gamta juokauti nemėgsta, ji visada teisinga, visada rimta ......2012/02/05 · vėjas p ir pr...
TRANSCRIPT
Atmosferos cirkuliacija
5 SKYRIUS
Gamta juokauti nemėgsta, ji visada teisinga, visada rimta, visada griežta; ji
visuomet teisi. Klysta ir apsirinka tik žmonės.
J.V. Getė
Atmosferos cirkuliacija
Judėjimas atmosferoje prasideda dėl nevienodo Žemės paviršiaus įšilimo. Šiluma
yra pernešama iš ekvatoriaus bei tropikų į aukštesnes platumas.
Bendroji atmosferos cirkuliacijos schema
Judėdami nuo ekvatoriaus polių link sutiksime tokias juostas:
Tarptropikinė konvergencijos zona – pasatų konvergencijos zona pasižyminti
galingais aukštyneigiais oro srautais
Pasatai – pastovūs iš rytų, pietryčių ar šiaurės rytų pučiantys vėjai
Subtropikai – aukšto slėgio zona, kurioje vyrauja galingi žemyneigiai srautai,
diverguojantys prie žemės pviršiaus
Vidutinės platumos – dideliu orų nepastovumu pasižyminti zona (vyrauja vakarų
vėjai), kurioje didelį vaidmenį vaidina cikloninė bei anticikloninė cirkuliacija
Poliarinis frontas – konvergencijos zona, skiriant dideliais temperatūros kontrastais
pasižyminčius poliarinį bei tropinį orą
Poliarinės platumos – atmosferos stabilumu pasižyminti zona, kurioje vyrauja rytų
krypties vėjai
Oro masė - didelis troposferos oro tūris, pasižymintis silpna savybių
(temperatūra, drėgmė, atmosferos skaidrumas ir kt.) kaita
horizontalia kryptimi ir tam tikru stratifikacijos tipu.
Oro masės
Pagrindiniai oro masių tipai:
arktinės (pietų pusrutulyje antarktinis) (AOM)
vidutinių platumų (arba poliarinis) (VOM)
tropinės (TOM)
ekvatorinės (EOM)
Jos dar skirstomos į:
jūrines (j)
kontinentines (k)
Oro masės gali būti:
Šiltos
Šaltos
Vietinės
Oro masės gali TRANSFORMUOTIS
Oro masės tipas Terminė charakteristika Drėgmės charakteristika
Arktinė ar
Antarktinė
Labai šalta Dėl labai žemos
temperatūros ore yra labai
mažas absoliutinis drėgmės
kiekis, net kai oras yra
prisotintas
Kontinentinė
poliarinė
Žiemą – šalta, o vasara –
šilta
Labai sausa, nes vėsi bei
formuojasi virš sausumos
Jūrinė poliarinė Žiemą – šilta, o vasarą –
vėsu
Vidutiniškai drėgna.
Drėgmės nedaug dėl žemos
oro temperatūros, bet oro
masė ne tokia sausa kaip
kontinentinė dėl garavimo
nuo jūros paviršiaus
Kontinentinė
tropinė
Labai šilta Sausa, kadangi formuojasi
virš sausumos
Jūrinė tropinė Labai šilta Labai drėgna, nes formuojasi
virš labai šilto tropinio
vandenyno
Ekvatorinė Karšta Labai drėgna
Trumpas higroterminis pagrindinių oro masių
tipų apibūdinimas
Oro masės
Atmosferos frontai
Siaura pereinamoji zona tarp dviejų oro masių vadinama frontu.
Frontai skiriantys pagrindinius oro masės tipus vadinami pagrindiniais
frontais.
Atmosferos frontai tarp skirtingų savybių, tačiau to paties pagrindinio tipo
oro masių, vadinami antriniais frontais.
Frontinio paviršiaus susikirtimo su žemės paviršiumi linija vadinama
fronto linija.
Kampas, kurį frontinis paviršius sudaro su Žemės paviršiumi vadinamas
fronto polinkiu.
Pagrindinės sąvokos
Frontinės zonos schema
Frontai skirstomi į šaltus, šiltus, okliuzijos ir stacionarius
Frontai dažniausiai atsiranda tokiuose oro
judėjimo laukuose, kuriuose vienos prie kitų
artėja skirtingos temperatūros (arba kitų savybių)
oro daleles. Toks procesas vadinamas
frontogeneze.
Elementas Prieš praeinant frontui Praeinant frontui Praėjus frontui
Temperatūra Šilta Staigus atvėsimas Šalta ir toliau šala
Atmosferos
slėgis Laipsniškai mažėja
Nustoja kristi ir pradeda
kilti Laipsniškai auga
Vėjas P ir PR Kintanti gūsingo vėjo
kryptis V ir ŠV
Krituliai Ištisiniai krituliai Liūtinis lietus ar sniegas,
kartais kruša
Ištisiniai krituliai
vėliau giedra
Debesys
Cirrus ir cirrostratus
besikeičiantys į cumulus
ir cumulonimbus
Cumulus ir cumulonimbus Cumulus
Šaltas frontas
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/59_Cold_Front/59.html
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/ColdFrontWinter.mov
Šiltas frontas
Elementas Prieš praeinant frontui Praeinant frontui Praėjus frontui
Temperatūra Vėsu Staigus atšilimas Atšyla, vėliau nesikeičia
Atmosferos
slėgis Laipsniškai mažėja Nustoja kristi Lėtai auga
Vėjas P ir PR Kintantis P ir PV
Krituliai Ištisinis lietus ar sniegas,
šlabdriba ar dulksna Dulksna nėra
Debesys
Cirrus, cirrostratus,
altostratus, nimbostratus, o
vėliau stratus
Stratus ir kartais
cumulonimbus
Giedrėja besisklaidant
stratus debesims
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/58_Warm_Front/58.html
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/WarmFrontWinter.mov
Okliuzijos frontas
1 TIPAS
2 TIPAS
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/60_Oc
cluded_Front/60.html
Stacionarus frontas
Stacionarus fronto atveju nevyksta
nei šilto, nei šalto oro advekcija
Stacionariam frontui būdinga:
Besiformuojantys aukštieji
kamuoliniai debesys
Nestiprus vėjas ties fronto
linija
Įvairus kritulių lauko
pobūdis, priklausantis nuo
oro masių charakteristikų
Pasatai
Pasatai - tropiniai rytų
vėjai, beveik nekeičiantys
savo krypties metų
bėgyje.
El Nino
1982-83 metų El Nino padaryta žala 1. Australija – sausros ir krūmynų gaisrai
2. Indonezija, Filipinai – nederliaus sukeltas badas
3. Indija, Šri Lanka – sausros, geriamo vandens
trūkumas
4. Taitis – 6 tropiniai ciklonai
5. Pietų Amerika – žuvininkystės nuniokiojimas
6. Ramusis vandenynas – koralinių rifų nykimas
7. Kolorado upės baseinas – potvyniai, sėliai
8. Meksikos įlankos pakrantė – galingos liūtys
9. Peru, Ekvadoras – potvyniai, nuošliaužos
10. Pietų Afrika – sausra, badas, epidemijos
El Nino poveikis
El Nino pasikartojimas
1902-
1903
1905-
1906
1911-
1912
1914-
1915
1918-
1919
1923-
1924
1925-
1926
1930-
1931
1932-
1933
1939-
1940
1941-
1942
1951-
1952
1953-
1954
1957-
1958
1965-
1966
1969-
1970
1972-
1973
1976-
1977
1982-
1983
1986-
1987
1991-
1992
1994-
1995
1997-
1998
2002-
2003
2004-
2005
2006-
2007
2009-2010
Pusiaujo konvergencijos zona
Sezoninė pusiaujo konvergencijos zonos padėties kaita (M. Haldino
paveikslas, 2006)
Tykos zona (tarptropikinė konvergencijos zona) – 5°p.p.-5°š.p. juosta,
pasižyminti labai silpnais vėjais. Joje vyrauja labai intensyvūs aukštyneigiai
oro srautai.
Tropiniai ciklonai (uraganai, taifūnai)
1. Pagrindinis energijos šaltinis - nuo
vandenyno paviršiaus išgaravusio vandens
(kurio temperatūra dažniausiai viršyja 27 °C)
kondensacijos metu išskiriama šiluma.
2. Užsimezga vandenynų akvatorijose
tarptropikinėje konvergencijos zonoje, ten kur
TKZ vasaros mėnesiais labiausiai pasislenka į
šiaurę.
3. 1000-1500 km diametro sukūriuose pučia
virš 30m/s (kartais siekia net 100 m/s) vėjas,
iškrenta didelis kritulių kiekis.
Tropinio ciklono pjūvis (Hurricane..., 2008)
Tropiniai ciklonai pagal jų generuojamą vėjo greitį skirstomi į:
• tropines depresijas (vėjo greitis iki 17 m/s);
• tropines audras (vėjo greitis 17–33 m/s);
• tropinius uraganus (Atlanto vandenyne), tropinius ciklonus (Indijos
vandenyne) ar taifūnus (Ramiajame vandenyne) (vėjo greitis didesnis
negu 33 m/s). http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/68_Hurricane_Morphology/68.html
Musonai
Musonai – didelę teritoriją apimantys stambūs pastovūs oro srautai,
du kartus per metus keičiantys kryptį į priešingą.
Tropinės (tamsiai pilkai pažymėta teritorija), subtropinės (žalsvai pažymėta
teritorija), ir vidutinių ir arktinių platumų (šviesiai pilkai pažymėta teritorija)
musoninės sritys. Ištisinės juodos linijos žymi vidutinius pusiaujo konvergencijos
zonos padėties sezoninius svyravimus (Li, Zeng, 2003)
Musonai formuojasi dėl nevienodo sezoninio sausumos ir vandenyno įšilimo
bei, atitinkamai, atmosferos slėgio pasiskirstymo.
Žymios musoninės sritys: Indija, Bangladešas, Mjanma, Rytų Azija, Pievakarių
Afrika, Šiaurės Australija ir kt.
Atmosferos cirkuliacija netropinėse platumose
Oro sraujymės
Žiemos mėnesiais poliarinis frontas pasislenka į pietus, padidėja
temperatūros kontrastai, todėl ir oro sraujymės stipriausios.
Oro sraujymės – lygiagretus atmosferos frontui oro judėjimas ties viršutine
troposferos riba, kur vėjo greitis sustiprėja iki 40-80 m/s. Sraujymėse oras juda
iš vakarų į rytus.
Oro sraujymės formuojasi dėl didelių temperatūros kontrastų ties pagrindiniais
atmosferos frontais. Šie kontrastai labai sustiprina horizontalaus barinio
gradiento reikšmes ties viršutine frontinio paviršiaus riba. Kuo didesni
temperatūros kontrastai, tuo didesni vėjo greičiai sraujymėse.
Kadangi oro temperatūros skirtumai
tarp vidutinių platumų ir tropinio oro
mažesni, tai ir subtropinės oro
sraujymės ne tokios ryškios.
Rosbio bangos
Konvergencija ir divergencija Rosbio
bangoje (Jackson, Dery, 2010).
Rosbio bangos – tai gigantiškos planetinio masto bangos troposferoje
abipus poliarinės sraujymės, suformuotos vandenyno ir sausumos
temperatūros kontrastų bei oro judėjimo virš aukštų kalnų.
https://www.e-education.psu.edu/meteo469/node/203
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/56_General_Circulation/56.html
Ciklonų susidarymas ir evoliucija
Didžioji vidutinių platumų ciklonų dalis atsiranda pagrindiniuose atmosferos
frontuose: poliariniuose arba arktiniuose.
VYSTYMOSI STADIJOS:
I. BANGA
Banga atsiranda pagrindinių
atmosferos frontų frontiniuose
paviršiuose dėl temperatūros kontrastų
bei vėjo greičio ir krypties skirtumų oro
masėse.
Priešakinėje dalyje šiltas oras pradeda judėti į aukštąsias platumas šalto oro
link, o užnugarinėje dalyje šaltas oras juda į žemasias platumas šilto oro link.
Ties bangos ketera slėgis sumažėja, susiformuoja uždara izobara.
II. JAUNAS CIKLONAS
Slėgis centre dar labiau sumažėja
Vėjai sustiprėja ir pradeda judėti
apie ciklono centrą
Šiltas oras priekinėje ciklono dalyje
toliau juda į šiaurę (šiltas frontas)
Užpakalinėje ciklono dalyje formuojasi
šaltas frontas
III. BRANDUS CIKLONAS
Prasideda ciklono okliudavimasis ir
okliuzijos fronto formavimasis
Slėgis ciklono centre pasiekia
minimalias reikšmes
Vėjo greitis ciklono centre labai
padidėja
IV. OKLIUDUOTAS CIKLONAS
Slėgis ciklono centre pamažu auga
Šaltas oras apima visą cikloninės
cirkuliacijos sritį, o šiltasis ciklono
sektorius prie žemės paviršiaus išnyksta
Ciklono judėjimo greitis sumažėja.
Ciklonas apima visą troposferą
Ciklono egzistavimo laikas 5 - 7 paros, o vidutinis jo judėjimo greitis 30 -
40 km/h
Vidutinėse platumose ciklonai dažniausiai juda bendros oro pernašos
kryptimi - į rytus, tačiau kartais gali judėti ir meridianine kryptimi, o ypač
retais atvejais net į vakarus.
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/61_Cyclogenesis/61.html
Horizontalus
ciklono pjūvis
Vertikalus
ciklono pjūvis
Anticiklonai
Horizontalūs ir vertikalūs oro srautai ciklonuose ir anticiklonuose
Anticiklono stadijos:
Šaltas ir judrus
atsiranda jauno ciklono šalto
fronto užnugaryje
uždara anticikloninė cirkuliacija
stebima tik prie žemės paviršiaus
anticiklono judėjimo greitis
panašus kaip ir jauno ciklono
Aukštas
apima visą troposferą
Blokuojantis
formuojasi žemyneigių srautų
inversijos
anticiklonas tampa mažai judriu
anticikloninė cirkuliacija stabdo
vakarinę oro pernašą
Nykstantis anticiklonas
temperatūra anticiklone auga
slėgis anticiklono centre
mažėja
Anticiklono gyvavimo laikas 5 - 7 paros.
Būdingi mažai debesuoti ir sausi orai
Stipriausi vėjai pučia anticiklono periferijoje
Anticiklono centrinėje dalyje
formuojasi poinversiniai debesys
Anticiklono periferijoje vasarą
formuojasi kamuoliniai lietaus
debesys
Vietiniai vėjai
Vietinių vėjų formavimasis yra daugiausia priklausomas nuo šių pagrindinių
veiksnių:
• Spinduliuotės balanso. Tam tikroje platumoje bei konkrečiu metų laiku
vietiniams vėjams formavimuotis didelę įtaką daro spinduliuotės balanso paros
ciklas.
• Atmosferos makrocirkuliacijos. Barinio lauko pobūdis (horizontalus barinis
gradientas, izobarų kreivumas ir kt.) tam tikrame regione veikia vietinių vėjų
formavimąsi bei jų stiprumą ir trukmę.
• Paklotinio paviršiaus. Didelę reikšmę turi paklotinio paviršiaus albedas,
šiluminė talpa bei šiluminis laidumas, nes nuo jų priklauso paviršiaus įšilimo
skirtumai. Taip pat labai svarbus yra vėjo greitį bei kryptį lemiantis paviršiaus
šiurkštumas.
• Reljefo. Šlaito orientacija lemia Saulės spinduliuotės prietaką, šlaito polinkis –
žemyn judančio oro judėjimo greitį. Taip pat labai svarbi ir reljefo formų padėtis
vyraujančių vėjų atžvilgiu.
Terminiai vėjai
Brizas – besiformuojantis prie stambių vandens telkinių bei du
kartus per parą keičiantis kryptį vėjas.
Kalnų šlaitų vėjas – kalnuose
besiformuojantis bei du kartus per
parą keičiantis kryptį vėjas.
Slėnio brizas
Kalno brizas
Feniniai ir katabatiniai vėjai
Fenas
Boros “koridoriai”
Adrijos jūros pakrantėje
Bora - stiprus šaltas ir gūsingas
vėjas, pučiantis nuo žemų
kalnagūbrių gan šiltos jūros pusėn
Fenas - šiltas, sausas, gūsingas
vėjas, pučiantis nuo kalnų į slėnį.
http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/AirRisingOverMountain.mov
Mezocikloniniai dariniai
Škvalas
Škvalas – staigus vėjo greičio padidėjimas 8 m/s ir daugiau per trumpą
laiko tarpą (<2 min).
Oro srautai kamuolinio lietaus
debesies viduje
besiformuojant škvalui Škvalo linija
http://www.youtube.com/watch?v=WnsxAXowu3g
Viesulas
Viesulas (tornadas) - stiprus sukūrys turintis
vertikalią ašį ir pasižymintis labai dideliu
sukimosi greičiu.
Tornado stiprumas vertinamas
pagal Fujitu tornado skalę
Tornado formavimosi sąlygos:
labai didelis atmosferos nepastovumas
šalto ir sauso oro advekcija vidurinėje
troposferoje
šilto ir drėgno oro advekcija apatinėje
troposferoje
http://www.youtube.com/watch?v=miCJEj-UE5Y
Dykumų vėjai
Dykumų vėjai susidaro esant aukštai
temperatūrai ir labai žemai santykinei oro
drėgmei. Vietiniai dykumų vėjai susidaro ten,
kur pučiantis vėjas yra pakankamai stiprus
pakelti smulkias smėlio daleles ir pernešti jas
tolimais atstumais.
http://www.youtube.com/watch?v=rfJSSN_7lp0
5 dalykai, be kurių žinojimo
ir supratimo tolimesnės
studijos apsunks
1. Oro judėjimas cirkuliacinėse gardelėse
2. Oro masės ir jų savybės
3. Atmosferos frontai
4. Netropinių ciklonų formavimasis ir evoliucija
5. Anticiklonų susidarymas ir vystymasis