Základy meteorológie C-B II.

Transcript

1 Základy meteorológie C-B II.

2 VODA V ATMOSFÉRE rôzne skupenstvá vody v atmosfére fázové zmeny Vyparovanie- kondenzácia, sublimácia desublimácia -parciálny tlak vodnej pary vo vzduchu (tlak pár) najvyššia hodnota tlaku pary, ktorá môže byť pri danej teplote pozorovaná NAPäTIE (tlak) NASÝTENIA vodnej pary E

3 Závislosť napätia nasýtenia vodnej pary od teploty Charakteristiky vlhkosti vzduchu Absolútna množstvo vodnej pary (g, kg) na m 3 vzduchu, tlak pary e špecifická vlhkosť (g/kg) Relatívna - e/e v %, tlak pary k tlaku pary v stave nasýtenia Teplota rosného bodu t d, na ktorú musíme vzduch ochladiť, pri stál Okrem teploty závisí napätie nasýtenia aj: -od zakrivenia povrchu (veľké zakrivenie-nepriazniv pre kondenzáciu) -od skupenstva E<pre ľad -od čistoty substancie (nad roztokmi je E menšie) - od elektrického náboja nad nabitou časticou E menšie

4 rocesy, pri ktorých vodná para vo vzduchu dosiahne stav nasýtenia: Vyparovaním chladný vzduch nad teplým povrchom hmly z yparovania Jazerné hmly Zmiešavaním 2 vzduchové hmoty s rozdielnou teplotou a vysokou elatívnou vlhkosťou advekčné hmly para pri dýchaní Ochladzovaním pri adiabatickom výstupe vzduchu kondenzácia, vorba oblakov, pri radiačnom ochladzovaní izobarickom, radiačná mla MERANIE VLHKOSTI aspiračný psychrometer absolútna aj relatívna v., vlasový vlhkomerelatívna vlhkosť

5 TVORBA OBLAKOV výstupné pohyby vzduchu Oblak zhluk vodných kvapiek, alebo ľadových kryštálikov veľmi malých rozmerov, v oblaku sú všetky fázy vody súčasne. KONDENZAČNÉ JADRÁ Charakterizovanie oblačnosti v meteorológii: -pokrytie oblohy množstvo v osminách (synoptika), v desatinách (klimatológia) -výška základne oblakov, odhadom, z aerologických meraní, voľným balónom -DRUH OBLAČNOSTI * podľa zloženia vodné (Cu, St, Sc, Ac?), ľadové (Ci, Cc,Cs), zmiešané (Ns, As, Cb) * podľa tvaru vrstevnaté (St, Ns, As,Cs), kopovité (Cu,Cb), zmiešané (Sc,Ac, Cc) * podľa výšky vysoké 5 13km(Ci), stredné 2 7 km (Ac,As,Ns), nízke 0-2km (St, Sc, Cu), oblaky vertikálneho vývoja - Cb 10 základných druhov, 14 tvarov, 9 odrôd, 3 osobitosti - ATLAS O.

6 Rôzne druhy oblakov na oblohe

7 Vysoké oblaky Ci Cirrus riasa, Cc, Cs i un C

8 Stredné oblaky Ac, As Ac Ac cas As op As trans

9 As undul Ac len

10 Nízke oblaky Ns, St St fra virga Ns St Sc

11 Oblaky vertikálneho vývoja Cu, Cu hum, Cu med, Cu con, Cu fra Cu Cu hum con

12 Búrkové oblaky Cumulonimbus Cb cal, Cb in, Cb cap Cb cap Cb cal Cb in

13 TVORBA HMIEL DYMNO zhluk kvapôčok vody, alebo iných hygroskopických častíc, spôsobujúci zníženie horizontálnej dohľadnosti do 10 km HMLA zhluk kvapôčok vody, alebo kryštálikov ľadu, ktorý spôsobuje zníženie dohľadnosti do 1 km -vznikajú pri povrchu Zeme -ROZDELENIE radiačné z ochladzovania nad pevninou v jesen zime nízka teplota a bezvetrie najväčšia hrúbka pri východe Slnk doliny -advekčné nasúvanie vlhkej vzduchovej hmoty na studeným povrchom prúdenie vlhkého vzduchu nad chladným morom, v zime prúdenie vlhkého morského vzduchu nad studenou pevninou - inverzné v kombinácii s radiačnými - frontálne pred teplým frontom, v teplom sektore cyklóny - svahové hmly vynútený vzostup vlhkého vzduch

14 TMOSFÉRICKÉ ZRÁŽKY -sústava kvapalných, alebo pevných vodných častíc, ktoré sa vznášajú o vzduchu, alebo padajú na zemský povrch ZNIK existencia výstupných pohybov vzduchu, výstup nad ondenzačnú hladinu oblaku, voda v kvapalnej forme existuje ešte aj pri r = % - prechladená voda dôležité pre vznik zrážok sú ondenzačné jadrá, najskôr ľadové kvapky => aj dážď vzniká roztopen adových kvapiek pri zostupe eranie zrážkomery v mm, 1mm zrážok = 1 l vody na 1 m 2 ntenzita zrážok mm/hod odľa intenzity Lejaky padne > 58mm/h, alebo 72mm/3h, z konvek ívnej oblačnosti Trvalý dážď frontálna oblačnosť Ns Prehánky v stud. instabilnej vzd. hmote, krátkodobé, cez oblaky resvitá Slnko, Sc Mrholenie- v teplom vzduchu St Búrky so zrážkami, alebo bez, konvektívne, frontálne, Cb odľa skupenstva pevné, kvapalné; Podľa vzniku padajúce, usadené

15 ÁŽĎ vodné kvapky s priemerom viac ako 0,5 mm RHOLENIE jemné kvapky s priemerom do 0,5 mm, ktoré sa znášajú vo vzduchu, na vodnej ploche bez stopy NEH vločky, zhluky snehových hviezdic, alebo ihličiek a krúpok, hluky sa tvoria pri dostatočne vysokej vlhkosti, Ac,As nehové krúpky, zrná, ihličky oblaky, v ktorých nie je dost. vlhkosť a tvorbu vločiek, ihličky aj za jasného AC počasia RÚPY pri letných búrkach, ak sú výstupné pohyby do výšok, kde je eplota pod bodom mrazu

16 ROSA usadané skondenzované vodné kvapky pri radiačnom ochladení prízemnej vrstvy vzduchu, na povrchu, na predmetoch Na tvorbu je potrebná chladná bezoblačná noc so slabým vetrom, alebo bezvetrím INOVAŤ šedivý mráz usadené tuhé zrážky- desublimácia vody na predmetoch jemná kryštalická štruktúra NÁMRAZA- priesvitná pomalým mrznutím kvapiek hmly, usadzovanie na náveternej časti predmetov pri t 0 3 o C škody na el. vedení ĽADOVICA kondenzácia prechladenej vody na povrchu a predmetoch pri studených katabaltických vetroch POĽADOVICA- priesvitná ľadová vrstva na povrchu zmrznutím neprechladených kvapiek na zemi, znovu zamrznutím snehu, alebo vody

17 IETOR - vektor rúdenie vzduchu podmienené rozdielnym tlakom vzduchu meteorológii sa určuje smer (odkiaľ vietor fúka), priemerná rýchlosť nárazy vetra MER 8, alebo 16 smerová ružica ÝCHLOSŤ v m/s 1 kn (knot uzol)= 0,5 m/s 1 m/s = 2 kn 1 m/s = 3,6 km/h a synoptickej mape - 1 palička = 5 m/s 1 trojuholník = 25 m/s

18 Beaufortova stupnica Vietor Vlny [m] pevnina názov tupeň [ m/s] 0 Do 0,2 Ako zrkadlo Dym stúpa hore Bezvetrie 1 0,3 0,5 Vlnky Dym nestúpa kolmo h. Vánok 2 1,6 3,3 0,2 m hladký povrch Cítiť na tvári, pohyb lis. Slabý vietor 3 3,4-5,4 0,6 hrebene vlniek Pohyb zástav,vet.ruk. Mierny v. 4 5,5 7,9 1 občas biele hrebe Dvíha sa prach Dosť čerstvý v. 5 8,0 10,7 1,8 veľa bielych hrebeňov Pohyb celých krov Čerstvý v. 6 10,8 13,8 3 rozprašovanie vody Pohyb el. vedenia Silný v. 7 13,9 17,1 4 spray rozptýlený po vetre Pohyb ten. Stromov Prudký v. 8 17,2 20,7 5,5 lámanie a stáčanie vĺn Lámanie konárov Búrlivý v. 9 20,8 24,4 7 spray vplýva na dohľ. Menšie škody na stav. Víchrica 10 24,5 28,4 9 povrch biely, obmedz. dohľ. Vyvracia stromy Silná víchrica 11 28,5 32,6 11 slabá dohľ. Rozsiahle škody Mohutná v.

19 tmosférický tlak =F/S, F gravitačná sila, ktorou pôsobí em na molekuly vzduchu v pci atmosféry s priemerom S dnotky: [p] = N/m 2 = Pa; v meteorológii hpa mm Hg = 1 Torr = 1,333 hpa = 1,333 mbar Pa = 1 mbar = 0,75 mm Hg = 0,75 Torr lak vzduchu závisí od hustoty vzduchu. eranie: ORTUŤOVÝ TLAKOMER lená rúrka s vnút. Prierezom 1 cm 2, hornom konci uzavretá, ponorená do nádoby Hg (1643 Torricelli) základný prístroj na met. anici redukcia tlaku na t Hg 0 o C. Ak by sme oužívali miesto Hg vodu, dĺžka stĺpca by bola normálnych podmienok 101,3 m; na lodi na ardanovom závese NEROID kovová škatuľka (Widiho) odčerpaným vzduchom, deformuje sa stlačením i vysokom p vzduchu a roztiahnutím pri poklese p Ortuťový tlakomer

20 meny atmosférického tlaku s výškou tmosférický tlak klesá s výškou, súvisí to s klesom hustoty vzduchu. Barometrická Formula QFF QNH re synoptické mapy sa robí prepočet tlaku zduchu na hladinu mora tandardný tlak 1013 hpa (tlak na hladine mora oblasti z.š. 45º pri t=0 ºC) ajvyšší tlak 1084 hpa (Sibír, Agata,1968) ajnižší tlak 870 hpa (Tajfún TIP, 1979)

21 Horizontálne zmeny atmosférického tlaku Príčiny zmeny hustoty vzduchu : -Zmeny teploty vzduchu - termické zmeny -Zbiehavosť, alebo rozbiehavosť prúdenia - dynamické zmeny

22 ákladné tlakové útvary laková níž (L) cyklóna C oblasť relatívne nižšieho tlaku vzduchu laková výš (H) anticyklóna AC oblasť relatívne vyššieho tlaku duchu arické sedlo oblasť medzi tlakovými výšami a nížami rázda nízkeho tlaku oblasť vyššieho tlaku vybiehajúca z AC ýbežok vysokého tlaku oblasť vyššieho tlaku vybiehajúca z C rebeň vysokého tlaku oddeľuje 2 oblasti nízkeho tlaku

23 rúdenie vzduchu horizontálny pohyb vyvolaný pôsobením síl Sily pôsobiace na pohybujúcu sa časticu jednotkovej hmotnosti * sila barického gradientu Fb = 1/ρ p/ d * odstredivá sila Fo = v 2 /r * Corriolisova sila Fc = 2Ωsinφ v * Sila trenia Ft rýchlosť prúdenia, r- hustota, p-zmena tlaku vzduchu (p2-p1) zorovaná na horizontálnu vzdialenosť d, r- polomer zakrivenia, φ- mepisná šírka, Ω rotačná rýchlosť Zeme OBARY čiary spájajúce miesta s rovnakým tlakom, na synoptickej mape po 5 hpa orriolisova sila pôsobí na predmety, toré sa pohybujú vzhľadom na rotujúcu Zem, na severnej pologuli pôsobuje stáčanie vetra doprava, závisí od zemepisnej šírky (na rovník e= 0) a je priamoúmerná rýchlosti prúdenia o/odstredivá sila - pôsobí na všetky predmety, ktoré sa pohybujú

24 1. Geostrofický vietor rovnomerný priamočiary pohyb pozdĺž izobár, vo voľnej atmosfére Boy-Ballotov zákon prúdenia - ak sa na severnej pologuli postavíme chrbtom k vetru, oblasť nízkeho tlaku leží naľavo, oblasť vysokého tlaku leží napravo 2. Gradientový vietor prúdenie pozdĺž zakrivených izobár, vo voľnej atmosfére v tlakových útvaroch (centripetal dostredivý Centrifugal odstredivý)

25 Prúdenie v cyklóne Prúdenie v anticyklóne

26 3. Cyklostrofický vietor na rovníku, vyrovnávanie sily barického gradientu a odstredivej sily (Corriolisova sila nepôsobí) 4. Prúdenie ovplyvnené pôsobením sily trenia na sev. pologuli stáčanie prúdenia do nízkeho tlaku

27 Prúdenie v C a AC pri povrchu Zeme a vo voľnej atmosfére AC v smere hodinových ručičiek C proti smeru hod. ručičiek

28 ypy cyklón a anticyklón PODĽA GEOGRAFICKÉHO PôVODU : cyklóny miernych zemepisných šírok - frontálne rodiny cyklón - nefrontálne miestne, termické : cyklóny tropické uragánové, alebo nevýrazné cyklóny ekvatoriálnej oblast : anticyklóny miernych zemepisných šírok - pohyblivé (medzi frontálnymi cyklónami jednej série), - uzatvárajúce sériu cyklón - stacionárne - nefrontálne miestne, termické : anticyklóny subtropické konské zemepisné šírky ODĽA SMERU POHYBU S,Z,J,V ODĽA VERTIKÁLNEHO ROZSAHU : nízke do 850 hpa uzavreté izobary : stredné do 300 hpa uzavreté izohypsy : vysoké aj v hladine 300 hpa uzavreté izohypsy : výškové vyjadrené len vo vyšších hladinách

29 Vznik a vývoj cyklón - NEFRONTÁLNE CYKLÓNY termické príčiny vzniku nad prehriatym povrchom pokles tlaku vzduchu - FRONTÁLNE CYKLÓNY Podmienkou vzniku frontálnej cyklóny je vytvorenie rozbiehavosti prúdenia frontálna vlna - vo vyšších vrstvách troposféryvertikálne pohyby frontálna vlna pri povrchu Zeme - cyklogenéza 1. Frontálna vlna

30 2. Mladá cyklóna

31 3. Okludovaná vypĺňajúca sa cyklóna

32 znik a vývoj anticyklón NEFRONTÁLNE ANTICYKLÓNY termické príčiny vzniku nad chladnejším povrchom väčší tlak vzduchu FRONTÁLNE ANTICYKLÓNY odmienky vzniku frontálnej anticyklóny sú podobné, ako pri cyklóne ohyb tlakových útvarov súvisí so zmenami tlaku. Cyklóny v smere klesu tlaku, anticyklóny v smere vzostupu tlaku. a synoptickej mape IZALOBARY čiary spájajúce miesta s rovnako dnotou zmeny tlaku (tlakovou tendenciou- obyčajne za 3 h). tred cyklóny (anticyklóny) s kruhovými izobarami sa premiestňuje v ere izalobarického gradientu, na stranu poklesu(vzostupu) tlaku. OČASIE V CYKLÓNE Predný studený sektor počasie ako pred prechodom teplého front. Zadný studený sektor počasie ako po prechode studeného frontu I. Teplý sektor v zime St, Sc, mrholenie, v lete oblačno, slabšie búrk

33 Oblačnosť v cyklóne Počasie v ANTICYKLÓNE málo oblačnosti zostupné pohyby, pri ktorých sa zostupujúci vzduch ohrieva, východný okraj hraničí s tylom C kopovitá oblačnosť, prehánky, na západnom okraji v lete búrky INVERZIE- vrstvy, kde teplota vzduchu s výškou rastie prízemné, alebo výškové (subsidenčné) oblaky St

34 znik TROPICKÝCH CYKLÓN posun ITCZ mimo rovníka, rehriaty oceán o C, zbiehavosť prúdenia pri povrchu oblasť zkeho tlaku, konvekcia, zdroj energie skupenské teplo kondenzácie

35 Štruktúra hurikánu chéma tropickej cyklóny Označenie na synoptickej mape

36 Optické a elektrické javy v atmosfére Elektrické výboje Halové javy Fatamorgány Astronomická refrakcia DúHa, koróna, gloriola Javy pri východe a západe Slnka

37 Odraz reflexia, lom- refrakcia a rozklad disperzia žiarenia JAVY PRI PRECHODE Z JEDNéHO OPTICKéHO PROSTREDIA DO DRUHéHO

38 DÚHA REFRAKCIA A REFLEXIA NA VODNýCH KVAPKáCH, podmienky malá výška Slnka, dažďové prehánky

39 hyb lúča pri prechode atmosférou nehomogénne prostredie smerom povrchu Zeme rastie hustota prostredia lom ku kolmici pri malej

40 blikotanie hviezd refrakcia lúča pri prechode turbulentnou atmosférou rýchlo sa meniaci index lomu v niektorých vrstvách atmosféry

41 FATAMORGÁNA SUPERIOR-nad extrémne studeným ovrchom vysoká hustota vzduchu lom lúča ku kolmici, predmety sa javia vyššie, než v skutočnosti sú

42 FATAMORGÁNA INFERIOR-nad extrémne prehriatym povrchom nízka hustota horúceho vzduchu nad povrchom lom lúča od kolmice, predmety sa javia nižšie, než v skutočnosti sú, vzniká ich prevrátený obraz. zrkadlenie, zdanlivo mokrý chvejúci sa povrch nad prehriatym asfaltom lom svetla z oblohy pri prechode cez vrstvy vzduchu s rôznou hustotou

43 alové javy vznikajú v dôsledku odrazu a lomu slnečného, alebo mesačného svetla na ľadových kryštálikoch

44 HALO malé halo 22, veľké halo 46 - belavá kružnica v príslušnej uhlovej vzdialenosti od Slnka (Mesiaca) vnútorná strana načervenalá, lom na kryštáli v tvare šesťbokého hranolu

45 NEPRAVÉ SLNKÁ PARHéLIá vo výške Slnka, napravo a naľavo od malého hala svetlé oblasti, niekedy dúhovo zafarbené (červená na vnútornej strane pri Slnku), PARANTHéLIUM od Slnka - zriedkavo, ANTIHÉLIUM protislnko oproti skutočnému Slnku; vedľajšie Slnká sa nachádzajú v rovine Slnka - horizontálny parhelický kruh (zjasnený) Parhéliá subparhéliá Parhelický oblúk Paranthélium - 120

46 Cirkumzenitálny oblúk orný tangenciálny o. Sublaterálny oblúk Wegenerov o.

47 lnečný/mesačný stĺp horný, alebo dolný ODRAZOM od ľadovýc ryštálov

48 INTERFERENCIA SKLADANIE žiarenia

49 Irizácia lomom a interferenciou svetla na kvapôčkach oblakov dúhové, perleťové zafarbenie

50 ORÓNA sústava farebných krúžkov (na vnútornej strane odro-bielych) okolo zdroja (Slnko, Mesiac, lampa). Vzniká ybom a inerferenciou dopadajúceho žiarenia na vodných vapkách imterferenčný obraz maxím a miním intenzity žiarenia. k kvapky nemajú rovnakú veľkosť, vzniká okolo zdroja jasný iely kruh.

51 GLORIOLA farebné kruhy okolo tieňa lietadiel, okolo tieňa človeka - vzniká ohybom a interferenciou žiarenia na rovnako veľkých kvapôčkach oblaku, hmly

52 Svätožiara jasné biele svetlo okolo tieňa hlavy človeka (Brockenské strašidlo) - vzniká retroodrazom žiarenia na sférických kvapôčkach rosy

53 OLÁRNE ŽIARE aurora australis/borealis nabitá častica slnečný vietor *) sa pohybuje v magnetickom poli Zeme (rotačný pohyb okolo ločiar ) a vyžaruje. ýskyt vo vysokých zemepisných šírkach, počas silnej slnečnej aktivity aj v iernych zemepisných šírkach lnečný vietor prúd el. nabitých častíc, ktorý sa dostáva vo väčšej miere k Zemi čas zvýšenej slnečnej aktivity (slnečné erupcie)

54 LEKTRICKÉ VýBOJE V ATMOSFÉRE - zemský povrch a atmosféra nabité nábojom s opačným znamienkom podľa konvencie je náboj m. povrchu záporný a náboj atmosféry kladný. Medzi Zemou a mosférou existuje el. pole. Za podmienok tzv. kľudného počasia je tenzita tohto poľa cca V.m -1, pri búrke tisíce V.m -1.. Vzduch v oposfére je málo vodivý (dielektrikum) s výškou vodivosť atmosféry stie od cca 50 km nad povrchom ionosféra (ionizácia vplyvom arenia). blačnosť zvýšená koncentrácia nabitých častíc búrkové oblaky odná základňa náboj, nad hornou hranicou + náboj ovrch Zeme v porovnaní so vzduchom pri povrchu dobrý vodič el. údu. rotové výboje v obmedzenom priestore okolo elektricky vodivých edmetov hrotov, špicatých predmetov Oheň sv. Eliáša iskrenie, áskanie okolo antén, hromozvodov

55 BLESKY vnútorné výboje vo vnútri Cb, alebo medzi Cb - medzi Zemou a Cb pri zoslabení náboja na spodnej základni Cb. Prevládajú záporné blesky, kedy sa dostáva na Zem náboj. Blesk - kanál vysoko ionizovaného vzduchu, ktorým preteká el. prúd, fluktuácie hustoty vzduchu - hrmenie Mechanizmus vzniku centier s rôznym el. nábojom v oblakoch? Centrá formovania búrok 1. Západná a centrálna Afrika 2. Centrálna Brazília 3. Panamský prieplav 4. Južné Mexiko 5. Jáva