A tárgy neve GYAKORLATI METEOROLÓGIAI ALAPISMERETEK Meghirdető tanszék(csoport) SZTE JTFK Földrajz Tanszék Felelős oktató: Oláh Ferenc Kredit 1 Heti óraszám 1 típus Szeminárium Számonkérés Gyakorlati jegy Teljesíthetőség feltétele Párhuzamosan feltétel Előfeltétel Általános természeti földrajz Helyettesítő tárgyak Periódus Tavaszi félév, évente Javasolt félév 6. Kötelező vagy kötelezően Biológia, Kémia, Fizika, stb.. választható AJÁNLOTT IRODALOM KERÉNYI A. : Környezettan, Mezőgazda Kiadó, Budapest, 2003. MIKA J.: A globális klímaváltozásról, Fizikai Szemle, 9. pp.258-268. 2002. PÉCZELY GY.: Éghajlattan, Tankönyvkiadó, Budapest, 1998. RAKONCZAI J.: Globális környezeti problémák, Lazi Bt. Kiadó, Szeged, 2003. http://www.met.hu
A TANTÁRGY RÉSZLETES TEMATIKÁJA Alapfogalmak. Időjárás, éghajlat. A légkör összetétele, felépítése. A meteorológia a földtudományok körébe tartozik. Feladata a Föld levegőburkában lejátszódó fizikai jelenségek elemzése, tér- és időbeli lefolyásának feltárása, okaik magyarázata, jövőbeli fejlődésük előrejelzése, a földfelszínnel és a bioszférával fennálló kölcsönhatásaik tisztázása. Az éghajlattan a meteorológia része, és feladata a légkör fizikai jelenségeinek adott térben, adott időben lejátszódó változásainak, állapotainak, tulajdonságainak mérhető módon való észlelése, statisztikus értékelése, e jelenségek lényegi vonásainak megállapítása, rendszerezése. Idő időjárás - éghajlat fogalmak tartalmi azonosságai: adott helyre vonatkoznak, a légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak rendszerét jelentik, valamint ezen folyamatok egymással és a környezettel is állandó kölcsönhatásban állnak; és különbsége: csak a vonatkoztatási időben nyilvánul meg (időpillanat, néhány óra-nap, több évtized). Éghajlat kibővített definíciója: földrajzilag elhatárolható térben, korlátozott keretek között végbemenő időjárási kilengések szabályozott rendszere. Az éghajlati meteorológiai vizsgálatok elsősorban a légkör legalsó, a felszínnel érintkező néhány méteres vastagságú rétegét célozzák, de a felsőbb légrétegek vizsgálata is egyre fontosabb, gyakorlati okokból. Az éghajlat nem állandó, meghatározó elemeinek hosszabb távú változása az időjárási kilengéseket és ezek egyensúlyi állapotát megváltoztatja, a földtörténeti múltban többször megváltoztatta, és a jövőben is megváltoztathatja. Az éghajlat állandósága viszonylagos, csak néhány évezrednyi időtartamra értelmezhető. Földünk légköre számos gáz keveréke, de benne szétszórt (diszperz) állapotban különféle cseppfolyós és szilárd anyagokat is találunk. Összetétele: A; légköri levegő gázainak relatív gyakorisága alapján: fő összetevők nitrogén, oxigén, argon, szén-dioxid; nyomgázok más nemesgázok, metán, hidrogén, ózon, vízgőz, stb. ; aeroszol részecskék. B; alkotóinak mennyisége időben és térben mennyire állandó: állandó gázok nitrogén, oxigén, nemesgázok; változó gázok szén-dioxid, metán, hidrogén, ózon; erősen változó gázok vízgőz, szén-monoxid, ammónia, kén-dioxid, stb.; Légkörünk kiterjedése (vastagsága) nagyon nehezen és csak tág határok között becsülhető meg (60-3000km). Légkörünk tömege mérések alapján megbízhatóan számítható: 5,275 x10 15 tonna, a Föld szilárd tömegének egymilliomod része. Tömegének több mint 95%-a az alsó 20 km-es rétegben található. A légkör szerkezete: A; homoszféra az alsó 85-90 km-es rétege, itt a kémiai összetétele és az átlagos molekulatömege állandó; B; heteroszféra a homoszféra fölötti rész, kémiai összetétele és az átlagos molekulatömege a magasság függvényében változik, csökken. A légkört hőmérsékletének alakulása alapján is tagolhatjuk: 2
A; troposzféra a felszíntől 10-12 km-es magasságig, ebben a zónában a hőmérséklet 100 méterenként átlagosan 0,65 0 C-kal csökken, itt található a vízgőz túlnyomó része, itt játszódik le az időjárási jelenségek többsége. B; sztratoszféra fölső határa kb. 50 km, a troposzférával érintkező alsó határa a tropopauza, ahol megáll a hőmérséklet-csökkenés, a sztratoszféra alsó részében közel állandó a hőmérséklet, míg fölső felében az ózon jelenléte miatt hőmérséklete jelentősen megnő. C; mezoszféra fölső határa 85-90 km, hőmérséklete fokozatosan csökken, a légkör leghidegebb része. D; termoszféra (ionoszféra) fölső határa kb. 1 000 km, hőmérséklete 1 000 0 C fölé is emelkedhet, ionizált rétegek jelenléte. E; exoszféra kiterjedése bizonytalan, hőmérséklete 1 000 0 C körüli értékre becsülhető. A fenti tagolás a földi légkör egészének átlagos értékeit mutatja, a földrajzi hely, évszak függvényében ettől jelentősen eltérő értékek is kialakulhatnak. Hőmérséklet, légnyomás, szél, felhőzet, csapadék. A hőmérséklet az anyag molekuláinak rendszertelen, véletlenszerű mozgásából a hőmozgásból- származó átlagos kinetikai energiájával arányos, mérhető fizikai mennyiség. Mérését könnyen reprodukálható értékek teszik lehetővé. Leggyakrabban ma is a Celsius-féle hőmérsékleti skálát használjuk. Ennek 0 0 C pontja az egy atmoszféra nyomású, tiszta jég és víz keverék hőmérséklete, míg 100 0 C pontja az egy atmoszféra nyomáson forrásban lévő víz hőmérséklete. A hétköznapi gyakorlatban nem használjuk az abszolút hőmérsékleti skálát, az ún. Kelvin-skálát, amelyben 0 0 K=-273 0 C. Az időjárási, éghajlati jelenségek jellemzően a troposzférában játszódnak le, ahol a levegő hőmérséklete függ a magasságtól, a légtömeg vízszintes és függőleges irányú mozgásától. A légnyomás egységnyi felületre ható, fölötte lévő levegő tömegéből származó nyomóerő. Alapegysége a fizikai atmoszféra (1 atm), amely = 101 325 Pa = 1 013,25 mb = 760 Hgmm. A légnyomás a magasság növekedésével exponenciálisan, a légoszlop közepes hőmérsékletével fordított arányban csökken. A levegő mind függőleges, mind vízszintes irányú mozgást végez. A légáramlások nagy részénél a függőleges komponens nagysága a vízszinteshez képest elhanyagolható, azonban mind a felemelkedő, mind a süllyedő légtömegekben az időjárás alakulását alapvetően meghatározó fizikai változások játszódnak le. Függőleges elmozdulást több tényező idézhet elő: a földfelszín eltérő fölmelegedése következtében kialakuló konvektív feláramlások (termikek); orográfiai akadályok; felszíni súrlódás miatti örvényes/turbulens mozgások; különböző hőmérsékletű és sűrűségű légtömegek találkozása (frontfelületek felsiklás/ alácsúszás, hullámmozgás). A légtömegek vízszintes irányú elmozdulása a szél. Jellemezhető az irányával (azzal az égtájjal jelöljük, ahonnan fúj), és a sebességével (m/s, vagy km/h). Kiváltója a légnyomás vízszintes síkban való egyenlőtlen eloszlása, ennek mértékét a bárikus gradiens adja meg. Ez egy adott pontban a legerősebb nyomásváltozás irányát és nagyságát mutatja meg. Az áramlás sebességét módosítja a felszínközeli súrlódás és a levegőrészecskék egymásközti súrlódása, irányát 3
pedig elsősorban a Föld forgásából származó kitérítő erő, az úgynevezett Coriolis-erő, lokálisan pedig a domborzat és a felszínközeli súrlódás. A fenti tényezők eredőjeként, de tapasztalati tényként is rögzíthető: az északifélgömbön a talajközeli légáramlás irányát alapul véve balra előre található az alacsony nyomású és jobbra hátra a magas nyomású hely. A légkörben a víz gáz, folyadék és szilárd halmazállapotban egyaránt jelen van. A troposzférában található a légköri vízkészlet 99%-a. Ez a víz állandó fázisátalakulásban van, ennek leglényegesebb eleme a kondenzáció vagy kicsapódás (gáz-folyadék, vagy gáz-szilárd fázis). Felületi kondenzáció esetén (talajfelszín, növényzet, épületek, stb.) harmat, dér, zúzmara keletkezhet. Térfogaton belüli kondenzáció során egyszerre nagyon sok apró vízcsepp vagy jégkristály válik ki, ekkor keletkezik a köd és a felhő. Köd = talajközeli felhő. Felhő: a légkörnek olyan összefüggő része, amelyben olyan nagy számban lebegnek az apró vízcseppek és/vagy jégkristályok, hogy a fény útjában akadályt jelentenek. Tökéletesen tiszta levegőben a telítettségi gőznyomás hatszorosa kellene a kondenzáció beindulásához. Ilyen a természetben nem fordulhat elő. A kondenzációt a levegőben lévő aeroszol részecskék kondenzációs magvakként rendkívüli mértékben elősegítik: molekulárisnál méretnél jóval nagyobb vízcseppek létrehozása és higroszkóposságuk miatti oldódásuk révén minimális túltelítettség esetén is elindulhat a kicsapódás, a felhőképződés. A felhő diszperz rendszer, azaz a levegő mint oldószer a sok egymástól független vízcseppet vagy jégkristályt mintegy oldott anyagként tartalmazza. Felhő (köd) képződése párolgás révén akkor történik, ha a párolgó vízfelszín magasabb hőmérsékletű, mint a fölötte lévő levegő. Felhő (köd) képződés a levegő lehűlése révén is bekövetkezhet. A levegő lehűlése végbe mehet a; érintkezéssel meleg levegő érkezik hideg felszín fölé => áramlási köd; b; kisugárzással hideg felszín-hideg levegő további hűlése => sugárzási köd; c; keveredéssel közel telített, különböző hőmérsékletű légtömegek keverednek =>keveredési köd; d; adiabatikus folyamatokkal nagy tömegű levegőtestek felemelkedése konvektív feláramlások, orográfiai okok, eltérő hőmérsékletű és sűrűségű légtömegek találkozása, és adott légtömeg tartósan ingatag egyensúlyi állapota miatt =>valódi felhők kialakulása. Felhőfajták: 1; alakjuk és szerkezetük szerint megkülönböztetünk réteges (sztrátusz-típusú) és gomolyos (kumulusz-típusú) felhőket. 2; a felhőalap magassága szerint három csoport, alacsony szintű- (2 km-ig), középmagas szintű- (2-6 km között), és magas szintű felhők különíthetők el. A legfontosabb 10 alap felhőtípus: alacsony szintű rétegfelhő (Stratus), alacsony szintű réteges gomolyfelhő (Stratocumulus); középmagas szintű rétegfelhő (Altostratus), középmagas szintű réteges gomolyfelhő (Altocumulus); magas szintű rétegfelhő (Cirrostratus), magas szintű gomolyos rétegfelhő (Cirrocumulus), pehelyfelhő (Cirrus); gomolyfelhő (Cumulus), zivatarfelhő (Cumulonimbs), esőrétegfelhő (Nimbostratus); Csapadék: a légkör vízgőztartalmából származó folyékony vagy szilárd halmazállapotú víz, amely a földfelszínre kerül. Felszíni vagy mikrocsapadék: harmat, dér, zúzmara. 4
Hulló vagy makrocsapadék: szitálás egyenletesen hulló apró cseppek, minimális mennyiségű csapadék; ónos szitálás szitálás fagypont alatti felszín közeli hőmérséklet; eső tartósan, egyenletesen hulló nagyobb vízcseppek, jelentős csapadék; havazás hatszög alakú jégkristályokból álló szilárd csapadék, hótakaró: sok levegőzárvány miatt kis sűrűségű, jó hőszigetelő; záporos csapadékok rövid időtartamú, változékony intenzitású, nagy cseppekből álló, nagy mennyiségű csapadék; havas eső vegyes csapadék, változó intenzitású is lehet; hódara nagy méretű, laza szerkezetű gömbökké deformált hókristályok, fagypont alatti talaj közeli hőmérséklet; jégdara nagy méretű, tömör, kemény, sima felszínű kerek jégkristályok, fagypont fölötti talaj közeli hőmérséklet; jégeső igen nagy méretű, réteges, kerekded jégdarabok heves záporesővel elsősorban nyáron, lokális, rendkívül nagy kárt okozhat; ónos eső kialakulásához inverziós hőmérsékleti rétegződés szükséges, szilárd halmazállapotú csapadék fagypont fölötti légrétegen átjutva megolvad, a felszín közelében fagypont alatti légrétegben túlhűl, a felszínre érve azonnal megfagy, rendkívül nagy károkat okozhat; Légköri frontok, melegfront, hidegfront. Légtömeg: nagy kiterjedésű, fizikai jellemzőiket tekintve közel egynemű légtestek. Mozgásuk során tulajdonságaikat (egyensúlyi hőmérséklet, vízgőztartalom, átlátszóság) a felszín jellemzői alakítják. Ha egy adott hely fölé az évszaknak megfelelő ottani egyensúlyi hőmérsékletnél hidegebb levegő kerül, hideg-, ha az egyensúlyi hőmérsékletnél melegebb levegő kerül, akkor meleg légtömegről van szó. Amikor hideg légtömeg meleg felszín fölé érkezik, attól hőt vesz fel és felmelegedik, egyensúlyi állapota ingataggá válik, záporos csapadékok kialakulását eredményezve. Amikor meleg légtömeg hideg felszín fölé érkezik, lehűl, egyensúlyi állapota megszilárdul, a konvektív feláramlások megszűnnek, homályossága nő. A légtömegeket földrajzi származásuk szerint is csoportosíthatjuk. Közép-Európa fölött az alábbi földrajzi eredetű légtömegek jelenhetnek meg: Sarkvidéki légtömeg: minden évszakban hideg, egyensúlyi helyzete ingatag, erős gomolyfelhő képződés, záporos zivataros csapadékhajlam, kivételesen nagy átlátszóság jellemzi. Északi-Jeges-tenger. Mérsékelt övi tengeri légtömeg: nyáron hideg, ingatag egyensúlyi állapotú, télen meleg légtömeg, magas páratartalma miatt csapadékot ad. Észak-Atlantióceán. Mérsékelt övi szárazföldi légtömeg: nyáron meleg, télen hideg (extrémen hideg), csekély páratartalmú, stabil légtömeg. Kelet-Európa, Nyugat-Szibéria. Szubtrópusi légtömeg: tengeri, páratartalma magas, szennyezett, bő csapadék lehetősége, Atlanti-óceán szubtrópusi öve; szárazföldi, jelentős páratartalmú, erősen szennyezett, bő csapadék lehetősége, Észak-Afrika és Arábia. Egyenlítői légtömeg: magas légkörben, nyáron is csak ritkán, meleg, magas páratartalmú. Afrika és az Atlanti-óceán trópusi területéről. 5
Közép-Európa fölött leggyakrabban a szubtrópusi és a mérsékelt övi, valamint a mérsékelt övi és a sarki légtömegek találkoznak. A fizikai tulajdonságaikban élesen különböző légtömegek határán találjuk az időjárási frontfelületet. Ennek a felszínnel való metszésvonala az időjárási front. A légtömegek hőmérséklet és szélsebesség különbsége a magassággal változik, így a frontfelület a felszínhez képest (általában 1 0 -nál kisebb, igen lapos szög alatt) görbült felület. A frontfelület mozog, vele párhuzamosan emelkedő légmozgások (anafront) és süllyedő légmozgások (katafront) alakulnak ki. Melegfront: a meleg légtömeg az aktív, gyorsabb mozgású, fokozatosan teret hódít a hidegebb légtömeg rovására, mintegy felsiklik rá =>felsiklási front. Gazdag, változatos felhőzet jellemzi: cirrus-cirrostratus-altostratus-nimbostratus. Széles, a frontvonal előtti csapadékzóna, egyenletes, tartós csapadék. Lassú mozgású, a front előtt a légnyomás süllyedése, csapadékhullás jellemzi, a front áthaladása után a légnyomás süllyedése megáll és a csapadékhullás befejeződik, az ég kitisztul. Hidegfront: a hideg légtömeg az aktív, gyorsabb mozgású, fokozatosan teret hódít a melegebb légtömeg rovására. Jelentős függőleges mozgások a frontfelület mentén =>két típusú hidegfront. Elsőfajú hidegfront: meleg levegő alá benyomuló hideg légtömeg passzív felsikló felületet ad (anafront). Lassúbb, kevésbé energikus. Felhőzete: cumulonimbus-nimbostratus-altostratus-cirrostratus-cirrus. Keskenyebb, elsősorban front utáni csapadékzóna, záporos majd egyenletes csapadékhullás. Másodfajú hidegfront: gyors mozgású, energikus típus, a hideg levegőék orránál heves feláramlás, a frontfelület magasabb részein aktív lesiklási felület (katafront). Felhőzete: nem túl széles, falszerű cumulonimbus-szegélyein cirruscirrostratus-a front mögött cumulus-lokálisan cumulonimbus. Heves záporok, helyi zivatarok. A hidegfrontok gyorsabb mozgásúak, a front átvonulását a légnyomás hirtelen, jelentős emelkedése, a hőmérséklet jelentős visszaesése, viharos szél és kitisztuló égbolt jelzi. Ál-hidegfront: főleg másodfajú hidegfrontok előtt, nyáron, a kifutó szél hatására erőteljes feláramlás, majd cumulonimbus felhőzet alakul ki, és ebből rövid, heves záporeső hull. Okklúziós front: záródott front, létrejöttéhez háromféle légtömeg kell. Hidegfronti okklúzió: a hűvös légtömegre meleg levegő nyomul (melegfront), majd ezt a rendszert utoléri egy gyors, hideg légtömeg (hidegfront) amely nemcsak a meleg levegő alá, hanem az előtte lévő hűvös levegő alá is benyomul, kialakul egy kevert front kevert felhőzettel és csapadékkal. Nyáron jellemző. Melegfronti okklúzió: a hideg légtömegre meleg levegő siklik fel (melegfront), majd ezt a rendszert utoléri egy gyorsabb, hűvös légtömeg (hidegfront) amely felsiklik a hideg légtömegre is, a hideg front megelőzi a felszínen lemaradó melegfrontot, kevert felhőzet lesz jellemző kevert csapadékkal. Téli jelenség. Veszteglő front: általában helyi orografikus hatásra a front mozgása lelassul, megáll. Tartósan fennmaradhat ez a helyzet, bőséges csapadékhullás jellemzi. A Kárpát-medencében gyakori jelenség. A felszín inhomogén összetételéből származó eltérő felmelegedés és az élénk domborzat erősen módosítja a frontok 6
szabályszerű viselkedését. Tengerparti területeken a téli és a nyári évszakban gyakran alakulnak ki álfrontok. A Kárpát-medencében télen nem ritka jelenség az álcázott front, és az orografikus okklúziós front. Ciklonok, ciklonális időjárási helyzetek. Izobár: azonos légnyomású helyeket összekötő görbe. Izobár térképeken jellegzetes zárt koncentrikus izobárok által körülhatárolt alacsony illetve magas légnyomású területek ismerhetők fel. Az alacsony nyomásúak a ciklonok, míg a magas nyomásúak az anticiklonok. Megkülönböztetünk mérsékelt övi és trópusi ciklont. Közöttük számos különbség van: keletkezésük helye, módja, méreteik, bennük kialakuló nyomáskülönbség mértéke, frontok jelenléte illetve hiánya. A legkisebb légnyomást a ciklonok középpontjában mérhetjük. Ennek megfelelően az izobár felületek a ciklonban lefelé öblösödő tölcsér alakban helyezkednek el. A szél az északi-félgömb ciklonjaiban az óramutató járásával ellentétes irányban fúj, de a felszínközelben a súrlódás miatt a ciklon belseje felé térül. Emiatt ott erős feláramlás alakul ki, ami kedvez az intenzív felhő- és csapadék képződésnek. A mérsékelt övi ciklonok keletkezését a Bjerknes Solberg elmélet magyarázza. Egymással szemben mozgó hideg-meleg légtömegek határfelületén a sűrűség különbség, a levegő összenyomhatósága, a gravitáció és a Föld forgása miatt akár néhány ezer km hosszúságú, növekvő amplitúdójú labilis hullámok alakulnak ki. A betüremkedő meleg levegő nyelv csúcsánál alacsony nyomás jön létre további teret biztosítva újabb meleg légtömeg számára. Így létrejön egy egymástól frontokkal elválasztott hideg és meleg szektor. A kialakult fiatal ciklonban az örvénylés fokozódik, az egész rendszer kelet felé sodródik, az átvonulási területén meleg-, majd hidegfronti felhőzet és csapadék jelentkezik, közben a hidegfront ha rendszer nem kap újabb meleg légtömeg utánpótlást-, gyorsabb mozgása révén utoléri a melegfrontot, létrejön az okklúzió, majd a ciklon elhal. Közép-Európát érintő ciklonok leggyakrabban Izland, az Észak- Atlanti-óceáni medence térségében keletkeznek, de főleg ősszel és télen a Mediterráneum térsége is jelentős ciklonképződési hely. Az Észak-atlanti térségből az év minden szakában érkezhetnek ciklonok Közép- Európa fölé. Meleg- és hidegfronti felhőzetük és csapadékuk gyakorisága, időtartama, aránya, mennyisége annak függvénye, hogy hol található a ciklon középpontja, mekkora a kelet felé sodródás sebessége, kap-e hőutánpótlást, illetve a domborzat milyen módon és mértékben hat a ciklon pályájára. A nyári hónapok ciklonjai mérséklik a nagy meleget, általában bő csapadékot szolgáltatnak. A téli ciklonok enyhítik a hideget, gyakori, jelentős havazást idéznek elő. A trópusi ciklonok egységes, instabil meleg-nedves légtömegben képződnek. Az instabilitás rendkívül heves feláramlásokban oldódik, a légrészecskéknek a középpont körüli gyors forgását előidézve. A trópusi ciklonok jóval kisebb átmérőjűek, így bennük sokszorosan nagyobb légnyomáskülönbségek alakulhatnak ki, amelyek következménye a rendkívül erős szél, és rendkívül intenzív záporos, zivataros csapadékhullás. A trópusi ciklonokban nincsenek időjárási frontok. Keletkezésük jellemzően 26 0 C-nál melegebb felszíni vízhőmérsékletű 7
trópusi melegtengerekhez kötődik. Ilyenek a Csendes-óceán nyugati területei, a Karib-tenger térsége, az Indiai-óceán nyugati térsége. Ritkábban Mexikó csendes-óceáni partvidéke, valamint a Bengáli-öböl térsége is alkalmas trópusi ciklonok kialakulására. Anticiklonok, anticiklonális időjárási helyzetek. Az anticiklonokban a nyomáseloszlás a ciklonéval ellentétes. A középpontban a légnyomás maximuma van és a szegélye felé fokozatosan csökken. Az izobár felületek kupola alakúak, a szél az északi félgömb anticiklonjaiban a középpont körül az óramutató járásával megegyező irányban fúj, de a felszín közelében a súrlódás miatt spirálisan kifelé tartó szétáramlás alakul ki. Az emiatt létrejött leszálló légmozgások felhőoszlató hatásúak. Közép-Európa időjárásában, éghajlatában meghatározó anticiklonok az év egészében kialakulhatnak az Azori-szigetek térségében. Nagyon erős, fejlett anticiklonok képződhetnek Belső-Ázsia, Szibéria szárazföldi területei fölött a téli félévben. Ekkor a két terület anticiklonjai között kialakulhat az úgynevezett Vojejkov-tengely, amely egy magas nyomású néhány száz km széles sáv Közép-Európa fölött. Ilyenkor száraz, tiszta, nagyon hideg légtömeg üli meg a Kárpát-medencét is, erős fagyokat okozva. A nyári anticiklonok az Azoritérségből származnak és száraz, meleg-forró légtömegük eredményeként több hőségnap is felléphet. Hatásaik erőssége szintén függ tartósságuktól, középpontjuk helyzetétől, pályájuktól. Felszín-légkör kölcsönhatás, helyi éghajlatok: erdőklíma, városklíma. Adott terület éghajlatát alapvetően meghatározza annak hő- és vízellátottsága, amelyek viszont döntő mértékben a felszín anyagi és alaki tulajdonságainak függvényei. A Napból érkező rövidhullámú sugárzás 25%-a a légkörről, 5%-a felszínről visszaverődik; 25%-a a légkörben és 45%-a a felszínen átalakul hosszúhullámú hősugárzássá. Ezt a felszín kisugározza a légkörbe, ahol egy része szétszóródik, egy része kijut a légkörből, de jelentékeny hányada visszasugárzódik a felszínre (üvegházhatás). A légkör felmelegedése a felszínközeli rétegben indul meg és konvekcióval jut el a hő a felsőbb rétegekbe. A vízellátottság szempontjából figyelembe kell venni a Világóceán vízkészletét, a szárazföldek folyékony vízkészletét, a hó és jég formájában megjelenő vízkészletet, valamint a legnagyobb arányú vízforgalmat lebonyolító légköri vízkészletet. A hő- és vízellátottság különböző számszerűsíthető mutatói alapján (közvetlen sugárzás, szórt sugárzás, globál sugárzás, kisugárzás, visszasugárzás, potenciális párolgás, tényleges párolgás, evapotranszspiráció, csapadék mennyisége, -minősége) megadhatjuk bármely terület éghajlati jellemzőit. Makroklíma, mezoklíma, mikroklíma. Utóbbinak két sajátos típusát tekintjük át: az erdőklímát és a városklímát. Globális felmelegedés, ózonlyuk problémája. A Föld légköre egyfajta hőcsapdaként működik. Évmilliók alatt egy törékeny egyensúly közeli állapot alakult ki bolygónkon, melyben a légköri gázok mennyisége, minősége, arányai azt eredményezték, hogy Földünk középhőmérséklete csak szűk tartományban változott. Az emberi tevékenység 8
azonban az utóbbi 200-250 évben egyre fokozódó mértékben alakítja a légkör összetételét, elsősorban a legfontosabb üvegházhatású gázok mennyiségét illetően. A legfőbb üvegházhatású gáz a vízgőz, ennek légköri mennyisége azonban minimálisan emberfüggő. A szén-dioxid, a metán, a nitrogén-oxidok, a freonok különböző mértékben felelősek az üvegházhatásért. A légkör széndioxid tartalma ezen időszak alatt 30%-kal nőtt, döntően az utóbbi néhány évtizedben. Hasonló ütemű és tendenciájú a nitrogén-oxidok növekedése, míg a metán mennyisége lassúbb, egyenletes ütemben nőtt. A freonok kis mennyiségben kerültek a légkörbe, de egységnyi tömegük a legjelentősebb üvegházhatást váltja ki. Az ózonpajzs károsítása miatt napjainkra mindenütt beszüntették a gyártását, felhasználását, így a későbbiekben már csökkenő mértékben érvényesül hatásuk. Az üvegházhatás biztosan növekedett, kérdés, hogy a kimutatható globális hőmérséklet növekedés (140 év alatt 0,6 0 C), milyen arányban magyarázható természetes okokkal és milyen mértékben írható az emberi tevékenység rovására. Napjainkban a kutatók többsége a hőmérséklet emelkedés 25%-át tartja természetes okokból bekövetkezettnek, 75%-át pedig antropogén eredetűnek. Ha a jelenlegi tendencia folytatódik, akkor azt éghajlatváltozásként kell értelmezni. Szintén globális éghajlati probléma az ózonlyuk. A légköri oxigén (O 2 ) a Nap rövidhullámú sugárzásának hatására részben átalakul ózonná (O 3 ), ami azonban rövid idő alatt elbomlik és visszaalakul O 2 -vé. A keletkezés-bomlás folyamata a sztratoszférában játszódik le, és a Föld léte során egy egyensúlyihoz közeli állapot alakult ki, ennek az eredménye az összefüggő sztratoszférikus ózonréteg. Ez a réteg védi meg a földi élővilágot a Nap erős UV-sugárzásától. Az 1980-as évek elején tudták először kimutatni, hogy a Déli-sarkvidék fölött jelentősen elvékonyodott ez az ózonréteg. Ennek okaként az igen alacsony hőmérsékletű, poláris sztratoszférikus felhőkben felhalmozódott freonok (halogénezett szénhidrogének) ózonbontó hatását jelölték meg. Hangsúlyozni kell a probléma fontosságát a földi élet létének veszélyeztetése-, de azt is tudni kell, hogy ez csak elvékonyodása az ózonrétegnek, csak évszakos jelenség, és az utóbbi években a mértéke is csökkent. Főbb klímatípusok jellemzése, klímadiagramok elemzése. Az éghajlat összetett, komplex jelenség, ezért olyan tökéletes éghajlati felosztást, amely a hatótényezők sokaságát, azok bonyolult kapcsolatát mind figyelembe vehetné, nem lehet készíteni. Ezért minden éghajlati osztályozás csak kiválasztott, adott szempontból döntőnek tekintett éghajlati hatótényezők figyelembe vételével készült. Korábban születtek meg a leíró jellegű osztályozások (Köppen-féle, Trewartha-féle, Thornthwaite-féle, Budiko-féle, Troll-féle felosztás), majd sorra a genetikus jellegű osztályozások (Hettner-féle, Flohnféle, Aliszov-féle rendszer). Ez utóbbiak hátránya, hogy a tényleges éghajlatok részleteit nem tudja figyelembe venni, így klímaterületek elhatárolására nem alkalmasak. Ezért használjuk leggyakrabban ma is 1; a Köppen-féle (részletezve), Af állandóan csapadékos esőerdő Aw - időnként száraz szavanna Bs - sztyepp klíma rövid csapadékos időszakkal 9
Bw - sivatagi éghajlat Cw - meleg-mérsékelt, téli szárazsággal, nyári csapadékkal (kontinentális) Cs - meleg-mérsékelt, nyári szárazság, téli csapadék (mediterrán klíma) Cf - meleg-mérsékelt, egyenletes évi csapadékeloszlás (óceáni klíma) Df - hideg telű, egyenletes évi csapadékeloszlás Dw - hideg telű, nyári csapadék, téli szárazság ET - tundra éghajlat, rövid nyári vegetációs periódussal EF - állandó fagy éghajlata EH - magashegységi éghajlat illetve 2; a Trewartha-féle felosztást. Az időjárási elemek mérése, műszerek. Meteorológiai állomás műszerezettsége. Időjárás előrejelzése. Az időjárás rövid-, közép-, és hosszabb távú előrejelzése megkívánja az időjárási elemek rendszeres, szabályos mérését, az adatok rögzítését, tárolását. Globális sugárzás mérése: napi, havi, évi összege a mért adatokból meghatározható. Robitsch-féle napsugárzás író. Napfénytartam: Campbell Stokes féle napfénytartam mérő, szalagjainak kiértékelésével meghatározható a napi, havi, évi napfénytartam (napsütéses órák száma). Léghőmérséklet: angol-házikóban, a felszín fölött 2 m-es magasságban elhelyezett hőmérőkkel, hőmérséklet író berendezéssel (termográf). Az adatok összesítésével meghatározható a napi, havi, évi, abszolút minimum, maximum, a napi, havi, évi középhőmérséklet, a napi, havi, évi, abszolút ingás, a napi, havi, évi közepes ingás értéke. Páratartalom: mérő, író berendezésekkel történik (higrométer, higrográf), kombinált műszerek (termo-higrográf, termo-higro-barográf). Légnyomás: barométer, aneroid, barográf szolgál az adatok mérésére, rögzítésére. Szélirány, szélsebesség: Wind-féle szélzászló, kanalas szélsebességmérő, forgószárnyas szélsebességmérő, valamint ezek gráffal (íróberendezéssel) kombinált változatai. Csapadékmennyiség: csapadékmérő edény, illetve csapadékíró berendezés. Párolgás: párolgásmérő kád, illetve párolgásíró berendezés. Az Országos Meteorológiai Szolgálat mérőállomásának megtekintése. Szeged: Az OMSZ szegedi mérőállomásán automata regisztráló berendezések működnek, automatikus adattovábbítással. Kecskemét: Az MH Szentgyörgyi Dezső Repülőbázison működik, automata regisztráló berendezésekkel, automatikus adattovábbítással az OMSZ felé, de a magasabb légköri időjárás-felderítő repülések adatainak személyes kiértékelési lehetősége is biztosított. Érdekesebb, látványosabb, engedéllyel megtekinthető. Zárthelyi dolgozat a fenti témakörökből. 10