Upload
selma
View
77
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Co je to počasí?. Jak stručně definovat počasí… změny v atmosféře podmiňují to, čemu říkáme počasí počasí je souhrn meteorologických veličin a jevů charakterizujících stav atmosféry v určitém okamžiku nebo časovém úseku - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Co je to počasí?
Jak stručně definovat počasí…
- změny v atmosféře podmiňují to, čemu říkáme počasí
- počasí je souhrn meteorologických veličin a jevů charakterizujících stav atmosféry v určitém okamžiku nebo časovém úseku
- meteorologické veličiny: teplota, vlhkost vzduchu, tlak vzduchu (mají jednotky)
- meteorologické jevy: mlha, náledí, vichřice, bouřky (vyjadřujeme slovně intenzitu)
- meteorologie je vědní obor zabývající se všestranným studiem jevů probíhajících v atmosféře
Historie meteorologie 1
Starověk
- dříve především hvězdáři (vliv nebeských těles na počasí)
- zakladatelem meteorologie pravděpodobně Aristoteles (4. stol. př.n.l.),
- dílo Meteorologie (první popis jevů v atmosféře)
- název meteorologie z řečtiny:
meteoros = vznášející se ve výši
logos = pojem
Aristoteles
Historie meteorologie 2
Starověk - pokračování
- v době národního obrození počešťování (oparozpyt, povětroznalství, vzduchosloví)
- první pravidelná pozorování v Řecku (6. stol. př.n.l.), povětrnostní kalendáře parapegmata (od 5. století vyvěšovány veřejně)
- hvězdář Geminus se v parapegmatech zmiňuje o Estesiích
- největší kniha povětrnostních pravidel sestavena Theofrastem (Aristotelův žák), nazývá se Kniha znamení
Theofrastos
Geminus
Historie meteorologie 3
Středověk
- řecká a římská pravidla byla doplněna poznatky Arabů a Židů
- lidové knížky, souhrn vědění dané doby, jednou z nich byla Kniha přírody od Konráda z Megenbergu
- 16. stol., kniha Selské praktiky, předpověď počasí dle vánočních pranostik
Zlomové okamžiky
- k výraznému zlomu došlo v 17. století, vynalezen teploměr a tlakoměr
- zásluhu mají: Galileo, Torricelli, Viviany, Santorio, Drebbel
- konec subjektivních pozorování!Historické přístroje
meteorologické
Historie meteorologie 4
Zlomové okamžiky
- 1820, Brandes studuje rozdělení tlaku v Evropě, vznik prvních synoptických map
- 19. století, vznik vysokohorských observatoří, vypouštění prvních balónů
Torricelli
VivianyGalileo
Santorio
Drebbel
Historie meteorologie 5
Věda a technika ve službách meteorologie
- velkého rozmachu dosáhla meteorologie i díky telegrafu (2. polovina 19. stol.)
- umělé družice Země (otázka posledních desetiletí)
METEOSAT, GOES – geostacionární
NOAA, METEOR - polární
Dráhy družic
Rozdělení meteorologie
Obory meteorologie
- dynamická (dynamika a termodynamika atmosféry)
- synoptická (studium a analýza atmosférických jevů pro předpověď počasí)
- fyzikální (fyzika oblaků, srážek, záření, optických, elektrických a akustických jevů v atmosféře)
- klimatologie (popis průměrných atmosférických podmínek)
- hydrometeorologie (oběh vody v přírodě, hydrologický režim)
- biometeorologie (vlivy počasí na živé organismy)
- aplikovaná meteorologie (letecká, zemědělská…)
- nauka o meteorologických přístrojích (konstrukce a funkce)
Atmosféra Země 1
Základní údaje
- plynný obal naší planety
- směs plynů, vodní páry, kapalných a pevných částic
- především: dusík (78%)
kyslík (21%)
argon (0,9%)
- dále ještě asi dalších 20 různých plynů, které tvoří zbylých 0,1%
- celková hmotnost je 5,15.1015 t (jedna miliontina hmotnosti Země)
Atmosféra Země 2
Výjimečné plyny
- do výšky asi 100 km se zastoupení většiny plynů nemění
- Výjimky:
- oxid uhličitý (ve dne méně než v noci)
- ozón (maximum ve výšce 22 km)
- vodní pára především ve spodních 10 km (0-4%)
Vývoj atmosféry
- původní atmosféra bez kyslíku, díky řasám a zeleným rostlinám se postupně obohatila až na současných 21 %
- CO2 – termoregulační schopnost, ozón – ochrana před UV
Atmosféra Země, vrstvy atmosféry
Pevné částice v atmosféře
- kromě kapiček vody a ledových krystalků (tvoří oblaka) obsahuje atmosféra i pevné částice, tzv. aerosoly
- aerosoly mají přirozený i antropogenní původ
- hrají významnou roli při tvorbě oblak!
- fungují jako tzv. kondenzační jádra, urychlují kondenzaci vodní páry
Vrstvy atmosféry
- členit atmosféru lze z různých hledisek (teplota, složení….)
- nejčastěji dle teploty vzduchu v závislosti na výšce
Závislost teploty na výšce
Troposféra
- nejnižší část atmosféry
- sahá do výšky asi 11 km (střední zeměpis. šířky)
- nad rovníkem 16 - 18 km, nad póly 7 - 9 km
- charakteristické ubývání teploty s výškou (0,65 °C na 100 m výšky)
- ¾ hmotnosti celé atmosféry
- obsahuje veškerou atmosférickou vodu (díky tomu v ní vznikají oblaka, mlhy, srážky)
- neustálé vzduchové proudění v troposféře (maximum při horní hranici)
Stratosféra
- výška 10 - 50 km
- přechodová vrstva mezi troposférou a stratosférou je tropopauza (několik set metrů až 3 km)
- od 10 do 25 km se teplota vzduchu nemění
- pak teplota roste (maximum 0 °C v 50 km)
- vzestup způsobuje rostoucí koncentrace O3
- sezónní proudění
- horní hranicí je stratopauza
- ve stratosféře možno pozorovat tzv. perleťová oblaka (jsou nejjasnější tehdy, když je Slunce několik stupňů nad horizontem)
- pravděpodobně složeny z vodních kapiček a krystalků ledu
Mezosféra
- sahá do výšky 80 km, teplota vzduchu v celé mezosféře klesá
- v blízkosti horní hranice kolem -85 °C (léto), v zimě -45 °C
- značně proměnlivé proudění
- při horní hranici se vyskytují tzv. noční svítící oblaka (neznámé složení, snad krystalky atmosférického kyslíku a vodíku)
- pozorovány především v severských zemích, když je Slunce asi 5 až 13 stupňů pod obzorem
- rychlost pohybu oblak je cca. 50 až 250 m/s
- přechodovou vrstvou je mezopauza
Termosféra
- ve výšce nad 80 km
- roste teplota vzduchu s výškou
- ve výškách 200 až 300 km je teplota vzduchu několik set stupňů Celsia
- tzv. kinetická teplota
- sporná horní hranice (nejčastěji kolem 1000 až 1200 km – výška ve které se ještě vyskytují polární záře)
Exosféra
- poslední vrstva atmosféry, nejlehčí plyny
- ve výškách několik tisíc kilometrů už jen atomární vodík
- horní hranice ve 35 000 km
Homosféra a heterosféra
- možnost dělit atmosféru podle složení
Homosféra
- objemové zastoupení plynů se v podstatě nemění (důsledek turbulentního promíchávání), sahá do výšky asi 90 km
Heterosféra
- uplatňuje se difúzní rovnováha, ve výškách od 90 km
- koncentrace lehkých plynů ubývá pomaleji než koncentrace plynů těžkých (O2, N2)
- od několika set kilometrů jen H a He, pak už jen H
- účinkem elektromagnet. záření ze Slunce dochází k fotoionizaci a fotodisociaci -> ionty a volné elektrony
Neutrosféra a ionosféra
- atmosféru můžeme dělit i podle toho, kolik obsahuje iontů a volných elektronů
Neutrosféra
- koncentrace nabitých částic zanedbatelně malá, 60-70 km nad zemským povrchem
Ionosféra
- zvýšená koncentrace iontů a volných elektronů
- elektricky vodivá
- ve výškách od 70 do 500 km
- schopnost odrážet některé frekvence elektromagnet. vln (ovlivňuje rádiové spojení)
Meteorologické prvky
- ty veličiny, které nám charakterizují fyzikální stav atmosféry v daném místě a čase
- základními meteorologickými prvky jsou:
- teplota vzduchu
- vlhkost vzduchu
- atmosférický tlak
- směr a rychlost větru
- oblačnost
- atmosférické srážky
- dohlednost
Teplota vzduchu
- teplota je termodynamická veličina charakterizující kinetický stav základních stavebních částic – molekul a atomů
- jeden z nejsledovanějších meteorologických prvků
- při měření teploty máme na mysli vždy údaj stíněného teploměru
- denní chod teploty vykazuje jednoduchou vlnu (max. po 14 hodině), denní amplitudy 15 - 20 °C
- ke znázornění teplot na zemském povrchu slouží izotermy
- na každých 100 m výšky poklesne teplota o 0,65 °C
Teplota vzduchu - konvekce
- vzduch se slunečním zářením ohřívá málo, hlavním zdrojem tepla je zemský povrch (prostředníkem ohřevu pevné a kapalné částice v atmosféře)
- z míst ohřevu se teplo dostává do okolních vrstev (řádově mm)
- do atmosféry je teplo předáváno několika různými pochody
Konvekce
- neuspořádaný vertikální pohyb vzduchu podmíněný teplotními rozdíly
- důsledek nerovnoměrného ohřevu zemského povrchu
- teplejší vzduch má menší hustotu než vzduch chladný
Teplota vzduchu – turbulence, radiace, latentní teplo
Turbulence
- neuspořádaný pohyb vzduchu vzniklý např. třením vzduchu o zemský povrch
- dochází k výměně sousedních vzduchových hmot a tepla
Radiace
- teplo předávané tepelnými vlnami mezi zemským povrchem a vzduchem, popř. mezi vzduchovými vrstvami
Latentní teplo
- teplo, které se do vzduchu dostane při kondenzačních pochodech v atmosféře
- při vzniku nevelkého bouřkového oblaku se uvolní až 109 MJ
Tlak vzduchu
- atmosféra Země má určitou hmotnost, která se projevuje tlakem na zemský povrch
- tlak je nejvyšší u zemského povrchu a s výškou klesá (nelineárně)
- fyzikální jednotkou tlaku vzduchu je Pascal [Pa], staršími jednotkami např. Torr nebo mm rtuťového sloupce
- pro účely meteorologie tlak v hPa
- normální tlak: 1013,3 hPa při teplotě 0 °C na 45 stupni zeměpisné šířky při hladině moře
- na každých 5,5 km výšky poklesne tlak o polovinu
Tlak vzduchu
- tlak vzduchu je značně proměnná veličina
- důvody nepravidelného kolísání:
- nepravidelné ohřívání zemského povrchu
- výměna teplejších (lehčích) vzduchových hmot za studenější (těžší) a opačně
- možné nahromadění vzduchu v jedněch oblastech a odčerpání v jiných
- ke znázornění tlaku vzduchu na zemském povrchu se využívají izobary
- vzduchové částice mají tendenci pohybovat se z míst o vyšším tlaku do míst s tlakem nižším, toto proudění nazýváme vítr
Vlhkost vzduchu
- ve vzduchu je vždy přítomna vodní pára
- atmosféra obsahuje si 0,001 % světových zásob vody
- charakteristické veličiny:
absolutní vlhkost a [kg/m3] – hmotnost vodních par v kg v jednom krychlovém metru
napětí (tlak vodních par) e [hPa] – parciální tlak vodní páry
maximální absolutní vlhkost A [kg/m3]
maximální tlak (napětí nasycení) E [hPa]
relativní vlhkost r [%] – poměr e/E
rosný bod – teplota, při níž vzduch dosahuje za daného tlaku stavu nasycení vodní parou a ta se začíná srážet
Atmosférické srážky
Atmosférické srážky
- produkt kondenzace vodní páry v ovzduší, dopadající na zemský povrch
- dělíme je podle:
skupenství
- kapalné a tuhé
původu
- padající (déšť, mrholení, sníh)
- usazené (rosa, jíní)
- měříme množství spadlých srážek (v mm), intenzitu a dobu trvání, jako přístroj používáme srážkoměr či ombrograf
Sluneční svit, oblačnost, dohlednost
Sluneční svit
- měříme dobu a intenzitu slunečního svitu pomocí heliografu
Oblačnost
- pokrytí oblohy mraky
- určujeme druh oblaků, jejich výšku a jejich tah (odkud – kam)
- dále určujeme stupeň pokrytí oblohy (v osminách či desetinách)
Dohlednost
- hodnotíme průzračnost atmosféry
- dohlednost zhoršují: mlha, kouřmo a zákal