Meteorologie a klimatologie

Meteorologie a klimatologie
Složení a stavba atmosféry
o
Atmosféra – vzdušný obal Země, vznik vypařováním látek
o
Složení atmosféry není stále – kolísání během ročních dob
o
Obsahuje také pevné částice – aerosol (na něm kondenzuje vodní pára – mraky, letadla)
N2 – 78%
o
O2 – 21%
Ar – 0,9%
ostatní (CO2, neon, helium, metan, krypton, vodík) – 0,1%
Obsahuje také H2O – hladina až 2,5% (teoreticky až 4%) – zejména v troposféře
Členění atmosféry
o
Podle složení:
homosféra (0 – 100 km)
heterosféra (100 km a více)
o
Podle teploty:
troposféra – teplota klesá o 0,65 C˚ na 100m (0 – 15 km – záleží na zeměpisné šířce)
stratosféra – teplota s výškou stagnuje a v horní části roste (15 – 50 km)
kolem 25 km – ozon (pohlcuje záření)
mezosféra – teplota s výškou klesá (50 – 80 km)
termosféra – teplota roste až k 1000 C˚ (podle kmitu částic, reálná teplota by byla jiná, je tu
řídký vzduch), většina družic a ISS (80 – 800 km)
exosféra – H a He volně uniká pryč (800 – 20/40 000 km)
o
Skleníkový efekt – otepluje zemi o 33 C˚, albedo udává kolik % záření se vyzářilo (Země asi 37%)
k Zemi proniká sluneční záření > část záření je odražena v atmosféře zpět do vesmíru, část (krátkovlnné) proniká
skrz atmosféru k zemskému povrchu > energie záření ohřívá povrch (část se pohltí) a část se vyzáří ve formě
infračerveného záření (dlouhovlnné) a tepla do atmosféry > toto infračervené záření se opět vrátí na zemi, protože
jej odrazili tzv. skleníkové plyny v atmosféře, které dokáží na rozdíl od jiných plynů pohlcovat právě dlouhovlnné
záření, část uniká do vesmíru > přehlednout animaci lze najít zde1
o
Skleníkové plyny - přítomnost je přirozená, ale člověk tuto koncentraci může zvyšovat či snižovat, čím více
skleníkových plynů je v atmosféře, tím více se atmosféra ohřívá,
oxid uhličitý, metan, ozon, oxid dusný, a další, důležitý podíl vodní pára
Všeobecná cirkulace atmosféry
o
Pohyb vzduchu – vyrovnávání tlaku nebo teploty
o
Teplý vzduch – lehčí – stoupá – oblasti s nízkým tlakem
o
Chladný vzduch – těžší (hustější) – klesá – oblasti vysokého tlaku
o
Vítr – vyrovnávají se rozdíly tlaku vzduchu, proudí z oblasti tlakové výše do oblasti tlakové níže
o
Coriolisova síla – vzniká rotací země, síla klesá od pólů k rovníku
o
Čím větší je rozdíl tlaků, tím silnější vítr vzniká a je uchylován Corriolisovými silami
o
Atmosférický tlak – atmosféra hmotná, působí na zemi určitým tlakem (závisí na teplotě a cirkulaci vzduchu)
o
Tlakový gradient – „síla“ vyrovnávání výše a níže
o
Tlaková níže – cyklona (obr. 2) – na severní polokouli se vítr točí proti směru hodin, vzestupné proudy, vzduch
stoupá a ochlazuje se, tím stoupá vlhkost a vytváří se oblačnost – přebytečná vlhkost se vyloučí – vznikají srážky
1
Do vyhledávače zadejte: skleníkový efekt – BBC nebo přejděte na adresu:
www.bbc.co.uk/czech/flash/05/global_warming/swf/greenhouse_player_cze.swf
o
Tlaková výše – anticyklona (obr. 3) – vít se otáčí ve směru hodin (severní polokoule), vzduch klesá a otepluje se,
nevzniká oblačnost, jasné počasí, v zimě větší zima, v létě větší teplo
o
Kolem rovníku mohutné výstupné proudy – stálý pás nízkého tlaku vzduchu – cyklóny
o
Kolem obratníků se hromadí vzduchové hmoty – vytváří se oblasti vysokého tlaku – anticyklóny
o
Stálý vysoký tlak v polárních oblastech
Počasí
o
Pasáty – stélé vzdušné proudy od obratníků k rovníku (díky coriolisově síle jsou stočené, na severní polokouli
vanou severovýchodní pasát, na jižní jihovýchodní pasáty
o
Monzuny – vznikají nerovnoměrným zahříváním pevniny a oceánů
letní vlhký monzun - z oceánu na pevninu
suchý zimní monzun – z pevniny nad oceán
vliv coriolisovy síly, typické hlavně pro rozsáhlé oblasti Asie, východní Afrika
o
Průměrný tlak na Zemi = 1013,25 hPa
o
Tropická cyklóna – oblast extrémně nízkého tlaku, která vznikla v tropických oblastech oceánů, vzniká díky ohřáté
vodě nad oceánem, vytváří se oblačnost, vytváří se jen v tropických oblastech (mezi obratníky a rovníkem – až
stovky km), rychlost větru až 400 km/h, na rovníku nejsou díky coriolisově síla, která zde není a tlak se tak může
vyrovnat (k obratníkům se coriolisova síla zvětšuje – tlak se nemůže vyrovnat)
S. Amerika – hurikán, J. Amerika – uragán, JV Asie – tajfun, Austrálie - willy
o
Pobřežní vítr (bríza) - ve dne vane z chladnějšího moře na teplejší pobřeží a naopak, vzniká hlavně v létě
o
Fén – vítr vanoucí z jihu přes Alpy, stoupá a ochlazuje se – srážky v horách), díky vyloučení srážek je teplota vyšší
poté co za horami vzduch klesne
o
Bóra, mistrál – studený (vzniká hlavně v zimě), kontinentální vítr, vzniká nad pevninou u moří, která jsou blízko
pohoří, způsobuje prudký pokles teploty, vlnobití, pobřeží Jadranu, Nová Země, Bajkal, údolí Rhony – mistrál
o
Blizard – v Severní Americe, vítr vanoucí z moře na pevninu, přinášející srážky (zpravidla sněhové), vane v oblasti
severních zeměpisných šířek
o
Buran – Rusko - Sibiř – prudký vítr
o
Bouřka - soubor elektrických, akustických a optických jevů spojený s bouřkovými mraky, doprovázena lijáky,
krupobitím, větrnými a sněhovými smrštěmi
o
Tornádo - velmi rychle stoupající větrný proud, vznikající při nerovnoměrném rozložení teploty a tlaku vzduchu při
zemském povrchu, rychlost tornáda může přesáhnout 200 km/h, hlavně v Americe
o
Teplá fronta - teplá vzduchová hmota se nasouvá na studenou, dochází ke konvekci a tvorbě oblaků,
oblaka: cirrus, altostratus, stratus a nimbostratus (atmosférické srážky, většinou mírnější intenzity, avšak delšího
trvání), při přechodu fronty tlak pozvolna poklesne, teplota vzduchu mírně stoupne, v ČR typická pro chladnější
pololetí (pevnina ohřívána teplejším oceánským vzduchem)
o
Studená fronta - přichází studený vzduch a vytlačuje teplý vzduch vzhůru
první typ - v zimním období, fronta je pomalejší, na čele se vytváří kupovitá oblačnost s přeháňkami a bouřkami,
za frontou oblačnost vrstevnatá - zpravidla trvalé srážky, pásmo srážek široké 200 až 300 km
druhý typ - hlavně v létě, rychlejší, postup dosahuje rychlosti 50 km/h, na čele mohutná kupovitá oblačnost s
intenzivními bouřkami, vydatnými přeháňkami a silným nárazovitým větrem, přináší výraznější ochlazení, pásmo
oblačnosti úzké (několik desítek kilometrů, srážky 30 až 60 minut), po přechodu se oblačnost rychle protrhává
o
El Nino - v oblasti tropického Pacifiku, výskyt nepravidelný (po 3 až 7 letech, trvání 1 až 2 roky), výskyt
nadnormálně teplé vody podél rovníku ve východní polovině Pacifiku, projevuje se i v atmosféře změnami tlaku
vzduchu a cirkulace vzduchu v této oblasti, zeslábnou v rovníkovém Pacifiku východní pasáty, vede k posunu
srážkové oblasti, ležící obvykle v prostoru Nové Guineje, směrem na východ nad oceán, ovlivňuje atmosféru v
daleko větším rozsahu a při silných epizodách El Nina lze jeho vliv detekovat prakticky na celé Zemi, otočí se
naopak prodění podmořských proudů a pasátu mezi J. Amerikou a Oceánií (nevíme příčinu)
Podnebné pásy
o
Tropický pás
vlhké tropy – blízko rovníku, průměrná teplota 25, hodně srážek téměř každý den
střídavě vlhké tropy – období dešťů a sucha (rozhraní vlhkých a suchých tropů)
suché tropy – stále sucho, vysoká teplota přes den (více než na rovníku), v noci nízká teplota (není žádná
oblačnost, která by zachytila teplo)
o
Subtropický pás
subtropy západních okrajů – evrop. Středomoří, horká suchá léta, mírné deštivé zimy
subtropy východních okrajů – V Asie, Florida, JV Brazílie, léta teplá deštivá, zimy mírné sušší
vnitrozemské subtropy – vnitrozemí JZ Asie, Mexiko, horká a suchá léta, chladné a suché zimy
o
Mírný pás
rychlá výměna vzduchových hmot a tlakových útvarů
nejvíce pod vlivem polární vzduchové hmoty a převládajících západních větrů
charakteristické střídání čtyř ročních období
pevninský, oceánický, západních břehů pevnin a východních břehů pevnin (monzunové)
o
Subpolární pás
Kanada, Skandinávie a Rusko
dlouhá a krutá zima, krátké a celkem teplé léto s velkými teplotními rozdíly
o
Polární pás
klimatické podmínky rozmanité v závislosti na pevninách a mořských proudech
měsíční průměrné teploty jsou nižší než 0 °C
malé množství srážek
mrazové pouště
Změny klimatu a globální oteplování
o
Dlouhodobé změny (miliony let): změny v uspořádání kontinentů, orogeneze, změny v množství
vyzařované sluneční energie
o
Střednědobé změny (desetitisíce let): změny v rychlosti rozpínání středooceánských hřbetů, časoprostorové
variace v příjmu sluneční energie - Milankovičovy cykly
o
Krátkodobé změny (stovky až tisíce let), vulkanismus (modifikace albeda atmosféry), sluneční cykly
o
Globální oteplování – aktuální označení - započalo na začátku 20. století – končí malá doba ledová, růst teplot se
časově shoduje s růstem sluneční aktivity, přispělo i zvyšování koncentrace skleníkových plynů v atmosféře v
důsledku lidské činnosti (odlesňování a spalování fosilních paliv)
o
Není zpochybněno jakýmkoliv státním či mezinárodním vědeckým orgánem (malá část vědců, politiků a veřejnosti
nesouhlasí)
o
Mezivládní panel pro změny klimatu (OSN): ve 20. století (1906–2005) se průměrná globální teplota zvýšila o 0,74
± 0,18 °C, během druhé poloviny této periody došlo ke zdvojnásobení rychlost růstu této teploty,
s pravděpodobností větší než 90 % může za více než 50 % tohoto oteplení lidská činnost
o
Očekávané účinky: zvyšování hladiny moří, změny v množství a formě srážek, rozšiřování subtropických pouští,
tání ledovců, věčně zmrzlé půdy a mořského ledu, extrémní projevy počasí (období veder, suchá období, přívalové
deště), okyselování oceánů a vymírání druhů
obr. 1 – členění atmosféry
obr. 2 – tlaková níže – cyklona obr. 3 – tlaková výše – anticyklona
obr. 4 – všeobecná cirkulace atmosféry
obr. 5 – studená fronta
obr. 7 – druhy oblak
obr. 6 – teplá fronta
El Nino – podrobné vysvětlení jevu 2
El Nino (v překladu "jezulátko") je klimatický jev, který se objevuje v atmosféře a oceánu v oblasti tropického Pacifiku. Jeho výskyt je
poměrně nepravidelný. Většinou se opakuje po 3 až 7 letech, trvání jednotlivých tzv. "epizod" je většinou 1 až 2 roky. Základním rysem
El Nina je výskyt nadnormálně teplé vody podél rovníku ve východní polovině Pacifiku. El Nino se ale projevuje i v atmosféře, a to
hlavně změnami tlaku vzduchu a cirkulace vzduchu v této oblasti. V období El Nina především zeslábnou v rovníkovém Pacifiku
východní pasáty. To vede např. k posunu srážkové oblasti, ležící obvykle v prostoru Nové Guineje, směrem na východ nad oceán. El
Nino ale ovlivňuje atmosféru v daleko větším rozsahu a při silných epizodách El Nino lze jeho signál detekovat prakticky na celé Zemi.
Příčiny El Nina je nutno hledat v tom, jak se oceán a atmosféra v této oblasti navzájem ovlivňují. Za normálních podmínek východní
pasáty, vanoucí podél rovníku od jihoamerického pobřeží směrem k Austrálii, způsobují i pohyb vody tímto směrem. Voda se při tomto
pohybu ohřívá (především působením slunečního záření) a východně od Austrálie se tvoří tzv. "teplý bazén". Oproti tomu u
jihoamerického pobřeží je teplota povrchu oceánu nižší. Jednak sem proudí poněkud chladnější voda, pocházející z Kalifornského a
především Humboldtova proudu, jednak se zde k povrchu dostává výstupnými pohyby i chladnější voda z větších hloubek. Nad oblastí
"teplého bazénu" v západním Pacifiku převažují výstupné pohyby vzduchu, nad chladnější vodou ve východním Pacifiku naopak
sestupné pohyby. To je také důvod, proč je v Pacifiku větší srážková činnost v západní části než ve východní.
Pokud východní pasáty v rovníkovém Pacifiku z nějakého důvodu zeslábnou, znamená to většinou i počáteční fázi vývoje epizody El
Nino. Zeslábnutí pasátů má totiž za následek i zeslábnutí transportu vody směrem na západ. "Teplý bazén" v západním Pacifiku není
tak výrazně dotován teplou vodou a začne se ochlazovat, voda ve středním a východním Pacifiku se naopak začne oteplovat. To vede k
zeslábnutí výstupných pohybů vzduchu nad západním Pacifikem i sestupných pohybů nad východním Pacifikem (teplotní rozdíly mezi
východním a západním Pacifikem se sníží), což má za následek další slábnutí pasátů. Vzniká tak jistý kruh příčin a důsledků, které se
vzájemně zesilují a podporují. Někdy to celé vede až k obrácení směru pasátů i mořského proudu podél rovníku.
Důsledkem těchto změn je většinou poměrně výrazná změna atmosférické i oceánické cirkulace a rozdělení teploty vody. Je ale
zřejmé, že samotné El Nino je jen jednou částí komplexnějšího cirkulačního systému. Tento systém se nazývá ENSO (z anglického "El
Nino/Southern Oscillation"). ENSO se skládá ze dvou vzájemně propojených složek; El Nino (změny teploty vody a cirkulace vody) a
Southern Oscillation - jižní oscilace (změny cirkulace v atmosféře, včetně změny intenzity rovníkových pasátů). Jak vyplývá z
předchozího, oba tyto cirkulační systémy jsou navzájem úzce propojeny a vzájemně se silně ovlivňují.
obr. 8 – příklad klimadiagramu – Praha (374 m n. m.)
Další odkazy a zdroje:
o Počasí - prezentace
o Tropické cyklóny - prezentace
o Klimadiagramy, podnebné pásy a vzduchové hmoty
o Skleníkový efekt - animace
2 www.old.chmi.cz/HK/OK/ELNINO/ok_nino.htm