OPRACOWANIE NA EGZAMIN Z METEO

1. MASA POWIETRZA – duża objętość powietrza, której poziome rozmiary dochodzą często do kilku tysięcy, a pionowe do kilku kilometrów, odznaczająca się względnie dużą jednorodnością w zakresie cech fizycznych. Przyjmując kryterium termiczne, wyróżnia się masy powietrza ciepłego i masy powietrza zimnego (chłodnego).

Cechy ciepłej masy występują w masie powietrza wtedy, gdy:

·         powietrze przemieszcza się z niższych do wyższych szerokości geograficznych

·         powietrze przemieszcza się znad otwartego, wolnego od lodu akwenu morskiego nad tę jego część, która jest pokryta lodem

·         powietrze w okresie zimy przemieszcza się znad oceanu nad ląd,

·         powietrze w porze letniej z wnętrza kontynentu napływa nad obszary morskie

Napływ masy ciepłego powietrza sprzyja ustaleniu się pogody z dużym zachmurzeniem warstwowym ze stosunkowo niewielkimi opadami, najczęściej występującymi w postaci mżawki. Napływ tej masy powietrza sprzyja pojawianiu się pogody mglistej obserwowanej na stosunkowo dużym obszarze. W Europie rozległe mgły, będące rezultatem adwekcji ciepłej masy powietrza, stosunkowo najczęściej obserwuje się w zimie i wczesną wiosną.

Cechy chłodnej masy występują w masie powietrza wtedy, gdy:

·         powietrze przemieszcza się z wyższych do niższych szerokości geograficznych

·         powietrze przemieszcza się znad zlodzonych części akwenów morskich nad obszary wodne wolne od pokrywy lodowej

·         powietrze w zimie napływa z wychłodzonego lądu nad ocean

·         powietrze latem napływa znad ciepłego morza nad silniej ogrzany ląd

Napływ masy chłodnego powietrza sprzyja zmiennemu zachmurzeniu nieba, niekiedy bardzo małemu, z chmurami głównie kłębiastymi. Pojawiają się okresy pogody bezchmurnej i ustala się stosunkowo dobra widzialność. Napływ tego powietrza sprzyja redukcji znajdujących się w atmosferze zanieczyszczeń w wyniku wymywania ich z opadami atmosferycznymi oraz transportu na większe odległości, czemu z kolei sprzyjają rozwijające się prądy w przyziemnej warstwie powietrza. Notuje się zazwyczaj mniejszą wilgotność powietrza, poniżej 70-75%.

2. CHMURY

Chmura – jest widzialnym zbiorem bardzo małych kropelek wody albo kryształków lodu lub też mieszaniną kropelek wody i kryształków lodu zawieszonych w swobodnej atmosferze. W zbiorze tym mogą znajdować się także krople wody i kryształki lodu o większych rozmiarach oraz części pyłowe pochodzenia naturalnego lub sztucznego. Zawartość wody w chmurach waha się od setnych części grama do kilku gramów w 1m3 powietrza.

Chmury warstwowe – chmury wznoszenia wślizgowego związane głównie z ciepłym frontem atmosferycznym. Podczas wznoszenia się powietrza ciepłego po klinie powietrza chłodnego następuje jego adiabatyczne ochłodzenie i kondensacja zawartej w nim pary wodnej. W wyniku tego procesu tworzą się chmury charakterystyczne dla piętra: najwyższego – Cirrostratus (CS), średniego – Altostratus (As) i najniższego – Nimbostratus (Ns).

Chmury kłębiaste (konwekcyjne) – powstają w wyniku chwiejnej stratyfikacji termicznej sprzyjającej rozwojowi silnych prądów konwekcyjnych w atmosferze. Są to chmury Cumulus (Cu), Cumulonimbus (Cb) oraz niektóre odmiany Altocumulus (Ac).

Chmury orograficzne – powstają w masie powietrza przemieszczającego się nad grzbietem górskim. Najczęściej są to Altocumulus (Ac), Stratocumulus (Sc) i Cumulus (Cu).

3. WSKAŹNIKI WILGOTNOŚCI

Wilgotność powietrza – zawartość pary wodnej w powietrzu. Można ją określić za pomocą kilku wskaźników. Najczęściej stosowane to: prężność pary wodnej (e – aktualna, E – maksymalna), wilgotność względna (f), niedosyt wilgotności (Δ), wilgotność bezwzględna (d), wilgotność właściwa (q), temperatura punktu rosy (Td).

3 sposoby wskaźników wilgotności powietrza:

1) wilgotność bezwzględna powietrza (d) – gęstość pary wodnej zawartej w powietrzu. Wyrażana jest liczbą gramów pary wodnej w 1m3 powietrza.

2) wilgotność względna powietrza (f) – stosunek prężności pary wodnej znajdującej się aktualnie w powietrzu w danej temperaturze (e) do prężności pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze (E). Wilgotność względną wyraża się w procentach (f= e/E ·100%). O powietrzu, które zawiera maksymalną w danej temperaturze ilość pary wodnej, którego wilgotność względna wynosi 100%, mówi się często „nasycone”, a o powietrzu zawierającym mniej pary wodnej niż to jest możliwe w danej temperaturze, mówi się potocznie „nienasycone”.

3) wilgotność właściwa powietrza (q) – stosunek masy pary wodnej zawartej w danej objętości powietrza do całej masy powietrza wilgotnego w tej samej objętości. Wyrażana jest w gramach na gram lub w gramach na kilogram.

Inne:

- prężność pary wodnej (e) - ciśnienie pary wodnej zawartej w powietrzu. Określa się ją w hPa lub mb. Parę wodną znajdującą się w danej objętości powietrza, w określonej temperaturze, w ilości granicznej (maksymalnej) nazywamy parą nasyconą, a ciśnienie przez nią wywierane, prężnością maksymalną pary wodnej (E).

- niedosyt wilgotności powietrza (Δ) – różnica między prężnością pary wodnej nasyconej i prężnością pary aktualnie znajdującej się w powietrzu (w danej temperaturze). D= E-e. Jest wyrażany w jednostkach ciśnienia (hPa).

- temperatura punktu rosy (Td) – oznacza temperaturę, do której należy ochłodzić powietrze, przy stałej prężności pary wodnej, aby stała się ona równa prężności pary nasyconej. Oznacza to, że przy tej temperaturze aktualne ciśnienie pary wodnej staje się ciśnieniem maksymalnym (e=E).

- higrometr – przyrząd do określania pary wodnej w powietrzu. Najbardziej znany jest higrometr włosowy. Na metalowej ramce jest rozpięty odtłuszczony włos ludzki (lub ich wiązka), którego jeden koniec jest połączony ze wskazówką poruszającą się wzdłuż skali opisanej w procentach. W zależności od zmian wilgotności powietrza włos zmienia swą długość, a związane z tym ruchy są przenoszone na wskazówkę.

- higrograf – higrometr wyposażony w układ piszący, rejestrujący w sposób ciągły zmiany wilgotności powietrza

- higrogram – wykres otrzymany za pośrednictwem higrografu

4. Przyrządy do mierzenia ciśnienia atmosferycznego:

1) aneroid – przyrząd do mierzenia ciśnienia atmosferycznego. Zasadniczą jego częścią jest zamknięta puszka, z której usunięto powietrze, skonstruowana ze sprężystej blachy. Pod wpływem zmian ciśnienia zewnętrznego ulega odkształceniom. Ruchy  ścianek puszki za pośrednictwem systemu dźwigni są przenoszone na wskazówkę poruszającą się na okrągłej tarczy wyskalowanej w jednostkach ciśnienia.

2) barometr – przyrząd do mierzenia ciśnienia atmosferycznego. Najdokładniejsze wskazania daje barometr naczyniowy (rtęciowy).

3) barograf – przyrząd do ciągłej rejestracji ciśnienia atmosferycznego (barometr samopiszący). Działa na zasadzie aneroidu. Ruchy ścianek zespołu puszek są przenoszone za pośrednictwem układu dźwigni na piórko stale stykające się z wyskalowaną taśmą papierową na obracającym się bębnie.

4) barogram – wykres przebiegu ciśnienia.

5.

Stała słoneczna – ilość energii słonecznej dopływająca do górnej granicy troposfery na płaszczyznę jednostkową, prostopadłą do promieni, w ciągu jednej minuty. Wynosi 1381,6 W·m-2.

Nasłonecznienie (insolacja) – energia promieniowania bezpośredniego i rozproszonego docierająca do dowolnie zorientowanej powierzchni. Zależy od wysokości Słońca, zachmurzenia, przezroczystości atmosfery oraz ekspozycji powierzchni. Jest główną przyczyną nagrzewania się powierzchni Ziemi i procesów oraz zjawisk z tego wynikających. Do pomiaru nasłonecznienia służą aktynometry i pyrheliometry.

Usłonecznienie możliwe – możliwy czas bezpośredniej operacji Słońca zależny tylko od długości dnia.

Usłonecznienie rzeczywiste – rzeczywista suma godzin słonecznych w ciągu doby zależna od długości dnia i wielkości zachmurzenia ogólnego nieba.

Usłonecznienie względne – stosunek usłonecznienia rzeczywistego do możliwego, eliminujący wpływ na wielkość usłonecznienia różnej długości dnia w ciągu roku i w różnych szerokościach geograficznych.

6. MGŁY

Mgła adwekcyjna – powstaje w sytuacji, gdy ciepłe i wilgotne powietrze napływa nad wychłodzony ląd lub morze. Dzieje się tak, gdy powietrze znad ciepłego morza nasuwa się nad wychłodzony ląd lub znad ciepłego lądu masy powietrza przemieszczają się nad chłodne morze, a także w sytuacji, gdy morskie powietrze z niskich szerokości geograficznych przesuwa się w wyższe.

Mgła radiacyjna – powstaje przy silnym ochłodzeniu powierzchni gruntu lub pokrywy śnieżnej podczas nocnego wypromieniowania ciepła w czasie bezchmurnej i bezwietrznej nocy lub we wczesnych godzinach rannych. Najczęściej ten rodzaj mgły obserwuje się jesienią i zimą w pobliżu bagien, w zagłębieniach terenowych, na leśnych polanach.

7. INNE

Poziomy gradient ciśnienia - określa zmianę ciśnienia atmosferycznego przypadającą na jednostkę odległości (100km) na powierzchni poziomej w kierunku największego spadku ciśnienia.

Konwekcja termiczna – przenoszenie energii cieplnej wraz z przemieszczającą się w kierunku pionowym masą powietrza. Zachodzi w postaci swobodnej. Pojawia się na skutek ogrzania podłoża, od którego nagrzewa się przyziemna warstwa powietrza i rozpoczyna wstępowanie do góry.

Troposfera - najniższa warstwa atmosfery Ziemi. Cechuje ją spadek temperatury wraź ze wzrostem wysokości (0,65°C/100 m). Zalega od powierzchni Ziemi do wysokości 10-12 km w szerokościach umiarkowanych, 8-10 km w rejonie biegunów i do wysokości 16-18 km nad równikiem. Mieści się w niej ponad 4/5 całej masy atmosfery. Tutaj jest zgromadzona prawie cała para wodna znajdująca się w atmosferze i formują się wszystkie rodzaje chmur i opadów. Występują poziome i pionowe ruchy powietrza. W dolnej części troposfery występuje znaczne zanieczyszczenie powietrza różnymi domieszkami, których źródłem są procesy i zjawiska zachodzące na powierzchni Ziemi. W troposferze formują się masy powietrza, fronty atmosferyczne, cyklony i antycyklony. Troposferę oddziela od warstwy położonej nad nią (stratosfery), stosunkowo cienka, warstwa przejściowa (0,5-2,0 km), zwana tropopauzą.

8. ALBEDO

Albedo - zdolność odbijania promieniowania słonecznego przez różne powierzchnie. Wyraża się stosunkiem natężenia promieniowania odbitego od danego rodzaju powierzchni do natężenia promieniowania, które do niej dochodzi.

9. FRONTY

Front – jest to miejsce ścierania się różnych mas powietrza. Można wyróżnić front ciepły, chłodny i zokludowany, ale można również wyróżnić główne fronty na kuli ziemskiej. Występują one między podstawowymi rodzajami mas powietrza Front arktyczny / antarktyczny  PA / PP, front polarny  PP / PZ, front zwrotnikowy  PZ / PR

Front ciepły – przed frontem występuje stopniowy wzrost zachmurzenia. Powstają chmury (Ns, As, Cs, Ci). Występują długotrwałe, lecz nie intensywne opady. Po przejściu frontu wzrasta temperatura, lecz spada ciśnienie atmosferyczne.

Front chłodny – tuż przed frontem następuje rozwój zachmurzenia. Powstają chmury Cb. Występuje przelotny, lecz intensywny opad, niekiedy z burzą. Po przejściu frontu spada temperatura, lecz wzrasta ciśnienie.

10. FEN

Fen – silny, porywisty, ciepły, suchy wiatr wiejący z gór. Powstaje, jeśli na drodze prądu powietrznego znajduje się przeszkoda orograficzna i powietrze jest zasysane na zawietrzną jej stronę. Zmiany fizycznych cech powietrza są spowodowane adiabatycznym nagrzewaniem się przy zstępującym (katabatycznym) ruchu powietrza.

11. MAPA SYNOPTYCZNA

Mapa synoptyczna

Temperatura - cyfry

Ciśnienie - izobary

Wiatr - znak

Burze - graficznie

Opady - graficznie

Zachmurzenie - graficznie

4