamentowy - St;

• Niebo bezchmurne;

• Grad - Cb;

• Krupy lodowe - Cb;

• Ziarna lodowe - As, Ns;

• Fotometeory:

• Halo - As, Cs, Ci, St, Cb (w górnej warstwie);

• Wieniec - Cc, Cs, Ac, As, Sc, St, Cu;

• Iryzacja - Cc, Ac, Sc;

• Tęcza - Cu, Cb;

WYKŁAD 5 : „CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE”;

Barometr rtęciowy - zanurzona rurka wypełniona rtęcią;

Jednostka - mm słupa rtęci;

760 mm słupa rtęci - przeciętne ciśnienie;

Na barometrze znajduje się termometr. Przed sprawdzeniem ciśnienia sprawdza się temperaturę aby wnieść poprawki: samej rtęci jak i obudowy (rozszerzalność rtęci);

Druga poprawka (stała):

• Umieszcza się go na poziomie morza i 45˚ szerokości geograficznej;

Barometry metalowe:

Kilka barometrów metalowych tworzy barograf;

Jednostki ciśnienia:

1 Pa = 1Nm^-2

1hPa = 100Nm^-2

1hPa = 1mb = 0,75mm Hg

1mm Hg = 1,33 hPa

Standardowe ciśnienie atmosferyczne:

1 atm = 1013,25 hPa = 760mm Hg

Na 16km mamy 100 hPa

Powierzchnia izobaryczna - utworzona z punktów o tym samym ciśnieniu atmosferycznym;

Mapy topografii barycznej;

Mapy topografii względnej;

Wzór BABINETTA:

• Zmiana ciśnienia z wysokością (dokładnie do 1m, do wysokości około 400m);

H = 8000 * 2(P₁ - P₂)/P₁ + P₂ * (1 + α + tśr)

H - różnica wysokości dwóch poziomów;

P₁ - ciśnienie na niższym poziomie;

P₂ - ciśnienie na wyższym poziomie;

α - współczynnik rozszerzalności cieplnej powietrza;

tśr - średnia temperatura warstwy powietrza;

Redukcja ciśnienia do poziomu morza jeśli znamy ciśnienie na innym poziomie i temperaturę na tym poziomie;

STOPIEŃ BARYCZNY - mówi ile trzeba zmienić wysokość aby ciśnienie zmieniło się o 1hPa;

H = 8000/P₁ * (1 + α tśr)

H = 8000/1000 = 8m/hPa przy czym P = 1000 hPa i tśr = 0˚C;

WZÓR LAPLACE`A:

H = 18 400 lg * P₁/P₂ * (1 + αtśr)

Wyże: klin, siodło baryczne;

Niże: zatoka niżowa, bruzda niżowa;

Poziomy gradientu ciśnienia - to jest siła działająca prostopadle do izobar i skierowana w stronę ciśnienia najwyższego a jego wartość oblicza się jako różnica ciśnienia przypadająca na stopień geograficzny

γ = - ΔP/sopień geograficzny [hPa/111km]

WIATR - poziomy ruch powietrza;

Wiatromierz WILDA:

• Prędkość wiatru - droga cząsteczek w czasie;

• Siła wiatru - nacisk na poziomu przeszkody;

• Strzałka wskazuje z skąd wieje wiatr a nie do skąd;

SKALA BOFORTA:

0 - cisza;

8 - wiatr łamie gałęzie drzew (wicher);

11 - gwałtowna wichura (30m/s);

Przykład sił decydujących o występowania wiatru;

Wiatr geostroficzny (zgodny z izobarami);

Siła Coriolisa - działa prostopadle do wektor prędkości przy czym na półkuli PN działa w prawo a na PD w lewo;

Wiatr gradientowy;

SKALA EKMANA:

BARYCZNE PRAWO WIATRU - wiatr wiejący w plecy to po lewej mamy ciśnienie niskie a po prawej wysokie w gradiencie atmosferycznym, a w dolnej warstwie podobnie z tym że kąt jest mniejszy;

Wiatr halny (fenowy);

WYKŁAD 5 : „MASY POWIETRZA”;

• Z bieguna PN (polarne);

• Antarktyczne;

• Masy zwrotnikowe;

• Masy równikowe;

• Masy morskie;

• Masy kontynentalne;

Masy morskie i równikowe nabierają cech poprzez dłuższy kontakt z podłożem (przynajmniej 2 tygodnie);

Masy mają zdolność do zmian swoich cech (translacji);

• Masy świeże;

• Masy przetransformowane (stałe);

Warstwy lub strefy pomiędzy różnymi masami powietrza to fronty atmosferyczne;

• Fronty główne;

• Fronty wtórne (pomiędzy różnymi odmianami pochodzącymi z tej samej strefy geograficznej);

Masa ciepłego powietrza wślizguje się pod masę chłodniejszą; natomiast jeśli chłodna masa powietrza dogania ciepłą to wchodzi klinem pod nią ponieważ jest cięższa;

• Front stacjonarny - fronty, które przesuwają się równolegle ale w przeciwnym kierunku;

OKLUZJA - połączenie się frontów (zimnego i ciepłego);

• Fronty klimatologiczne - średnie położenia strefy przejściowej między głównymi masami powietrza;

Wpływ masy z zachodu - przewaga cyrkulacji zachodniej;

Oscylacja północno - atlantycka;

Niże baryczne przesuwają się ku wschodowi, a później na północ;

KLIMATOLOGIA;

Polega na:

• Analizie układu przestrzennego danych meteorologicznych;

Korzysta się z różnych danych:

• Instrumentalne: wyniki i dane z samopisów (odczytuje się wartości co godzinę);

• Dzieł sztuki;

• Wszystkie dane muszą być skontrolowane;

Kontrola merytoryczna - czy wyniki jednego elementu nie przeczą drugiemu elementowi;

Odpowiedni dobór danych z odpowiedniego okresu - minimum 10 lat;

Dane muszą być synchroniczne - jeżeli dane z kilku stacji, czasem są niekompletne, wpisuje się średnie wartości;

Żeby ciągi danych były homogeniczne, zmiana ustawienia powoduje zerowanie;

Każda wartość w tym ciągu zależy tylko od warunków klimatycznych;

---