Aeroklub CUMULUS - Opatija
FLY Club Poreč
Meteorologija
Pojam meteorologije
Meteorologija je nauka koja izučava sustav i strukturu atmosfere, njezino fizičko stanje i promjene tog stanja sa svim pojavama koje ih prate. Sva izučavanja odnose se na upoznavanje karaktera vremena za potrebe prognoze.
Pojam atmosfere i njena podjela
Atmosfera je plinovit omotač kojim su obavijena nebeska tijeka; u užem smislu, plinovit omotač oko Zemlje.
Vertikalna podjela atmosfere:
- Troposfera (8-10 km; 16-18 km iznad pola)
- Stratosfera (35-40 km)
- Mezosfera (80 km)
- Ionosfera (iznad 80 km)
- Termosfera (200 km)
- Egzosfera
Meteorološki elementi
U meteorološke elemente spadaju one veličine koje se mogu pokazati jednim mjernim brojem (skalari), kao što su:
- temperatura zraka
- atmosferski pritisak
- gustoća zraka
- vlažnost
Gustoća zraka; kako i kada se mijenja?
- Gustoća zraka je masa zraka koju sadrži jedinica za volumen. Ona pokazuje količinu zraka u 1 metru kubičnom.
- Gustoća zraka opada naglo s visinom; u nižim slojevima brže, a u višim sporije. Sa porastom visine gustoća zraka brže opada u hladnom nego u toplom zraku.
- Gustoća zraka ovisi o njegovoj temperaturi i pritisku. Smanjivanjem pritiska ili povećanjem temperature zrak se širi, njegova masa u volumenu se smanjuje, tj. smanjuje se gustoća.
Sastav zraka:
- Dušik 78,08%
- Kisik 20,95%
- Argon 0,93%
- Ugljični dioksid 0,03%
- Neon, helij, kripton, ksenon, ozon, radon, jod i metan
Međunarodna standardna atmosfera:
Je uslovna raspodjela pritiska s porastom visine prema pojednostavljenoj temperaturi, dobivena po barometarskoj formuli.
Ostali podaci:
- Tlak na srednjem nivou mora pri temperaturi 15°C iznosi 1013,3 mbar (760 mm Hg)
- Vertikalni gradijent temperature iznosi -6,5°C na 1 km visine (do visine 11 km, gdje je temperatura iznosi -56,5°C, a iznad toga nivoa je konstantna - izotermija)
Tlak zraka i promjena tlaka s visinom:
Zbog utjecaja sile teže zrak djeluje silom koja je usmjerena prema dolje. Tu silu nazivamo atmosferskim tlakom i mjerimo milibarima (mbar). Atmosferski tlak jednak je težini stupca zraka iznad nas. Prosječni tlak na razini mora je 1013,3 mbar, no tlak na zemljinoj površini uvelike se razlikuje od ove srednje vrijednosti zbog razlika u temperaturama zraka. Hladan zrak je gust i težak, pa se stoga spušta i stvara visok atmosferski tlak. Topli zrak je rjeđi i lakši pa se uzdiže, a posljedica je nizak tlak. Zbog uzdizanja toplog zraka, na čije mjesto počinje pritjecati hladni zrak, oko Zemlje se stvaraju golemi cirkulatorni sustavi.
Promjene atmosferskog tlaka značajan su pokazatelj dolaska vremenskih promjena. Stoga barometar ili barograf važna prognostička pomagala. Ako tlak raste, možemo se nadati lijepom vremenu, a ako pak tlak pada, mogu se očekivati jaki vjetrovi i loše vrijeme.
Jedinice za mjerenje zračnog tlaka:
Atmosferski tlak izražava se u paskalima (Pa), milimetrima (mm) i milibarima (mbar).
Vlažnost zraka
Vodena para se prenosi u atmosferu isporavanjem vode sa površina oceana, mora, jezera, rijeka, kao i sa biljnog pokrivača. Vodena para se rasprostranjuje difuzijom, zračnim strujama, vertikalnom konvekcijom i turbulencijom. Na određenoj temperaturi zrak može primiti samo određenu količinu vodene pade. Što je viša temperatura, kubna jedinica zraka može primiti u sebe više vodene pare.
Što je relativna vlažnost zraka
Relativna vlažnost zraka predstavlja odnos između one količine vodene pare koja postoji u danom momentu i one maksimalne količine koju bi zrak na dotičnoj temperaturi mogao primiti pa da bude zasićen. Ako je relativna vlažnost 0% to znači da je zrak potpuno suh, a ako je 100% znači da je u potpunosti zasićen vodenom parom.
Što je specifična vlažnost zraka
Specifičnom vlagom naziva se količina vodene pare u gramima u 1 kg zraka, bez obzira na zapreminu. Specifična vlaga ima naročitog značaja kod ispitivanja viših slojeva atmosfere.
Što je apsolutna vlažnost zraka?
Apsolutnom vlagom nazivamo količinu vodene pare u gramima u koju sadrži 1 kubni metar zraka.
Kondenzacija vodene pare u atmosferi:
Proces pri kojem se vodena para u atmosferi pretvara u ponovo tekuće ili čvrsto stanje vode naziva se kondenzacijom (pri pozitivnim i negativnim temperaturama). Proces kondenzacije uvjetovan je prezasićenim stanjem zraka vodenom parom, a javlja se onda kad se zrak zasićen vodenom parom hladi, pri stalnom pritisku, ili kada se pri stalnoj temperaturi zasićenom zraku povećava tlak, ili kada se tlak i temperatura mijenjaju, dok se vodena para u zraku povećava.
Instrumenti za mjerenje vlažnosti zraka:
- psihrometar
- higrometar
Temperatura zraka. Način zagrijavanja zemljine površine:
Temperatura zraka je stanje njegove topline i izražava se u stupnjevima. Zbog nejednakog sastava i oblika Zemlje, zagrijavanje pojedinih dijelova Zemljine površine biti će različito. Tako se npr. pješčana obala rijeke zagrijava više nego vodena površina, gola zemlja brže od zemlje pod biljnim pokrivačem itd.
Temperatura zraka i njezino ponašanje s visinom:
Zrak propušta sunčeve zrake, a ti zraci zagrijavaju zemljinu površinu tako da se zrak koji dotiče zagrijanu površinu zemlje zagrijava od nje. Zahvaljujući miješanju zračnih masa (konvekciji), donekle zagrijava i zrak gornjih slojeva, mada je on hladniji od onoga pri zemlji.
Temperatura zraka se smanjuje sa visinom prilično ravnomjerno. Srednja vrijednost smanjenja iznosi oko 6,5°C za svakih 1000 m visine. Ovo smanjenje temperature ide samo do određene visine. Na visini od 11.000 m na više temperatura je skoro stalna i iznosi otprilike -56°C.
Jedinice za mjerenje temperature zraka:
Za određivanje vrijednosti temperature u većem broju zemalja upotrebljava se međunarodna Celsiusova stostupanjska skala (°C), kod koje je za 0°C uzeta temperatura topljenja leda, a za 100°C temperatura ključanja vode pri normalnom tlaku.
Na Farenhajtovoj skali (°F) je interval između točke topljenja leda (32°F) i točke ključanja vode (212°F) podijeljen na 180 jednakih dijelova.
Što je termograf?
Termograf je instrument koji neprekidno registrira i bilježi vrijednosti temperature.
Dnevno kolebanje temperature?
Razlika između maksimalne i minimalne temperature zraka u toku dana nazivamo dnevnom amplitudom temperature zraka (dnevno kolebanje). Njena veličina ovisi o geografskoj širini, godišnjem dobu, karakteru podloge i vremenskim prilikama. Nad kopnom ovisi o reljefu zemljišta, sastavu tla i biljnom pokrivaču, a nad vodenim površinama - o veličini vodene površine, dubini i kemijskom sastavu vode.
Godišnje kolebanje temperature?
Godišnji hod temperature zraka može se znatno razlikovati između pojedinih točaka - mjesta na približno istoj geografskoj širini.
Godišnje kolebanje temperature se promatra radi približnog određivanja temperature u pojedinom vremenskom periodu, a na osnovu dugogodišnjeg promatranja, tj. analiziranja.
Vjetar, struktura i karakter vjetra:
Podjela vjetra:
- stalni
- periodični
- lokalni
Stalni vjetrovi:
Stalni vjetrovi nastaju tako što razlika u zagrijavanju na ekvatoru i na polovima izaziva razliku u zračnim pritiscima pa zrak stalno struji iz područja višeg u područje nižeg zračnog pritiska. U stalne vjetrove spadaju: pasati i antipasati.
Periodični vjetrovi:
Periodične vjetrove karakterizira strujanje zraka u toku jednog perioda u jednom pravcu, a zatim u toku drugog perioda u drugom pravcu, suprotnog smjera. Ovakvi vjetrovi su monsuni.
Lokalni vjetrovi
Lokalni vjetrovi na pojedinim mjestima ili predjelima imaju približno isti pravac i istu brzinu, a podržavaju i iste vremenske prilike. Poznati lokalni vjetrovi kod nas su bura i jugo.
Kondenzacija vodene pare u atmosferi:
Proces pri kojem se vodena para u atmosferi pretvara ponovno u tekuće ili čvrsto stanje vode naziva se kondenzacijom (pri pozitivnim i negativnim temperaturama). Proces kondenzacije uvjetovan je prezasićenim stanjem zraka vodenom parom, a javlja se onda kad se zrak zasićenom vodenom parom hladi, pri stalnom pritisku, ili kada se pri stalnoj temperaturi zasićenom zraku povećava pritisak, ili kada se pritisak i temperatura ne mijenjaju, dok se vodena para u zraku povećava.
Vrste vertikalnih kretanja zraka:
- termička konvekcija
- dinamička konvekcija (turbulencija)
- valna kretanja
Instrumenti za mjerenje jačine vjetra:
- anemometar
- anemograf
Što je anemometar ?
Anemometar služi za određivanje srednje brzine vjetra. Glavni dio tog instrumenta su 3 šuplje metalne polulopte koje su postavljene na kracima jednog nosača. Šupljina jedne polulopte je uvijek okrenuta ispupčenju susjedne polulopte. Prema promjenjivim jačinama vjetra, okreću se te polulopte promjenjivom brzinom oko vertikalne osovine, na čijem se donjem kraju nalazi osovina sa kazaljkom koja pokazuje broj prijeđenih metara u određenom vremenu.
Što je anemograf?
Anemograf je instrument koji neprekidno registrira na anemografskoj traci (dijagram), brzinu vjetra, a kod nekih anemografa i smjer vjetra.
Što je termograf?
Termograf je instrument koji neprekidno registrira – bilježi vrijednosti temperature na dijagramu – termografskoj traci.
Oblaci, klasifikacija oblaka: Oblakom se može smatrati skup vodenih kapljica ili sitnih čestica leda, koje lutaju u raznim slojevima zraka, a približavajući se jedna drugoj smanjuju vidljivost u prostoru koji ispunjavaju. Oblaci se dijele prema vanjskom obliku, visini i načinu postanka.
Podjela oblaka po vanjskom obliku:
- gomilasti (cumulus)
- slojeviti (stratus)
- perjasto pramenasti (cirus)
- slojevito gomilasti (strato-cumulus)
- perjasto slojeviti (ciro-stratus)
- perjasto gomilasti (ciro-cumulus)
Pojela oblaka po visini:
- visoki: cirus, ciro-cumulus, ciro-stratus; (6 – 12 km)
- srednji: alto-cumulus; (2 – 6 km)
- niski: cumulus, stratus, strato-cumulus; (0 – 2 km)
Podjela oblaka po načinu postanka:
- stabilni
- nestabilni
Što je stabilno stanje atmosfere?
U stabilnom ravnotežnom stanju atmosfera se nalazi onda kada je termički gradijent manji od adijabatskog, tj. maji od 1°C na 100 m visinske razlike. U labilnoj atmosferi postoje vertikalna ulazna zračna strujanja. To je slučaj u ciklonama.
Što je indiferentno stanje atmosfere?
U indiferentnom ravnotežnom stanju atmosfera se nalazi kada je termički gradijent jednak adijabatskom, tj. jednak 1°C na 100 m visinske razlike. U indiferentnoj atmosferi nema nikakvih zračnih strujanja.
Što je srednji vjetar i zašto je važan u padobranstvu?
Srednji vjetar je promjena jačine i smjera vjetra na različitim visinama. On je važan za padobranstvo, jer na zanos padobranca najveći utjecaj imaju brzina vjetra i uspona zračna strujanja. Srednji vjetar se može najlakše odrediti promatranjem pilot – balona.
Temperatura zraka i njeno ponašanje sa visinom:
Zrak propušta sunčeve zrake, a te zrake zagrijavaju zemljinu površinu tako da se zrak koji dotiče zagrijanu površinu zemlje zagrijava od nje. Zahvaljujući miješanju zračnih masa (konvekciji) donekle se zagrijava i zrak gornjih slojeva, mada je on hladniji od onoga pri zemlji.
Temperatura zraka se smanjuje sa visinom prilično ravnomjerno, srednja vrijednost smanjenja iznosi oko 6,5°C za svakih 1000 m visine.
Što je zračna masa?
Ako zrak duže vremena miruje ili se sporo kreće iznad nekog područja on dobiva fizičke osobine tog područja (u pogledu temperature, vlage…). Zračne mase dobivaju različite fizičke osobine zbog različitog priliva sunčeve energije na raznim zemljopisnim širinama i zbog različitog zagrijavanja i hlađenja oceana i kontinenata. Svojim premještanjem izazivaju atmosferske promjene. Područje iznad kojeg se formira zračna masa naziva se izvorišno područje, a tri su osnovna tipa: voda, kopno i snijeg (led).
Podjela zračnih masa:
- po toplinskom stanju:
- topla (kreću se iznad hladnijeg područja)
- hladna (kreću se iznad toplije podloge)
- po izvorišnom području
- artički zrak
- polarni zrak
- tropski zrak
- ekvatorski zrak
Atmosferske fronte:
Tamo gdje se dvije različite mase međusobno dodiruju nastaju vremenske promjene koje se znatno razlikuju od onih promjena koje bi se dogodile u istoj zračnoj masi. Uske granične zone, koje razdvajaju dvije granične zračne mase sa znatno različitim meteorološkim elementima, naziva se zračna (atmosferska) fronta.
Hladne fronte:
U odnosu na brzinu premještanja razlikujemo:
hladna fronta prvog reda – sporo se premješta ili je usporen, i
hladna fronta drugog reda – brzo se premješta ili se ubrzava.Topli zrak koji leži u nižim slojevima atmosfere ispred hladne fronte prinudno se uzdiže naviše, jer ga potiskuje ''klin'' hladnog zraka.
Hladna fronta je granični sloj između hladnog zraka koji se kreće i toplog zraka koji miruje ili se sporije kreće
Tople fronte:
Kod tople fronte postoji uzlazno kretanje toplog zraka iznad hladnog. Kao posljedica toga javlja se kondenzacija vodene pare, a s tim u vezi dolazi i do stvaranja oblačnog sistema duž frontalne površine.
Poslije prolaska tople fronte nastaje toplije vrijeme.
Što je inverzijski sloj? Inverzijski sloj je sloj zraka koji se karakterizira inverzijom temperature. U aerologiji se njegovo okomito rasprostiranje – debljina izražava u metrima.
Ciklona:
Ciklona je atmosferski poremećaj sa sniženim pritiskom zraka i sa kružnom cirkulacijom zraka u smjeru koji je suprotan kazaljci na satu (na sjevernoj hemisferi, dok je na južnoj suprotno). Minimalni pritisak se nalazi u centru ciklone.
Anticiklona:
Anticiklona je tvorevina povišenog atmosferskog pritiska sa premještanjem zraka u pravcu kretanja kazaljke na satu (na sjevernoj hemisferi). Površina anticiklone je reda veličine kontinenta ili oceana, a po visini se može rasprostirati i do srednjih visina stratosfere.
Anticiklona donosi lijepo vrijeme.
Podjela:
- po postanku: - termičke
- dinamičke
- po površini: - velikih razmjera
- lokalne
- po vremenu trajanja: - stalne
- promjenjive
- po brzini premještanja: - slabo pokretne
- brzo pokretne
Uz ciklonu i anticiklonu, kao baričke tvorevine, postoje još tri pojma vezana uz atmosferski tlak:
DOLINA je usko izduženo područje sniženog tlaka omeđeno područjima povišenog tlaka
GREBEN je usko izduženo područje povišenog tlaka omeđeno područjima sniženog tlaka
POLJE IZJEDNAČENOG TLAKA je veće područje u kojem nema značajnije prostorne promjene atmosferskog tlaka.
Evolucija oblaka vertikalnog razvitka:
Oblaci vertikalnog razvitka nastaju zbog termičke nestabilnosti. Topli prizemni zrak se diže na visinu i pri tome se adijabatski hladi, što uzrokuje sve veće povećanje relativne vlažnosti. Kada relativna vlaga dostigne vrijednost oko 100% stvaraju se mali, relativno tanki oblaci sa približnom ravnom bazom i blago zaokruženim vrhovima. To su toplotni (termički) kumulusi. Daljnji razvoj oblaka u vertikalnom smjeru ovisi o temperaturi u slojevima atmosfere iznad vrhova kumulusa, o vlažnosti ulaznog zraka i o intenzitetu vertikalne (uzlazne) i horizontalne (vjetra) komponente strujanja. Dalje kumulus prelazi u kumulus kongestus, pa kumulonimbus.
Evolucija se dijeli u tri dijela:
- stadij rađanja
- stadij maksimalnog razvoja
- stadij rasplinjavanja
Padaline i oblici padalina:
Vodene kapi i kristali leda koji iz oblaka padaju na površinu zemlje nazivaju se atmosferskim padalinama.
Podjela po vremenu trajanja, intenzitetu i izgledu:
- dugotrajne mjerene
- pljuskovite
- sipuće,
Oblici padalina:
- kiša, izmaglica, snijeg, mokri snijeg, sugradica, grad, rosa, slana, inje.
