Meteorologia i Klimatologia Ćwiczenie VI

Transkrypt

1 Meteorologia i Klimatologia Ćwiczenie VI

2 Ciśnienie atmosferyczne jest to siła parcia wywieranego swoim ciężarem przez pionowy słup powietrza. [Kaczorowska Z.] Ciśnienie atmosferyczne na dowolnym poziomie w atmosferze jest równe ciężarowi słupa powietrza znajdującego się nad tym poziomem na jednostkę powierzchni na wysokości h

3 Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz z wysokością nieliniowo, co związane jest ze ściśliwością powietrza, w wyniku której zagęszczenie dolnch warstw jest znacznie większe niż warstw położonych powyżej [ Kędziora A., 1995] Ciśnienie normalne - na poziomie morza, na szer. geog. 45º, w temp. 0ºC (1013,25 hpa) 760mmHg = 1013,25 hpa 0,75mmHg = 1 hpa

4 [m] [hpa] lokalizacja ,25 Gdańsk ,61 Rabka-Zdrój ,76 Kuźnice (Zakopane) ,58 Pilsko ,98 Kasprowy Wierch ,86 Rysy ,12 Zugspitze ,33 Matterhorn ,87 Kilimandżaro ,66 Aconcagua ,48 Mount Everest

5 Wzór Babineta : Zależność ciśnienia od wysokości i temperatury wykorzystano do tzw. niwelacji barometrycznej. H = 8000 (2[p1-p2]:[p1+p2]) (1+α t śr ) gdzie: p 1 ciśnienie u podstawy słupa powietrza, p 2 ciśnienie na szczycie słupa powietrza, H - wysokość słupa powietrza, (1+ α t śr ) dwumian rozszerzalności objętościowej gazu, α = t śr = (t1+t2):2

6 Stopień barometryczny (baryczny) wysokość na jaką należy się pionowo wznieść lub opuścić by ciśnienie zmieniło się o 1hPa. - do wys. 400 m npm 7,9m na 1 hpa h' = (8000 : p) (1+α t śr ) Redukcja ciśnienia jest konieczna przy wykreślaniu na mapach pogody izobar w celu wyodrębnienia obszarów o podwyższonym i niskim ciśnieniu, tj. wyżów i niżów barycznych

7 Poziomy gradient barometryczny (baryczny) zmiana ciśnienia atmosferycznego przypadająca na jednostkę odległości na powierzchni poziomej w kierunku największego spadku ciśnienia. Jedn. odległości 1º długości geogr. na równiku = 111km; W meteorologii umownie przyjęto odległość = 100km Gradient baryczny jest podstawową siłą determinującą powstawanie wiatru i wzrost jego prędkości (!)

8 W praktyce rysuje się linie prostopadłą pomiędzy izobarami, oblicza jej długość w rzeczywistości i przelicza Gradient baryczny (G b ) o odczytaną wartość różnic ciśnienia pomiędzy izobarami. np. G b = (5 hpa * Δ k km) : k km gdzie: - Δ k długość odcinka odpowiadająca przyjętej długości 100km w skali danej mapy (k=100km) - k odległość między dwiema izobarami (km) o cięciu co 5hPa

9 Przyjmuje się, że prędkość ruchu powietrza jest równa w przybliżeniu potrójnej wielkości gradientu ciśnienia wyrażonej w hpa. Tendencja baryczna zmiana ciśnienia w ciągu 3h (ujemna bądź dodatnia) oznaczana symbolem na mapach synoptycznych

10 Pomiary ciśnienia atmosferycznego: - barometr rtęciowy - barometry deformacyjne - aneroid z zespołem puszek Vidiego - barograf automatyczny zapis ciśnienia na obracającej się rolce papieru - barogram sam zapis

11 W przebiegu dobowym: - max.: i min.: 4.00 i W przebiegu rocznym: (typ lądowy) - zimą ciśnienie wyższe - latem ciśnienie niższe (typ morski): - 2 max.: zimą i latem - 2 min.: wiosną i jesienią

12 Wiatr - parametry określające wiatr: * kierunek (skąd wieje wiatr) w 16-stopniowej skali * prędkość (zwykle w m/s, w lotnictwie w km/h, na morzu w węzłach i 12-to stopniowej skali Beauforta)

13 Pomiary wiatru: Wiatromierze: - anemometr czaszowy Robinsona - wiatromierz Wilda

14 Linie prądów: I. linie rozbieżności (dywergencji) w wyżu II. linie zbieżności (konwergencji) w niżu 1) linie zbieżności w zatoce wysokiego ciśnienia 2) linie rozbieżności w klinie niskiego ciśnienia

15 Baryczne prawo wiatru (reguła Buys-Ballota) Jeśli na półkuli pn. staniemy tyłem do wiejącego wiatru to ciśnienie najniższe znajdziemy po lewej stronie i nieco z przodu a ciśnienie najwyższe po prawej stronie i nieco z tyłu. Na półkuli pd. po stronie prawej z przodu - najniższe

16 Wiatry stałe na kuli ziemskiej: Pasaty Wiatry okresowe: monsuny bryza dolinny i górski bora, mistral fen, halny

17 Monsuny: * monsun letni (morski) z pogodą deszczową, związaną z niskim ciśnieniem nad lądem i wysokim nad morzem, * monsun zimowy (lądowy) z pogodą suchą, spowodowaną wysokim ciśnieniem nad lądem i niskim nad morzem. W monsunie letnim wiatr wieje z morza w stronę lądu, w monsunie zimowym - odwrotnie. Latem ląd nagrzewa się szybciej niż woda, co powoduje unoszenie się nagrzanego powietrza, a tym samym spadek ciśnienia. W związku z różnicą ciśnień między wodą a lądem pojawiają się gwałtowne wiatry wiejące znad morza w głąb lądu. Zimą niże tworzą się nad cieplejszymi wodami, co powoduje wianie monsunów od lądu w stronę morza (wiatry wieją z obszarów o wyższym ciśnieniu do obszarów o niższym ciśnieniu).

18 Monsuny najsilniej rozwijają się w strefie południowych wybrzeży Azji. Jest to spowodowane wyjątkowo dużymi różnicami temperatury, jakie powstają pod wpływem olbrzymiego kontynentu Azji silnie nagrzanego latem, a oziębionego podczas zimy. Monsun letni, występujący u wybrzeży Azji, niesie w głąb kontynentu wilgotne powietrze i powoduje obfite opady (pora deszczowa), warunkujące urodzaj na ogromnych obszarach (Indie, Chiny). Bardzo duże opady monsunowe powodują często katastrofalne powodzie, a brak opadów równie katastrofalne susze. W innych rejonach kuli ziemskiej monsuny są słabsze. Tam gdzie niże i wyże są mało stabilne i jedne nad drugimi nie mają wyraźnej przewagi sezonowej, np. w większej części Europy nie ma monsunów.

19 Bryza - wiatr na wybrzeżu morskim. Zmiany kierunku wiatru, występują w rytmie dobowym, wywołane są różnicami w nagrzewaniu się lądu i morza. W dzień ląd nagrzewa się szybciej niż woda, dlatego cieplejsze powietrze nad lądem unosi się (powodujac spadek cisnienia na powierzchni lądu), a na jego miejsce pojawia się chłodniejsze i wilgotniejsze powietrze znad morza. Zasięg bryzy to ok km od linii brzegowej w stronę wody. W stronę lądu zasięg ten jest wyraźnie mniejszy i uzależniony od charakteru powierzchni.

20 WIATRY DOLINNE I GÓRSKIE - występują w dolinach i w kotlinach górskich, głównie w ciepłej porze roku, podczas bezchmurnych dni i przy małych ruchach atmosfery. Wiatr dolinny wieje w ciągu dnia od ujścia dolin w kierunku zboczy w górę ku szczytom, a wiatr górski - w dół zboczy i od zboczy ku dolinom i równinom. Są to na ogół wiatry słabe, jednak czasem osiągają prędkość 10 m/s i większą.

21 Bora, Mistral (wiatry katabatyczne) - chłodny, suchy i porywisty wiatr wiejący na dalmatyńskim wybrzeżu Morza Adriatyckiego. Powstaje gł. zimą, gdy nad lądem tworzy się ośrodek wysokiego ciśnienia, a nad morzem przeważa niż. Zimne powietrze gromadzi się za G. Dynarskimi, później przekracza barierę górską i opada w stronę wybrzeża. Wiatr ten przechodząc nad morzem nasyca się wilgocią. Warunki optymalne: - Występowanie pokrywy snieznej - Duza różnica gradientu cisnienia atm.

22 Wiatr fenowy (halny, chinook, fen, zonda, puelche) - ciepły i suchy wiatr wiejący z gór w doliny. - w wyniku zmian fizycznych następuje ogrzewanie i osuszanie spadającego powietrza oraz gwałtowne ocieplenie w obszarze jego oddziaływania - nawet o stopni Celsjusza w ciągu kilkunastu minut. - powoduje szybkie topnienie śniegu wiosną oraz wiatrołomy

23 Mechanizm powstawania: - różnica ciśnień po obu stronach łańcucha górskiego - powietrze unosząc się do góry ochładza się adiabatycznie (0.6C/100m) - w czasie unoszenia następuje kondensacja chmury + deszcz - osuszone powietrze opada (katabatycznie) zgodnie z gradientem suchoadiabatycznym (1.0C/100m)