7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

Transcript

1 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ 8.ΥΔΑΤΩΔΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου -Αθανασιάδου 1

2 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Το νερό βρίσκεται στην ατμόσφαιρα με τις τρεις μορφές του, Αέρια, υδρατμοί που είναι αόρατοι, Υγρή, σταγονίδια τα οποία δημιουργούν νέφη, βροχή, ομίχλη κ.λ.π, Στερεή, σύννεφα από χιόνι, χαλάζι κ.λ.π. Οι τρεις αυτές φάσεις του νερού βρίσκονται σε συνεχή αλλαγή και η αλλαγή αυτή φάσεων ονομάζεται υδρολογικός κύκλος. 2

3 Η ποσότητα του νερού της ατμόσφαιρας εκφράζεται με τις παρακάτω υγρομετρικές παραμέτρους: Οι υδρατμοί της ατμόσφαιρας εξασκούν πίεση που αποτελεί μέρος της ολικής ατμοσφαιρικής πίεσης. Η μερική αυτή πίεση ονομάζεται τάση υδρατμών (f) και εκφράζεται σε μονάδες πίεσης. Στο σημείο κορεσμού του αέρα η τάση των υδρατμών ονομάζεται μέγιστη τάση (F) και είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. 3

4 Απόλυτος υγρασία (β) είναι η ποσότητα σε γραμμάρια των υδρατμών που περιέχονται στην μονάδα όγκου του αέρα. Ειδική υγρασία (q) είναι η μάζα των υδρατμών του δείγματος προς τη μάζα του δείγματος. Αναλογία μίγματος (r) είναι ο λόγος της μάζας των υδρατμών του δείγματος προς τη μάζα του ξηρού αέρα, με το οποίο συνδυάζονται στο θεωρούμενο δείγμα. 4

5 Σημείο δρόσου(td). Ας θεωρήσουμε μάζα αέρα η οποία ψύχεται υπό σταθερή πίεση. Η θερμοκρασία t d, στην οποία αέρας θα καταστεί κορεσμένος με την ποσότητα υδρατμών που περιέχεται και θα υγροποιηθεί. Σχετική υγρασία (RH) είναι ο λόγος των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα προς αυτούς που θα μπορούσε να συγκρατήσει αν ήταν κορεσμένη κάτω από τις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Έλλειμμα κόρου είναι η διαφορά ανάμεσα στην τάση των υδρατμών και την μέγιστη τάση των υδρατμών του αέρα στην ίδια θερμοκρασία. 5

6 Εξάτμιση είναι η μεταβολή της υγρής φάσης του νερού σε αέρια. Η μεταβολή του νερού από τη στερεή στην αέρια κατάσταση λέγεται εξάχνωση και οφείλεται στην αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων του νερού, με προσθήκη ενέργειας. Αύξηση θερμοκρασίας νερού σημαίνει ότι έχει προστεθεί ενέργεια, η οποία απορροφάται από τα μόρια του νερού, που αυξάνουν την κινητική τους ενέργεια και διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα σαν υδρατμοί. Η ενέργεια αυτή παραμένει στα μόρια και ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα. 6

7 Η εξάτμιση από μια ορισμένη επιφάνεια επηρεάζεται από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες: υψηλών ή χαμηλών θερμοκρασιών, ξηρασίας, νηνεμίας, υψηλής θερμοκρασίας, ανέμου μεγάλης ταχύτητας. Η εξάτμιση επηρεάζεται επίσης από: την ποιότητα νερού, το βάθος υδάτινης συλλογής, την έκταση εξατμιζουσών επιφανειών, παρουσία βλάστησης, βάθος υδροφόρου ορίζοντα, περιεκτικότητα εδάφους σε υγρασία, τριχοειδή χαρακτηριστικά του εδάφους και χρώμα εδάφους. 7

8 Συμπύκνωση υδρατμών Συμπύκνωση είναι η διεργασία με την οποία οι υδρατμοί μετατρέπονται σε υγρή φάση από την αέρια. Αποτέλεσμα της είναι η νέφωση και τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα. Προϋπόθεσεις για να συμβεί η συμπύκνωση είναι: Ο αέρας να είναι υπέρκορος. Να υπάρχουν πυρήνες συμπύκνωσης. Να λειτουργήσουν και οι μηχανισμοί του υετού. 8

9 Πυρήνες συμπύκνωσης: σωματίδια πάνω στα οποία γίνεται συμπύκνωση υδρατμών. Χωρίς αυτούς ο αέρας παραμένει κορεσμένος ή υπέρκορος χωρίς να συμπυκνώνεται. Πυρήνες συμπύκνωσης θεωρούνται τα ιονισμένα σωματίδια και κάθε είδους αιωρήματα που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Επίσης είναι τα σταγονίδια των ήδη συμπυκνωμένων υδρατμών, οι βροχοσταγόνες, οι νιφάδες χιονιού, οι χαλαζόκοκκοι και κάθε μορφής υδροαποβλήματα. 9

10 Μηχανισμοί ψύξης αέρα Η ψύξη του αέρα ως τη θερμοκρασία δρόσου προκαλεί συμπύκνωση υδρατμών. Υπάρχουν πολλοί μηχανισμοί ψύξης του αέρα, οι οποίοι δεν εμφανίζονται ανεξάρτητοι ο ένας απ τον άλλο, αλλά συνυπάρχουν. Οι σημαντικότεροι μηχανισμοί ψύξης του αέρα είναι: 1) Ψύξη υδρατμών λόγω μεταφοράς των αέριων μαζών σε ψυχρότερη περιοχή 2) ψύξη λόγω ακτινοβολίας 3) μίξη αέριων μαζών 4) ψύξη λόγω ανοδικών κινήσεων. 10

11 Συμπυκνώσεις μικρής κλίμακας Δρόσος λέγεται ο σχηματισμός υδροσταγονιδίων πάνω σε στερεά σώματα της επιφάνειας του πλανήτη με απ ευθείας συμπύκνωση των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα λόγω ψύξης. Όταν η θερμοκρασία κατεβαίνει κάτω από τους 0 0 C αντί δρόσου εμφανίζεται πάχνη, η οποία αποτελείται από παγοκρυστάλλους, γι αυτό μπορεί να είναι καταστρεπτική για τα φυτά. 11

12 Ομίχλη: νέφος που εφάπτεται της γης ή βρίσκεται σε μικρή απόσταση απ αυτή και περιορίζει την ορατότητα κάτω από 1 χμ. Θετική η σημασία της για τα φυτά, γιατί επιβραδύνει την ακτινοβολία θερμότητας από το έδαφος και αποτρέπει την δημιουργία πάχνης την άνοιξη. Αρνητική επίδραση σε δραστηριότητες του ανθρώπου, όπως η αεροπλοϊα, ναυσιπλοϊα κ.α Ορατότητα: η μεγαλύτερη απόσταση που είναι δυνατόν ν αναγνωρίσουμε αντικείμενο κάτω από κανονικές συνθήκες φωτισμού. 12

13 Η ομίχλη ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού της διακρίνεται τους παρακάτω τύπους: α) ομίχλη ακτινοβολίας - όταν η ψύξη οφείλεται σε ακτινοβολίαβ) ομίχλη μεταφοράς - όταν θερμές και υγρές αέριες μάζες κινούνται πάνω από ψυχρές επιφάνειεςγ) ομίχλη ανάμιξης - όταν αέριες μάζες με διαφορετική υγρασία και θερμοκρασία αναμιγνύονται κοντά στο έδαφος 13

14 δ) μετωπική ομίχλη ή ομίχλη βροχής - όταν οι σταγόνες βροχής πέφτοντας στη ψυχρή αέρια μάζα εξατμίζονται. ε) ομίχλη αναστροφής - δημιουργείται σε απόσταση από το έδαφος. στ) ομίχλη αρκτικού καπνού ή θαλάσσιος ατμός όταν πολύ ψυχρός αέρας κινείται πάνω από θερμή υδάτινη επιφάνεια, οπότε εμπλουτίζεται σε υδρατμούς, γίνεται κορεσμένος και σχηματίζει ομίχλη. 14

15 Νέφος: κάθε ορατό σύνολο υδροσταγονιδίων ή παγοκρυσταλλίων ή μίγμα και των δύο αυτών συστατικών που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα με υδρατμούς. Βάση της εξωτερικής μορφής τους και δομής τους διακρίνονται στους εξής τύπους: 1)Υψηλά νέφη. Βάση πάνω από 6χμ 2)Μέσα νέφη. Βάση πάνω από 2χμ 3)Χαμηλά νέφη. Βάση κάτω από 2χμ 4)Νέφη κατακόρυφης ανάπτυξης. 15

16 Είδος Cumulus Cumulonimbus Stratus Stratocumulus Nimbostratus Altostratus Altocumulus Cirrus Cirrostratus Cirrocumulus Ύψος Βάσης Νέφους Στρώμα Χαμηλό Πολικές περιοχές Εύκρατες περιοχές Τροπικές περιοχές Κάτω των 2Κάτω των 2 Κάτω των 2 km km km Μεσαίο 2-4 km 2-7 km 2-8 km Υψηλό 3-8 km 5-13 km 6-18 km Φωτογραφίες νεφών στις ιστοσελίδες A &Itemid=

17 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα 8. ΥΔΑΤΩΔΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΜΑΤΑ Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα ή ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα ή υετό ή υδρομετέωρα ονομάζουμε τις διάφορες μορφές νερού, υγρές ή στερεές, που φθάνουν από τα σύννεφα στην επιφάνεια της γης. Προϋπόθεση για την ύπαρξη υδρομετεώρων αποτελεί η νέφωση. Όταν όμως υπάρχει νέφωση δεν ακολουθεί οπωσδήποτε κάποια μορφή υετού. Τα σπουδαιότερα υδρομετέωρα είναι: η βροχή, το χιόνι, το χαλάζι, ψεκάδες και οι χιονοχάλαζα. 17

18 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα ΒΡΟΧΗ Όταν οι σταγόνες που αποτελείται ένας υετός, ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν μεγαλύτερες υδροσταγόνες, πέφτουν ταχύτερα παρασύροντας και άλλα υδροσταγονίδια. Μεγενθύνονται και τελικά αν δεν εξατμιστούν στη πορεία τους πέφτουν στη γη προκαλώντας το φαινόμενο της βροχής. Οι βροχοσταγόνες μπορεί μέσα στο νέφος να έχουν μορφή χιονιού, το οποίο καθώς περνάει από τα θερμότερα στρώματα λιώνει. Το τελικό μέγεθος της σταγόνας που πέφτει στο έδαφος εξαρτάται και από την εξάτμιση που υφίσταται. 18

19 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα Οι βροχές, ανάλογα με τον τρόπο ψύξης των υδρατμών για να γίνει η συμπύκνωση, διακρίνονται: α) βροχές μεταφοράς ή αστάθειας. Προκαλούνται από ισχυρές ανοδικές κινήσεις λόγω θέρμανσης. Συνδέονται με νέφη κατακόρυφης ανάπτυξης (Cu, Cb) Συναντώνται στα ψυχρά μέτωπα ή στους κυκλώνες των τροπικών περιοχών. β) κυκλωνικές ή μετωπικές βροχές. Δημιουργούνται στα βαρομετρικά χαμηλά ή στα μέτωπα. 19

20 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα γ) ορογραφικές βροχές ή αναγλύφου. Δημιουργούνται όταν μια αέρια μάζα καθώς κινείται συναντήσει μια οροσειρά, οπότε αναγκάζεται να ανυψωθεί. Η δράση της ορογραφίας εξαρτάται από το μέγεθος και την διάταξη των βουνών. Όταν η διάταξη είναι κάθετη στη διεύθυνση του ανέμου προκαλούνται περισσότερες βροχές. Οι βροχές της κατηγορίας αυτής πέφτουν στην προσήνεμη πλευρά. Το ύψος της βροχής αυξάνεται μέχρι το υψόμετρο των 2,5km και στη συνέχεια ελαττώνονται. Στον Ελλαδικό χώρο ορεογραφικές βροχές έχουμε στην Πίνδο και κατά μήκος των ακτών της Ανατολικής Ελλάδας (Όλυμπος Πήλιο- Όρη Ευβοίας). 20

21 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα Μέτρηση βροχής Πρέπει να γνωρίζουμε την ποσότητα νερού που πέφτει στο έδαφος και τη διάρκεια βροχής. Το ποσό του νερού που πέφτει στη διάρκεια μιας βροχής εκφράζεται με το ύψος βροχής, δηλ. το ύψος στο οποίο θα έφθανε η στάθμη του νερού σε μια οριζόντια επιφάνεια, αν δεν εξατμιζόταν και δεν απορροφούνταν από το έδαφος. Εκφράζεται σε mm. Ένταση Βροχής είναι το ύψος βροχής που πέφτει στη μονάδα του χρόνου. Εκφράζεται σε mm/h 21

22 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα Καταγραφές βροχής Ημερήσιο ύψος βροχής, σύνολο της βροχής της ημέρας. Μηνιαίο ύψος βροχής, σύνολο βροχής του μήνα. Ετήσιο ύψος βροχής, σύνολο βροχής στη διάρκεια του έτους. Μέσο μηνιαίο και μέσο ετήσιο ύψος βροχής. Ετήσια πορεία βροχής, εκφράζεται με το βροχομετρικό σύστημα. Είναι μεγάλης σημασίας για τις ανθρώπινες δραστηριότητες και για το είδος των φυτών που θα αναπτυχθούν σε μια περιοχή. Διαφέρει από τόπο σε τόπο. 22

23 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα Σημαντικότερα βροχομετρικά συστήματα: α) θαλάσσιος τύπος-πάνω από τους ωκεανούς, μέγιστο βροχών φθινόπωρο και χειμώνα β) μεσογειακός τύπος-σε περιοχές με μεσογειακό κλίμα, μέγιστο τον χειμώμα γ) ηπειρωτικός τύπος-στο εσωτερικό των ηπείρων,θερινές βροχές, χειμερινή ξηρασία. Πηγή: Μπαλαφούτης και Μαχαίρας, 1985 Τύποι βροχομετρικών συστημάτων 1.Θαλάσσιος, 2. Ηπειρωτικός, 3. Μεσογειακός, 4. Μουσσωνικός, 5. Ισημερινός, 6. Τροπικός, 23

24 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα δ) μουσωνικός τύπος, σε περιοχές με μουσωνικό κλίμα. Θερινές βροχές, χειμερινή ξηρασία. ε) ισημερινός τύπος- σε περιοχές που βρίσκονται μεταξύ των παραλλήλων 10 0 Β. και Ν. του Ισημερινού. στ) τροπικός τύπος των ανατολικών ακτών- σε ανατολικές περιοχές των ηπείρων στα τροπικά γεωγραφικά πλάτη. Μέγιστο το φθινόπωρο. Μπαλαφούτης-Μαχαίρας,1985 Τύποι βροχομετρικών συστημάτων 1.Θαλάσσιος, 2. Ηπειρωτικός, 3. Μεσογειακός, 4. Μουσσωνικός, 5. Ισημερινός, 6. Τροπικός, 24

25 Υδατώδη ατμοσφαιρικά αποβλήματα Βροχομετρικά συστήματα της Ελλάδας Βροχομετρικό σύστημα Α.- απλή Α. Αθήνα κύμανση Βροχομετρικό σύστημα Β.-διπλή κύμανση. Κύριο μέγιστο τους χειμερινούς μήνες και δευτερεύον στη διάρκεια Μαΐου-Ιουνίου. Ελάχιστο Ιουλίου-Αυγούστου και το δευτερεύον Φεβρουαρίου-Απριλίου. Βροχομετρικό σύστημα Γ και Δ.- ανισοκατανομή της βροχόπτωσης στη διάρκεια του έτους. Γ παρατηρούνται 3 μέγιστα και 3 ελάχιστα, Δ παρατηρούνται 4 μέγιστα και 4 ελάχιστα. Τα συστήματα Γ και Δ απαντώνται σε ορεινές περιοχές Β. Σέρρες Παρανέστι 25