LÉGKÖR. Dr. Kerese Tibor. A légkör

Átírás

1 A légkör Keletkezése: 3,9 mrd éve Hold befogása (?) kéreg töredezés magmatizmus vulkáni gázok forró őslégkör + óceán is benne Anyaga: 80% H 2 O + CO 2, SO 2, N 2 ; lehűlés víz kicsapódása vízburok +SO 2 kimosódik agresszív kénessav reagál a kőzetekkel szulfátos kőzetek +CO 2 egy része mint SO 2 abiogén karbonátos kőzetek, +CO 2 egy részét az óceán elnyeli oldott CO 2 érzékeny egyensúlyban N és CO 2 őslégkör (mint Titán!) Fotoszintézis CO 2 O 2 (tengerben kék algák) 1 mrd éve oxidáló légkör + ózon később a mészvázat fejlesztő élőlények biogén karbonátos kőzetek >> vastagodó ózonréteg + élettér gyorsuló fejlődés gyorsuló termelés >> - 1mrd éve 0.2% szint légzés - 400m éve 2% szárazföldi szint élet a szárazföldön - 300m éve 20 % mai szint (sőt rövid ideig annál is nagyobb) - azóta stabilizálódik egyre kisebb ingadozások Összetevők csoportjai: 1. állandó gázok: 78% N 2, 21% O 2, 0,9% nemesgázok 2. változó gázok: CO 2 0,03%, O 3 0-0,000005%, stb. 3. erősen változó gázok: H 2 O 0-4%, stb. 4. szennyezők anyagok: sókristályok, por, korom, pollen, stb. Szerkezete a hőmérséklet változása alapján: 1. troposzféra: 10 km-ig (egyenlítőnél 12 km, sarkoknál 6-7 km) tömeg 90 %-a, víz 100%-a, időjárás, kapcsolat a többi szférával 2. sztratoszféra: km, 20 km felett ózonréteg védi az életet a UV sugaraktól 3. mezoszféra: km, meteorok elégése véd a kisebb becsapódásoktól 4. termoszféra: 80 km-, összetétel változik (H, He nő), ionoszférák

2 A légkör hőháztartása A. Besugárzás: 1370 W/m 2 E a légkör külső részére szoláris állandó rövid hullámú fény formájában (~ nm) ebből: ~32% visszaverődik (felhők, por, felszín), ~18% elnyelődik (ózon és víz), ~50% éri el és melegíti a felszínt hővé alakul E függ: - idő csillagászatilag lehetséges óra, borultság csökkenti évi napfénytartam Maon ~ 2100 óra - beesési szög éghajlati övek, napi és évi hőmérsékletjárás (földrajzi szélesség, Nap útja az égen és lejtőszög befolyásolja) - felszín anyagi minősége albedo (víz <> friss hófelszín, növényzet <> aszfalt) B. Kisugárzás: E-t a meleg felszín kisugározza hosszúhullámú hősugarakként ~ 25% távozik az űrbe ~75% csapdába kerül a légköri CO 2, CH 4 és H 2 O miatt üvegházhatás (csapdahatást a felhők erősen változtatják) A levegő tehát a felszín közvetítésével, alulról melegszik fel a felszín energiatranszformátor Elért hőmérséklet függ az érkező légtömegektől is advekció: mozgáskor lassan változik a levegő hőmérséklete adott viszonyok között elért hőt tartja hideg vagy meleg légtömegként érkezik napsütés nem jelent mindig meleget, vv.

3 Az időjárás elemei Napsütés: napfénytartam 1 év alatt órában vagy a lehetséges %-ában Hőmérséklet: a levegő hőmérséklete 2 m magasságban, árnyékban, napi 4 mérés napi, havi, évi középhőmérséklet, hőingás, évi közepes hőingás, ábrázolása izotermatérképen függ: besugárzás-kisugárzás egyenlege + hőadvekció szabályos napi és évi menete van + törések mezőgazdaság számára igen fontos agrometeorológia: tenyészidőszak hőösszege, fagyveszély, stb. Légnyomás: a levegőoszlop súlya a tengerszinten átlag 1016 hpa, mbar, 760 Hgmm felfelé gyorsan csökken tengerszinten is jelentős eltérés is lehet hpa légnyomásképződmények és hpa extrém légnyomásképződmények ábrázolása izobár térképen Szél: vízszintes légmozgás, szélirány - ahonnan fúj sebessége m/s (Beaufort-skála) keletkezése: bárikus erő magas légnyomás felől az alacsony felé mutat légmozgás kis távolságon csak ez helyi szelek: parti szél, hegy-völgyi szél, erdei szél nagy távolságon a Coriolis-erő is hat eltéríti a mozgó levegőt a grádiensre merőlegesen fúj tartósan nagy globális szélrendszerek (nevezetes állandó vagy szabályos szelek)

4 Víz a légkörben Páratartalom: abszolút-nedvesség g/cm 3 -ben hőmérséklet változásával változik a max. lehetséges relatív nedvesség %-ban (A lehetségeshez képest mennyi, hányadrész) grafikonon ábrázolva telítettségi görbe tk. ábra (Rajz!) 100% relatív pt.-nál telített harmatpont további lehűlésnél túltelítettség lehűlhet helyben a kisugárzástól és függőleges mozgás közben (p változás): - emelkedő levegő -1 C/100m relatív pt. nő a telítettségig - kondenzálódás -0,5 C/100m hűlés felhőképződés - süllyedő levegő +1 C/100m főnhatás Felhőzet: emelkedő levegő kicsapódás felhő: levegőben fennmaradó lebegő víz vagy jégkristályok (? 0.01mm-es) magasság szerint: alacsony, közép és magas felhők alak szerint: fátyol-, gomoly- és rétegfelhők nem adnak csapadékot eső- és zivatarfelhők: nagy függőleges méret csapadékot adnak köd: felszínen keletkező felhő: kisugárzási köd, áramlási köd Csapadék: mérése: mm-ben (évi, havi, alkalmi) ábrázolása izohiéta térképen időbeli eloszlása lehet egyenletes vagy egyenetlen (özönvíz aszály) fajtái: 1. mikro vagy talaj menti: levegőből közvetlenül a talajon kiváló harmat, dér, zúzmara 2. makro vagy hulló: levegőben kiváló és a gravitáció útján lehulló eső, hó, jégeső, ónos eső, egyéb Miért esik? felhőelem kb.0,01 mm lebeg csapadékelem 0,1-10 mm a levegő nem tudja már lebegtetni Hogyan nő meg? csapadékképződés feltételei: 1. kondenzálódás csak szilárd kontakt magokra porszemek, sókristályok 2. 0 C alatt jégkristályok ráfagyás + átpárolgás növekedő jégszemek 3. már nem tudnak lebegni lehullás közben további növekedés ütközéssel Fajták kialakulása: melegebb alsó rétegekbe érve elolvad esőzés nagy emelkedési sebesség nagy tömör jégszemek jégeső vízcsepp újrafagy hókristály havazás Emelkedés oka lehet: 1. orografikus hegység 2. frontális hideg-meleg front 3. konvekciós erős felmelegedés

5 Légnyomásképződmények Koncentrikus izobárokkal határolt, közel kör alakú légköri jelenségek, bennük a levegő a Coriolis-erő miatt körkörösen áramlik légörvény közben haladó mozgást is végeznek 1. Anticiklon: magas nyomású, északi félgömbön - irányú forgás, ~6-10ekm-es izobár-térképen M vagy H térítőknél keletkezik ( azori maximum ), vagy oda sodródik leáramlás jellemzi napos, száraz idő nyáron meleg, télen hideg 2. Ciklon: alacsony nyomású, északon + irányú forgás, 3-5ekm izobár-térképen A vagy L légtömegek határán keletkezik sarkkörök alatt keletkezik vagy kisodródik polárfrontnál állandóan izlandi minimum elöl meleg, hátul hidegfront halad később okklúzió frontok mentén feláramlás csapadékos idő nyáron hűvös, télen enyhe Frontok: eltérő hőmérsékletű légtömeg határa a. hidegfront: hideg levegő érkezik ék alakban a meleget felemeli rövid intenzív csapadék b. melegfront: meleg levegő érkezik és ferdén rásiklik a nehezebb hidegre tartós lassú csapadék c. okklúziós front: hidegfront utolér egy melegfrontot a meleg teljesen a magasba szorul hosszú csapadék, először lassú a végén intenzív esővel 3. Forgóviharok: nagy sebességgel forgó stabil képződmények igen alacsony légnyomású maggal A. meleg tengerek felett trópusi ciklon km-es frontok nélkül Karib-tengeren hurrikán, Kelet-Ázsiában tájfun Saphire-Simpson skála I-V. fokozat tartós >250 km/ó-s szél özönvízzel, + kis légnyomás miatt 8-10m tengerszintemelő hatás B. tornádó: síkságokon nagy sebességgel találkozó légtömegek örvénylése szupercella 1-2 km-es sávban pusztító 3-500km/h szuperszél tölcsér közelében totális pusztítás (féltonnás emelő hatás száguldó törmelék) Fujita-skála 1-5 fokozatig

6 Általános légkörzés Kialakulása: egyenetlen felmelegedésből származó légnyomáskülönbség bárikus erő meridionálisan (É - D) egyszerű hőkiegyenlítést végezne a trópusok és a sarkok közt Rajz! de a Föld forgásából adódó Coriolis-erő eltéríti zonális szelek + megkeveri (K - Ny, gyenge É - D-i összetevővel + cirkulációk, örvények) Troposzféra tetején Jetstream (sugár- vagy futóáram) bárikus erő mindig az Egyenlítőtől a sarkok felé mutat Coriolis-erő hatására nyugati szél legerősebben a között ~ km/h sebességű (max km/h) ( légiforgalom) A felszín közelében 3 szélöv, valójában 2 cirkuláció + a gyenge köztes kapocs: 1. trópusok légkörzése Walker-cirkuláció vagy Hadley-cella: egyenlítőnél erős felmelegedés feláramlás (ITCZ) alacsony p ÉK-i és DK-i passzátszél keleties szelek fent a sarkok felé áramlik, de térítőnél süllyedés 30 körül anticiklonokban eléri felszínt részben visszatér az Egyenlítőhöz (cella), részben tovább a sarkok felé 2. pólusok légkörzése sarki cella: sarkoknál lehűlés leáramlás magas p sarki anticiklon ÉK-i és DK-i sarki szelek keleties szelek 60 körül találkozik a szembe jövő melegebb légtömeggel (polárfront) kialakuló ciklonokban feláramlik vissza a pólusra (cella) között bonyolult turbolens áramlás több magyarázat A. térítőknél magas, sarkköröknél alacsony p bárikus erő a sarkok felé poláris irányú áramlás dny-i szelek (Coriolis-erő alakítja) De nem igaz változékony szélirány Maon (Uralkodó irány Atlaszból!) B. erős Jetstream magával ragadja az alacsonyabb légtömegeket nyugati áramlás a felszínen is, de turbolencia ciklonok és anticiklonok Coriolis-erő miatt kisodródva összefüggő alacsony ill. magas nyomású zóna 60 mentén ciklonok, 30 mentén anticiklonok szélirány bármilyen lehet a ciklon helyétől függően Mao! de a p központok ált. nyugatról keletre haladnak, közben a felszín közvetítésével elvégzik a trópus és a sarkok közti hőcserét p központok keletkezése általában egy-egy körzetben akciócentrumok innen kelet felé vándorolnak

7 Legerőteljesebb felmelegedés vonala és a sarkok lehűlése is a Nap járásával évszakosan változik - eltolódik a hőmérsékleti egyenlítő - a sarki anticiklon erősödik v. gyengül - az egész légkörzési rendszer évszakosan tolódik júliusban északra, januárban délre évszakos szélirányok Trópusi monszun: hőmérsékleti egyenlítő a szárazföldön erősen kitérül passzát 2 ága váltakozik, de a nyárit DNy-ra fordítja a Coriolis-erő évszakosan ellentétes szélirány + extrém nyári csapadék pl. India Szubtrópusi monszun: a szárazföld tengernél erősebb felmelegedése és lehűlése télen lehűlés magas p szárazföld felől fúj száraz nyáron felmelegedés alacsony p tenger felől fúj esős pl. Kína Európa időjárása: főleg a vándorló ciklonok és anticiklonok alakítják A. ciklon: felhős, csapadékos télen elöl enyhe, mögötte mérsékelten hideg levegő jön nyáron hűvös B. Anticiklon: napos, száraz télen igen hideg nyáron kánikulai meleg Akciócentrumok és ciklonpályák 1. izlandi-minimum: ciklonok télen mediterrán, nyáron Skandinávia felé 2. azori-maximum: anticiklonok télen a Szahara, nyáron Közép-Európa fölé 3. szibériai maximum: anticiklon télen (4. perzsa-minimum: ciklon télen) ((A magas-légkörben évszakosan váltakozó szélirány: termoszférában nyáron nyugati, télen keleti szelek (leggyorsabb 110 km-en átlag km/ó), felső sztratoszférától a mezoszféráig nyáron keleti, télen nyugati szelek (leggyorsabb 60 km-en ))) kieg.!