Globalna cyrkulacja atmosferyczna - przyczyny

Prezentacja na temat: "Globalna cyrkulacja atmosferyczna - przyczyny"— Zapis prezentacji:

1 Globalna cyrkulacja atmosferyczna - przyczyny
W niskich szerokościach geograficznych absorpcja promieniowania słonecznego jest znacznie większa od emisji (nadmiar energii) W regionach polarnych emisja przewyższa absorpcję (deficyt energii) Nieradiacyjny transport energii jest niezbędny. Kierunek przepływu jest ukierunkowany od niższych ku wysokim szerokościom geograficznym.

2 Model jednokomórkowy zaproponowany przez Hadleya
Ten model jako pierwszy opisał brytyjski klimatolog George Hadley ( ) w 1735. Założenia - Nieobracająca się Ziemia - Jednorodne podłoże - Równik w płaszczyźnie ekliptyki

3 Założenie pierwsze o tym, że Ziemia nie obraca się wokół swojej osi nie jest prawdziwe.
Skutkiem obrotu Ziemi jest występowanie pozornej siły Coriolisa. Siła Coriolisa działa na obiekty będące w ruchu w obracającym się układzie. Działa w kierunku prostopadłym do ich prędkości i jest skierowana w prawo od kierunku prędkości na półkuli północnej a w lewo na półkuli południowej

4 Trój-komórkowy model cyrkulacji
Opisany przez amerykańskiego meteorologa Williama Ferrela w 1856 Założenia - Obracająca się Ziemia Jednorodne podłoże Równik w płaszczyźnie ekliptyki

5 Model trój-komórkowy Pasaty – wiatry północno-wschodnie na półkuli północnej i południowo- wschodnie na półkuli południowej Międzyzwrotnikowa strefa zbieżności – linia zbieżności pasatów Podzwrotnikowe wyże– strefa quasi stacjonarnych wyżów zlokalizowana w okolicy zwrotników Wiatry zachodnie – strefa wiatrów o przeważającej składowej zachodniej Front polarny– front między masami polarną a zwrotnikową Strefa wiatrów wschodnich – strefa o przewadze wiatrów wschodnich w okolicy biegunów

6

7 Założenie drugie o jednorodności podłoża nie jest prawdziwe.
Układ strefowy jest zaburzony przez kontrasty między lądami a oceanami. Ląd nagrzewa się szybko i szybko wychładza Woda nagrzewa się powoli i powoli wychładza

8 Różnice w nagrzewaniu powierzchni lądowych i wodnych
przezroczystość typ przewodnictwa (turbulencyjny lub nie) straty na transpirację ciepło właściwe

9 Wiatry lokalne o genezie termicznej
różnice temperatury powodują powstanie różnic ciśnienia, a w konsekwencji ruchu mas powietrza - wiatru

10 Bryza dzienna

11 Bryza nocna

12 Krążenie powietrza w strefie równikowej

13 PASATY ANTYPASATY Prądy powietrzne w wysokich warstwach atmosfery w strefie zwrotnikowej, ponad pasatami, wiejące w przeciwnym do nich kierunku Stałe wiatry wiejące w strefie międzyzwrotnikowej między 35° szerokości północnej i 35° szerokości południowej ze wschodu na zachód. Na półkuli północnej pasaty są wiatrami NE, na południowej SE (zgodnie z działaniem siły Coriolisa).

14 Cyrkulacja monsunowa

15 Coriolis Effect

16

17 Global Atmospheric Circulation

18

19

20 Jet Streams

21 The Jet Stream and Rossby Waves

22

23 Założenie trzecie o tym, że równik leży w płaszczyźnie ekliptyki nie jest prawdziwe.
Powoduje to występowanie pór roku i przesuwanie się poszczególnych komórek cyrkulacyjnych w kierunku biegunów (latem) i równika (zimą). Międzyzwrotnikowa strefa zbieżności wędruje powodując powstawanie cyrkulacji monsunowej. Pasaty po przekroczeniu równika zmieniają kierunek.

24

25 Seasonal Variations in Latitude - Monsoons
Seasonal variations are less likely to affect the equatorial region and the poles

26

27

28 Seasonal Pressure and Precipitation Patterns

29 Masy i fronty

30 Masy powietrzna Definicja według Słownika meteorologicznego:
„Wielka objętościowo ilość powietrza, wycinek troposfery odznaczający się jednorodnymi właściwościami wskutek tworzenia się nad jednorodną powierzchnią i w jednorodnych warunkach; poziome rozmiary mas powietrznych dochodzą do kilku tysięcy km, a pionowe do kilku km; właściwości masy powietrznej w znacznej mierze określają typ pogody nad zajmowanym przez nią obszarem; granice pomiędzy masami powietrznymi stanowią fronty” .

31 Masy powietrzne – obszary źródłowe
„Miejsce powstawania masy powietrznej; przeważnie obszar jednorodny pod względem rodzaju powierzchni czynnej (ocean, kontynent, lody morskie), nad którym przez pewien czas zalega wyż. Powietrze nabiera wtedy cech termiczno-wilgotnościowych typowych dla tego obszaru. Wskutek cyrkulacji atmosfery masy powietrzne z obszarów źródłowych przemieszczają się na wielkie odległości powodując znaczne zmiany pogody.” Słownik meteorologiczny

32 Masy powietrzne - klasyfikacja
Klasyfikacja mas powietrznych: Powietrze arktyczne i antarktyczne PA Powietrze polarne PP Powietrze zwrotnikowe PZ Powietrze równikowe PR Masy dzielimy dodatkowo na morskie i kontynentalne: PAm, PAk PPm, PPk PZm, PZk PR – masa zawsze wilgotna, nie wyróżniamy mas morskich i kontynentalnych

33 Masy powietrzne - klasyfikacja
zależnie od stratyfikacji pionowej, czyli stanu równowagi, masa powietrzna może być : chwiejna, stała obojętna; biorąc pod uwagę charakterystykę termiczną powietrza można wydzielić podtypy: powietrze ciepłe, powietrze chłodne.

34 Transformacja mas powietrza
Po opuszczeniu obszaru źródłowego masy powietrza ulegają transformacji nabierając cech obszarów, nad którymi przepływają Ciepłe masy napływając nad chłodny obszar wychładzają się od dołu, pionowy gradient temperatury spada i równowaga wewnątrz masy staje się bardziej stała, może wystąpić inwersja termiczna – inwersja adwekcyjna i mgła adwekcyjna Stała równowaga spowalnia pionowe mieszanie się powietrza – transformacja zachodzi bardzo powoli

35 Transformacja mas powietrza
Chłodne masy napływając nad ciepłe podłoże ogrzewają się od dołu i pionowy gradient wewnątrz tej masy rośnie. Równowaga staje się bardziej chwiejna i pojawia się zachmurzenie konwekcyjne a czasem również opady. Chwiejna równowaga sprzyja pionowemu mieszaniu i przyspiesza transformację mas powietrza

36 Fronty front stanowi cienką przejściową strefę między dwoma masami powietrznymi graniczące masy zwykle różnią się temperaturą – wtedy mówimy o masie ciepłej i chłodnej czasem masy różnią się wilgotnością, wówczas mówimy o masie wilgotnej i suchej Masy powietrzne zajmują pewną objętość - mają rozciągłość poziomą i pionową – rozdziela je powierzchnia – powierzchnia frontowa. Przecięcie powierzchni frontowej z powierzchnią Ziemi to linia frontu zaznaczona na mapach

37

38 Front ciepły Ciepłe mniej gęste powietrze nasuwa się nad chłodniejsze i bardziej gęste. Wielkoskalowy ruch powietrza ku górze powoduje powstanie chmur warstwowych: Cirrostratus (Cs), Altostratus (As) i Nimbostratus (Ns), poprzedzonych pojawieniem się chmur Cirrus (Ci) zwiastujących nadejście frontu. W strefie występowania chmur Nimbostratus występują opady deszczu. Deszcz może również towarzyszyć chmurom Altostratus.

39 Front ciepły

40 Pogoda przy przejściu frontu ciepłego:
przed w trakcie po wiatr pd.-wsch. zmienny, porywisty pd.-zach. temp. chłodno coraz cieplej cieplej minimalne rośnie ciśnienie spada chmury Ci, Cs, As, Ns St fr. Sc rzadki opady słabe i średnio intensywne mżawka zanikają widzialność słaba poprawia się dobra

41 Front chłodny Masa chłodnego powietrza wciska się pod ciepłe lżejsze, intensywnie wypychając je do góry. W strefie frontowej powstają chmury konwekcyjne, w ciepłej porze roku zwykle jest to Cumulonimbus (Cb). Towarzyszą mu intensywne opady o charakterze burzowym. Strefa opadów jest stosunkowo wąska, lecz ilość opadu może być bardzo wysoka.

42 Pogoda przy przejściu frontu chłodnego:
przed w trakcie po wiatr pd. - pd.-zach. zmienny, porywisty zach.- pn.-zach. temp. ciepło coraz chłodniej chłodniej minimalne rośnie ciśnienie spada chmury Ci, Cs, Cb Cu cong. Cb. Cu opady krótko przed ulewy ulewy ew. burze zanikają widzialność dobra czasem mgły gwałtownie spada poprawia się

43 Front chłodny

44 Fronty okluzji front okluzji o charakterze frontu ciepłego
front okluzji o charakterze frontu chłodnego

45 Fronty okluzji Front okluzji o charakterze frontu chłodnego
Front okluzji o charakterze frontu ciepłego

46 Powstawanie niżów na froncie polarnym - teoria Wilhelma Bjerknesa

47 Przekrój przez niż w fazie dojrzałej – ciepły wycinek niżu

48 Rodzina niżów powstających na froncie polarnym
Niże powstają po stronie zachodniej (lewej), wędrują na wschód osiągając po kolei wszystkie fazy rozwoju i aż do zaniku (prawa strona) Faza rozwoju - frontogeneza Faza zaniku - frontoliza

49 Front chłodny tworzy się gdy. masa powietrza zastępuje masę
Front chłodny tworzy się gdy masa powietrza zastępuje masę Podczas przechodzenia frontu chłodnego  powietrze naciera na powietrze ciepłe, a ponieważ powietrze jest gęstsze, to wypycha powietrze ze swej drogi, wymuszając jego wznoszenie się. Wznoszące się ciepłe powietrze i zaczynają tworzyć się Opady podczas przechodzenia frontu chłodnego są zwykle silne, chociaż niezbyt rozległe (50-70 km) i raczej krótkotrwałe. Dzieje się tak dlatego, że powietrze ciepłe szybko podnosi się przed silnie nacierającym powietrzem chłodnym. chłodna ciepłą chłodne chłodne ciepłe ochładza się chmury ESPERE

50 cieplejsza Front ciepły powstaje kiedy masa powietrza napotyka na   Cieplejsze powietrze i przemieszcza nad chłodniejszym powietrzem fronty są zwykle mniej gwałtowne niż fronty, , łagodnie Opady w czasie przechodzenia frontu ciepłego są zwykle mniej intensywne niż przy froncie chłodnym, natomiast strefa opadów jest bardziej rozległa ( km).   za frontem ciepłym jest cieplejsze i wilgotniejsze niż przed frontem. Ciepłe fronty przynoszą równomierne, umiarkowane opady deszczu lub śniegu …………………….…………, opady te mogą trwać od kilku godzin do kilku dni. Po przejściu ciepłego frontu powietrze staje się wyraźnie Pierwszą oznaką nadchodzącego frontu ciepłego są , po nich pojawiają się kolejno chmury Cirrostratus, Altostratus, Nimbostratus. Po przejściu frontu mogą występować chmury Stratus i Stratocumulus. chłodniejszą unosi się Ciepłe chłodne cieplejsze powietrze wślizguje się ponad chłodniejsze powierze Powietrze przed linią frontu cieplejsze i wilgotniejsze chmury Cirrus ESPERE

51 Front chłodny – cechy na mapie

52 Front ciepły – cechy na mapie

53 FRONTY Przekrój poprzeczny Przekrój poprzeczny
Szybciej poruszający się front chłodny dogania wolniejszy front ciepły Przekrój poprzeczny

54 FRONTY Przekrój poprzeczny
Stadium powstawanie frontu zokludowanego i jego związek z rozwojem niżu. Gdy ciepły powietrze zostanie wypchnięte ku górze, system zaczyna się rozmywać. Obszar szary wskazuje na strefę opadu.

55 Front klimatyczny Miejsce najczęstszego występowania stref frontowych. W skali planetarnej wyróżnia się istnienie następujących stref oddzielających podstawowe geograficzne typy mas powietrznych: front arktyczny (lub front antarktyczny) - oddzielający masy powietrza arktycznego (lub antarktycznego) od powietrza umiarkowanych szerokości geograficznych (powietrze polarne); front polarny - oddzielający masy powietrza polarnego od powietrza zwrotnikowego. Jest to główna strefa frontowa, na której występuje rozwój niżów umiarkowanych szerokości geograficznych; front równikowy występujący niemal stale w strefie zbieżności (konwergencji) mas powietrznych w pasie równikowym; zmienia sezonowo swoje położenie, zwłaszcza w obszarze monsunów zwrotnikowych.

56 Front klimatyczny W lecie w strefie pasatów tworzy się front pasatowy, rozdzielający świeże powietrze zwrotnikowe znad oceanów od nieco cieplejszego powietrza w pobliżu kontynentów. Nad M. Śródziemnym w zimie formuje się lokalny front śródziemnomorski, rozdzielający chłodniejsze powietrze znad Europy od cieplejszego powietrza znad Sahary.