banner

Atmosfera

Sastav atmosfere

Atmosfera ili pučki rečeno zrak koji nas okružuje prostire se od tla do visine od cca 1000 km, međutim da bismo dobili pravu sliku o rasporedu atmosfere možemo reći da je samo 10% mase zraka iznad visine od 30 km, dok je ostalih 90% u sloju od tla do visine 30 km.

Zrak se sastoji od mješavine plinova, u njemu se nalaze i raspršene čestice prašine, dima, morske soli, pelud itd. koje imaju vrlo važno mjesto u stvaranju oborina. Ovisno o području nad kojim se zrak nalazi on može sadržavati i različitu količinu vode u obliku pare, kapljica i leda.

Sastav suhog zraka, dakle zrak u kojem nema vode u obliku pare, kapljica ili kristala leda je uglavnom jednaka do visine od oko 80 km i sastoji se od:

PLIN
VOLUMNI POSTO
dušik
78.084
kisik
20.946
argon
0.934
ugljični dioksid
0.033
neon
0.00182
helij
0.00052
kripton, vodik, ksenon, ozon, radon
0.00066


Postoje međutim dvije vrlo promjenljive komponente u sastavu zraka koje su od posebne važnosti za ljudsku aktivnost na Zemlji a to su ozon i voda.

Nautičare će sigurno iznenaditi važnost i spominjanje ozona u atmosferi, ali bez utjecaja ozona na ultraljubičasto zračenje Sunca na Zemlji ne bi bilo života u ovom obliku. Ozon pretežno nastaje u višoj stratosferi prilikom apsorpcije ultraljubičastog sunčevog zračenja na atomima kisika, i svojim prisustvom djeluje kao štit za ultraljubičasto zračenje i time nam omogućuje život a time i bavljenje nautikom na površini Zemlje.

Zrak nikada nije sasvim suh, u njemu je uvijek prisutna izvjesna količina  vodene pare, međutim njezina količina u nekom volumenu zraka ne može prijeći 3%. U tropskim primorskim krajevima je ta koncentracija vodene pare uobičajena, a u našim zemljopisnim širinama javlja se pri magli i neposredno nakon ljetnih kiša kad je isparavanje s tla visoko. Uobičajeni naziv za takvo vrijeme je sparina.

Zapanjujuće je da tako mala količina vodene pare u zraku može proizvesti tako velike razlike u vremenu. Vodena para dolazi u atmosferu uglavnom isparavanjem sa površine ili transpiracijom iz bilja. Svojstvo atmosfere je da se vodena para sakuplja u troposferi i tvori oblake, magle ili sumaglice. Kružni ciklus vodene pare u atmosferi zatvoren je pojavama kao što su kiša, snijeg, rosa, tuča i rosulja koje vodenu paru vraćaju na površinu zemlje.

Spomenuli smo pojmove troposfera i stratosfera pa je red da i njih pojasnimo.

Vertikalni raspored temperature zraka

Izučavajući vertikalni raspored temperature zraka ustanovljeno je da temperatura visinom opada a zatim raste. Pad temperature visinom je u visokim zemljopisnim širinama do visine od oko 8 km, 12 km u umjerenim zemljopisnim širinama i oko 18 km u tropskim područjima. Visina na kojoj temperatura promjenom visine ostaje ista  - konstantna  naziva se tropopauza, a zrak koji se nalazi ispod tropopauze je troposfera. Sloj zraka iznad tropopauze naziva se stratosferom i u njoj temperatura visinom raste do stratopauze, u kojoj temperatura visinom ostaje nepromijenjena, nakon stratopauze temperatura visinom opet pada.

U donjim slojevima  troposfere pad temperature visinom je oko  6-7 stupnjeva /kilometru, a u gornjem sloju troposfere 7-8 stupnjeva. Tropopauza koja se nalazi iznad troposfere nije kontinuirani sloj nego ima prekide, koji se javljaju oko 45  i 20 stupnja zemljopisne širine i imaju značajnu ulogu u osobinama vremena. Prekidi tropopauze povezani su s pojavom mlaznih atmosferskih struja koja u umjerenim zemljopisnim širinama ima velik utjecaj na vremenske procese. U troposferi se javljaju i vrlo intenzivna vertikalna strujanja u kojima se vlaga u obliku pare diže, dizanjem hladi i pojavljuju se oblaci.

Za mjerenje meteoroloških parametara u troposferi koriste se radiosondažni uređaji koji se  dižu  pomoću balona punjenih helijem ili vodikom. Uređaji mjerene vrijednosti šalje radio putem do prijamne stanice na zemlji, koja podatke obrađuje i prikazuje krajnjim korisnicima.

Izvori grijanja atmosfere

Izvor grijanja Zemlje je Sunce koje zrači u različitim valovima spektra. Atmosfera se zagrijava dugovalnim zračenjem od podloge tako da najveći dio toplinske energije koja ulazi u atmosferske procese dolazi s površine Zemlje, manji dio nastaje apsorpcijom kratkovalne radijacije u atmosferi. Atmosfera se najvećim dijelom zagrijava od podloge.

Zemlja energiju dobiva od Sunca koje zrači u različitim valnim duljinama spektra.  Zračenje Sunca je kontinuirano u području valnih duljina od 0.5 do 4.0 mikrona, i ponekad se naziva kratkovalno zračenje. U tom području zračenja 9% otpada na ultra ljubičasto zračenje, 45% na vidljivo i 46% na infra crveno područje spektra. Za nastanak vjetra i meteoroloških pojava odgovorno je zračenje u infra crvenom ili toplinskom dijelu spektra. Sunčevo zračenje dolaskom do zemljine površine apsorbira se i pretvara u toplinsku energiju, koju Zemlja ponovno zrači ali u području spektra od 4 do 80 mikrona, što se naziva dugovalnim zračenjem.

Atmosfera je slab apsorber kratkovalnog zračenja Sunca, osim ozona koji apsorbira ultra ljubičasto zračenje, međutim za dugovalno zračenje zemlje  vodena para, ugljični dioksid, oblaci i ozon su značajni absorberi koji se apsorpcijom griju, te postaju i sami izvori dugovalnog zračenja.

Za vrijeme noći kad nema sunčevog kratkovalnog zračenja proces dugovalnog zračenja se ne prekida  i sustav Zemlja - atmosfera se hladi. Izračunato je da se oko 65% zračenja sunca koje pada na Zemlju apsorbira se u tlu, oceanima i atmosferi. Apsorbirano zračenje se pretvara u toplinu.  Količina zračenja koje pada na Zemlju nije jednoliko raspoređena po cijeloj površini Zemlje te se javlja manjak topline u polarnim područjima i višak topline oko ekvatora.

Prijenos topline s toplog na hladno osim zračenjem odvija se i vođenjem (kondukcijom) te miješanjem (konvekcijom). Zrak je slab  vodič topline kondukcijom, međutim miješanjem konvekcijom zrak prenosi velike količine topline.  Uslijed prijenosa topline miješanjem dolazi do zagrijavanja zraka koji se diže a na njegovo mjesto struji hladan zrak koji se zagrijava i počinje dizati. Ciklus se nastavlja dokle god je podloga toplija od zraka iznad nje.

 Dnevna cirkulacija

Iznad tople podloge zrak se zagrijava postaje specifično lałši od okolnog zraka i diže se, na njegovo mjesto dolazi hladniji zrak i nastaje vjetar.
Opisani proces cirkulacije je osnovni princip nastajanja vjetra i potrebno ga je dobro razumjeti, naziva se dnevna cirkulacija. Na moru je pojava izražena uz obalu i čini sustav obalne cirkulacije koja je za stabilna vremena osnovno obilježje meteorološkog vremena.  U kopnenom dijelu javlja se kao vjetar obronka koje se očituje u  prijepodnvnom i poslijepodnevnom   strujanje uz obronak, često i formiranje oblaka nad brijegom a noću i ujutro strujanje niz obornak nastalo spuštanjem hladnijeg zraka niz brijeg.

Zračenje Sunca različito zagrijava podlogu na koju pada. Fizičari su definirali veličinu specifična toplina koja opisuje koliko je potrebno topline dovesti jedinici mase nekog tijela da bi mu se temperatura promijenila za jedan stupanj . Voda  odnosno more ima veču specifičnu toplinu od kopna posljedica je sporo zagrijavanje mora u odnosu na kopno, ali i sporo hlađenje mora u odnosu na kopno. Za vrijeme noći kad nema sunčevog kratkovalnog  zračenja kopno se brzo hladi dok more zahvaljujući velikoj specifičnoj toplini sporo otpušta toplinu. Dnevna amplituda temperature iznad mora stoga nije toliko velika kao iznad kopna.




vjetar i tlak

DHMZ Aladin polje vjetra i oborina

kompozit radar

DHMZ kompozit radar oborina

radiosondaza

zapis mjerenja radio sondaže atmosfere


vertikalni_profil
Vertikalni raspored temperature u atmosferi
OBALNA
  Cirkulacija zraka iznad tople podloge

©® 2014. zabranjeno umnažanje i kopiranje bez dozvole
Document made with KompoZer

      
  Meteorološki elementi        Meteorologija Jadranskog mora        Home    O autorima