Agrometeoroloogia enamus loenguid (0)

KLIIMA
Kliima näitab seda, millised ilmad antud piirkonnas esinevad, kui sagedasti ja millised on üldised äärmuslikud ilmastikunähtused. Ilm on see, mis praegusel hetkel väljas on.
Ilma kujundavad need protsessid, mis toimuvad atmosfääris, need on füüsikalised protsessid. Meteoroloogiat on nimetatud ka atmosfäärifüüsikaks.
ATMOSFÄÄR on maad ümbritsev gaasikiht, tema alumiseks pinnaks loetakse maapinda või siis ookeanipinda. Ülemise piiri määramine on ilmselt raske, sest seda kohta kus see ära lõppeb ja algab ei saa täpselt määrata. Ülemiseks piiriks saamegi seetõttu väga erinevaid numbreid. Meteoroloogia kasutab seda, et atmosfäär on seal, kus toimuvad jälgitavad ilmanähtused. Meteoroloogilises mõttes loetakse 1200 km.
Atmosfäär koosneb:

Gaasid – üldiselt põhiosasid on kolm. Peamine on lämmastik, mida leidub 78,08%, teine on hapnik 20,95% ning kolmas on argoon 0,93%. Süsihappegaasi on 0,03% (osades kohtades on rohkem, osades vähem, muutuv suurus).

Veeaur – veemolekulid on õhumolekulide hulgas (me neid ei näe!)

Tahketest ja vedelad osakestest – sageli nimetatakse ka lihtsalt aerosooliks. Väikesed veepiisad , mida leidub kõikjal. Tahked osakesed (merepinnalt nt), põlemine ( tuhk , tahm ), taimede jäänused (taimede kuivamiselt tekib tolmu).
Tõustes maapinnalt kõrgemale läheb rõhk järjest väiksemaks. Vastavalt sellele läheb väiksemaks ka atmosfääri tihedus. Põhiosa atmosfäärist on maalähedastes õhukihtides, kõrgemates on seda ainet vähe. Kuni 10 km kõrgusel maapinnast on 70% atmosfääri kogumassist. Kogumassiks peetakse 5,3 x 10 18 kg. Kuni 36km kõrguseni on 99% kogumassist. Ning ülespoole jääb massist väga vähe.
Atmosfääri kihid (vastavalt temperatuuri muutumisele):

• Troposfäär - algab maapinnalt või ookeanilt. Iseloomulik on tõustes kõrgemale temperatuur langeb 6 kraadi kilomeetri kohta. Ülemine piir varieerub vastavalt aastaajale ja geograafilisele laiusele, 12-18 km. Üldiselt on talvel ülemine piir madalamal ja suvel kõrgemal. Ekvaatori lähedal on ta kõige kõrgem, põhja või lõuna poole minnes ülemine piir väheneb.
  
• Tropopaus – 1-3 km üleminekukiht.
  
• Isosfäär – on olemas vaid pooluste lähedal. Ekvaatorilähedastel alades isosfääri pole. Selles on konstantne temperatuur, tõustes kõrgemale midagi ei muutu. Temperatuur on -55 kuni -60 kraadi ja ta ulatub umbes 30 km kõrgusele.
  
• Stratosfäär – kõrguse kasvades temperatuur tõuseb umbes 3 kraadi kilomeetri kohta. Ülemine piir on umbes 50 km kõrgusel.
  
• Stratopaus – üleminekukiht. 50-55 km vahel. Ülemisel piiril on 0 kraadi sooja.
  
• Mesosfäär – temperatuur kõrguse kasvades langeb. Ülemine piir on umbes 80 km kõrgusel. Ülemisel piiril on kraade -70 kuni -100.
  
• Mesopaus – üleminekukiht.
  
• Termosfäär – temperatuur tõuseb kõrguse kasvades, tõus on aeglane. Ülemine piir on umbes 500 km kõrgusel. Temperatuur on umbes 700 kraadi ja üle selle.
  
• Termopaus – üleminekukiht
  
• Eksosfäär – ulatub umbes 2000 km kõrgusele (temperatuur u 1700 kraadi). Jätkub temperatuuri tõus mõnevõrra aeglasemalt.
  

Ilm kujuneb sellest, et atmosfääris toimub hulk protsesse. Protsessid on füüsikalised ja nad vajavad energiat. Maa saab Päikeselt pidevalt energiat juurde. See energiakogus , mida Päike välja saadab sellest umbes pool miljardit jõuab. See energia tuleb meile elektromagnetlainetuse näol. Maa peab olema energeetilises tasakaalus – kui palju saab juurde, nii palju peab ka ära andma. Kui Maa annab vähem energiat ära, kui saab, siis tekibki näiteks globaalne soojenemine. Maapinna keskmine temperatuur on +15 kraadi. praegu räägitakse, et see võib tõusta, aga see pole kindel, sest on teada ammu , et Maa on muutunud ükskord soojemaks ja siis jahedamaks jne. Ei saa kindlalt väita, et praegune soojenemine on püsiv või mitte.
Elektromagnetlainetus – iseloomustame lainepikkusega ning mõõdetakse nanomeetrites või mikromeetrites.

• 290-400 nm – seda meie silm ei näe ning seda nimetatakse UV kiirguseks, mis jaguneb omakorda kaheks UV a (290-320) kiirgus ja UV b kiirgus (320-400). Ei tule pideva voona vaid üksikute portsude näol. Mida väiksem on lainepikkus , seda suurem on ühes kvandis olev energia. Need kvandid on suure energiaga. Enamus ei jõua maapinnale. Selle neelab ära osoon , mida leidub üsna palju kõrgustel 20-30 km.
  
• 400-760 nm – seda valgust me näeme (tekitab nägemisaistingu), nimetatakse valguseks. Aisting sõltub sellest milline on selle lainepikkus. Valge valgus jaguneb piirkondadeks, millest kõige lühem lainepikkus on violetne kiirgus, siis on sinine, helesinine, kollane, roheline, oranž ja lõpuks punane.
  
• Üle 760 – infrapunane kiirgus. Neeldudes tekitab soojust, energia läheb molekulide kiiruse tõstmiseks ja see tähendab soojenemist.
  

Nende 3 kiirguse intensiivsused ei ole samasugused. Kõige kõrgem intensiivsus on 480-500 nm.
Kiirgus, mis tuleb, aga osakestega kokku puutes muudab oma suunda või peegeldub nimetatakse hajumiseks. Ning osa kiirgusest satub maapinnale hajusalt.
Valgus jõuab maale kaht moodi:

• Otsekiirgus – paralleelsete kiirtena tuleb maapinnale. Mõõdetakse aktinomeetriga.
  

Solaarkonstant – (mõiste puudu) tähistatakse S0. Mõõdetakse siis kui Maa on Päikesest keskmisel kaugusel. Määramine on probleem, sest atmosfääri ülemisele kihile ei saa mõõtma minna lambist. Selle väärtuseks loetakse praegu S0= 1369 +- 6 W/m2.
Otsekiirguse intensiivsus – paneme pinna risti kiirtega, aga hajukiirgus sinna sattuda ei tohi. Tähistatakse S. mõõdetakse aktinomeetriga (seade näeb ainult päikeseketast, muud taevast ei näe).
Nurka päikesekiirguse ja horisondi vahel märgime h0.
Insolatsioon – tähis S’. Määrab ära, kui palju saab otsekiirgusest energiat horisontaalne pindalaühik. Vaja horisonti ja kiire vahelist nurka.

• Hajukiirgus – tänu sellele näeme taevast. Kõik hajukiirgus ei jõua maapinnale. Umbes 1/3 satub kohe tagasi kosmilisse ruumi ning 2/3 jõuab maapinnale. Mõõdetakse püranomeetriga.
  

Hajukiirguse intensiivsus – horisontaalsele pinnale langevad kiired ajaühikus (v a otsekiirgus). Mõõdetakse püranomeetriga. Sõltub suuresti Päikese kõrgusest. Päikese kõrguse kasvades hajukiirgus kasvab. Suuresti mõjutab hajukiirgust pilvisus (keskmised ja ülemised suurendavad hajukiirguse intensiivsust). Rünkpilved suurendavad hajukiirgust ning vähendavad madalad kihtpilved . Tähis D.
Summaarne kiirgus – tähis Q = S’ + D. Insolatsioon ja hajukiirguse intensiivsus.
Hajuvuse protsess (kiirgus muudab oma leviku suunda) ja teine protsess, kus energia muundub soojuseks (molekulid, vastastikmõju atmosfääris jne).
Hajuvuse koefitsient sõltub lainepikkusest. Ta on võrdeline mingi konstant k ~ a/4 . See kehtib vaid siis kui osakesed on väikesed, see ei kehti suurte osakeste puhul. Rayleish seadus – hajuvuse koefitsient on pöördvõrdeline hajuvuse pikkuse neljanda astmega. Mida sinisem on taevas, seda puhtam on õhk, taeva värvus ütleb hästi kui puhas on õhk. Kui taevas on tuhk ja hall, siis on lisandeid palju ja õhk on paha. Miks on loojanguvärvid punased? Sest kui päike laskub horisondile, siis päikesekiirte tee läbi atmosfääri läheb järjest pikemaks ehk hajumine on järjest suurem ning hajub kõrvale sinine värv, siis jääb alles punane värv.
Kui osakesed on suuremad, siis hajuvuse koefitsent enam ei sõltu lainepikkusest. Astendaja läheb järjest väiksemaks.
Kiirgust nõrgendab see aine, mis kiirte teele ette jääb. Seda iseloomustatakse atmosfääri massiarvuga, tähis m. Ühikuks on võetud atmosfääri mass, kui päike on seniidis . Mida madalamale päike läheb, seda suuremaks läheb massiarv . Näiteks kui kõrgus on 70 kraadi, siis on massiarv 1,0, kui 50 kraadi, siis massiarv on 1,3, kui 30 kraadi, siis massiarv on 2 jne .. järjest suureneb.
Et tulemused oleksid võrreldavad mõõdetakse läbipaistvust siis, kui päike on 30 kraadi kõrgusel.
Kui kiirgus jõuab maapinnani, siis kõik ei neeldu, osa peegeldub tagasi. Seda, kui palju ühelt pindalaühikult tagasi peegeldub iseloomustame suurusega albeedo . Ak = Rk /D + S’ x 100% (avaldatakse protsentides). Albeedo sõltub oluliselt mullapinna siledusest, niiskusest ja mullaliigist. Must muld neelab kõige rohkem päikesekiirgust. Tasane liivapind peegeldab kuni 40%. Hallid mullad võivad peegeldada kuni 25%.
Keha temperatuuri määrab molekulide keskmine kineetiline energia.
Maa keskmine temperatuur on +15 kraadi.
Pikalainelist kiirgust (see on tingitud maapinna sees olevatest protsessidest ja toimub ööpäev läbi, see EI OLE see kiirgust mis peegeldub maapinnalt!) saadab Maa atmosfääri.
Absoluutselt must keha – Stefan Boltzmanni seadus – selle kiirguse võime on võrdeline selle keha absoluutse temperatuuri neljanda astmega. R = x T4.
Neeldumiskoefitsent E = x  T4 .
Kiirgusvõime maksimum – Wieni seadus – see sõltub absoluutsest temperatuurist (ta on sellega pöördvõrdeline) T max = b 290 x 10 3 K.
Esimene atmosfääri aken - lainepikkuste vahemik, mille kaudu pikalaineline kiirgus pääseb atmosfäärist läbi.
Em - Maakiirgus
EA - OTSI MÕISTE neeldumiskoefitsent?
Efektiivne kiirgus – Eef , väljasaadetava ja tagasituleva kiirguse vahe. Em -  EA.
Kiirgusbilanss – võtab kokku kõik kiirgusevood, mille kaudu energia vahetus toimub. Koosneb positiivsetest (saame energiat juurde) ja negatiivsetest liikmetest (anname energiat ära). B = S’ + D + EA. - Rk - Em – (1-EA.
Kiirgusbilanss muutub kogu ööpäeva jooksul.
Kiirgusbilanss ei ole konstantne suurus vaid muutub ööpäeva jooksul. Kiirgusbilansi komponente on 6.Osad komponendid langevad ära ning teised osakesed sõltuvad suuresti kiirgava pinna temperatuurist ning siis peab muutuma ka selle kiirguse komponendid, mis võtavad osa kiirgusbilansi protsessist. Kiirgusbilanss muutub positiivseks alles mõni aega pärast päikesetõusu. Ning negatiivseks läheb juba enne päikeseloojangut. Tema positiivsus /negatiivsus sõltub eelkõige päikese kõrgusest. Suvisel ajal muutub positiivseks, kui päike on jõudnud 10- 15 kraadi kõrgusele. Ning õhtul, kui päike laskub samale kõrgusele muutub ta negatiivseks. Kuna talvisel ajal on enamasti lumekate muutub ta positiivseks hiljem. Aga talvisel aja ei pruugigi ta üldse positiivseks minna.
Kõige väiksem kiirgusekaotus on detsembris (pilves ja madalad pilved ) – pinnakatte tõttu. Suvel, kus on selge taeva osakaal suurem on energiakaod suured.
Kasvuhooneefekt !
Atmosfääris on peamine pikalainelise kiirguse neelajateks osoon, veeaur ja süsihappegaas.
PINNASETEMPERATUUR
Pinnase termilised karakteristikud – need suurused, mille kaudu me pinnase omadusi iseloomustame. Kõik pinnad ei soojene ühtmoodi. Neid erinevusi iseloomustataksegi selle suurusega.

Pinnase ruumerisoojus – soojuse hulk, mis on tarvis anda ühele ruumala ühikule pinnasele, et tema temperatuuri tõsta 1 kraadi võrra. Ühik J/m3 ja tähis on C. Ta sõltub pinnase koostisest, niiskusesisaldusest ja õhusisaldusest.

Soojusjuhtivuse koefitsient – näitab, kui suur hulk soojust läbib ühte pindalaühikut ajaühikus, kui temperatuuri muutus selle pinna ristjoonekihis on 1 kraad pinnasuseühiku kohta. Tähis ja ühik J/m*s*k.

Temperatuurijuhtivuse koefitsient – näitab, kuidas temperatuurilaine maksimum või miinimum levivad. Tähis K = C, ühik on m2/s ( sekundiga ).
Füüsikalised protsessid, mis kannavad soojusvahetust:

Molekulaarne soojusjuhtivus – üks mullaosakene puutub teisega kokku ning omavahelises kokkupuutes kantakse soojust edasi. Energiat kantakse osakeselt osakesele üle. Protsessi intensiivsus sõltub suuresti mulla tihedusest. Kui muld on hästi kobe , siis on kokkupuutepunkte vähem, siis on protsess aeglasem ning vastupidi (tiheda mulla puhul).

Osakestevaheline soojuskiirgus – üks osakene annab teisele soojust ning vastupidi.

Vee ja õhu liikumine pinnases e konvektsioon – osatähtsus sõltub ilmast . Kui on tugev soe vihmasadu , siis sellest ülekantav energia ületab mõlemad eelnevad kaks. Aga kuivas pinnases, kus liikuda saab ainult õhk on protsess väga nõrk.
Tegevkihi energiabilanss – kiht, mis energiavahetust kannab. Kihi paksus sõltub pinnase iseloomust. Kui on tihe, siis mõni millimeeter või sentimeeter, aga hõredamatel pindadel võib olla ulatuslikum . Selle kihi ulatus võib olla väga suur. See kiht saab ja annab ära energiat kiirguse kaudu (seda näitab meile kiirgusbilanss B – palju saab juurde või annab ära). Kui pinnast antakse energiat sügavamale või saadetakse sügavamalt pinnasest energiat juurde – seda voogu nimetatakse energiavooks  . Kui pind annab maapinnalt ära või mida tuleb õhust juurde tähistatakse P (mingi energiavoog maapinnal vms). aurustumisega edasi kantud energia – T.
Siseenergia muutus - ∆Q = C * 1*x * ∆t
Energia jäävuse seadus = ∆Q + P + T + B + kogusumma peab olema null, aga teised arvud võivad olla nii negatiivsed kui positiivsed).
Temperatuurimuutumise seaduspärasused

Muutused pinnal ja sügavuses toimuvad sama perioodiga – kui maapinnal on maksimum ja järgmine maksimum toimub ööpäeva pärast. Muutuste perioodid on samad (pinnal ja sügavuses).

Temperatuuri muutused sügavuse suurenedes väheneva: tmax – tmin = A see on temperatuuriamplituud – kõige madalama ja kõrgema temperatuuri vahe.

Maksimumid ja miinimumid maa sees erinevad sellest, mis on maapinnal
Muld koosneb soojuslikus mõttes kolmest osast:

Mulla materjal

Mullas olev õhk

Mullas olev vesi
Liivaterad seovad vett halvasti (üldse kõik liivad lasevad vett läbi), aga savi seob vett hästi. Kõige suuremad ruumerisoojus on savirikastel muldadel. Liivastel on väike ruumerisoojus.
Oluline on mulla tihedus. Kui muld on tihe, siis on temas õhku vähe ning ruumerisoojus on siis suurem (juhib soojust hästi). Kui muld on kobe, õhku on palju, siis on ruumerisoojus väike (juhivad soojust halvasti).
Liivasisaldusega mullad, mis omavad väikest ruumerisoojust ning väikest soojustjuhtivust, sest pealmine kiht soojeneb kiiremini aga annab sügavamale halvasti edasi.
Savimuldadel pealine kiht soojeneb aeglaselt, aga samas soojenevad sügavamad kihid (sest savi annab soojust hästi edasi).
Liivased pinnad saavad kevadel varem harimisküpseks. Savimullad hiljem.
Kobedal turbamullal võib päeval temperatuur tõusta üle 50 kraadi.
Mulla temperatuur mõjutab suuresti mineraalainete omastamist.
Mullad jaotatakse kaheks:

Soojad mullad – päevad soojenevad hästi, päeval on temperatuur lähedane õhutemperatuurile. Kuid jahutvad suhteliselt kiiresti ja öine erineb märgatavalt päevasest (läheb madalamaks). Need mullad on sobilikud taimedele, mis annavad saadusi maapealsetest taimeosadest.

Külmad mullad – päeval ei soojene eriti, temperatuur jääb õhu omast madalamaks. Aga öösel on nende temperatuur võrreldes õhu omaga väike. Need mullad sobivad taimedele, mis annavad oma saadusi maaalustes osades, peamiselt juurviljad .
Õhutemperatuuri mõõtmine -Kokkuleppe järgi mõõdetakse õhutemperatuur 2 meetri (mõõdetakse sealt, kus lõppeb maalähedane kiht, sest maalähedases kihis toimub palju protsesse ning kindlat näitajat on päris raske saada) kõrgusel maapinnast. Termomeeter peab olema kaitstud otsese päikesekiirguse eest ning peab olema kaitstud ka vihma/sademete eest ning õhk peab saama vabalt liikuda termomeetri ümbruses.
Õhutemperatuuri määrab:

Õhu soojusvahetus aluspinnaga

Vahetub õhumass ehk advektsioon (õhk, mis praegu on läheb ära ning asemele tuleb uus)
Dünaamiline ja termiline turbulents MÕISTE OTSIDA!
Temperatuuri vertikaalne gradient – gradient näitab mingisuguse suuruse muutust ühiku kohta ning ta näitab seda suunda, kus muutus on maksimaalne. Antud juhul on vertikaalses suunas. Sellega me iseloomustame, kuidas temperatuur kõrgusega muutub.
Inversioon – tõusev õhuvool peatatakse selles kihis. Näiteks talvel korstnatest tulev suits läheb algusel ülesse kui sammas ja siis järsku vajub nagu vastu mingi kihti laiali, see kiht ongi inversioonikiht.
Hommikune temperatuuri inversioon näitab, et päeval tuleb ilus ilm. Et kui hommikul udu jääb mingisesse kihti nagu, siis tuleb ilus ilm päeval.
Gaaside olekut määravad kolm suurust – ruumala, rõhk ja temperatuur. On rida protsesse, mille käigus olekuparameetrid muutuvad. Kui meil on mingi gaasikogus ja sellega toimuvad parameetrite muutused nii, et sellel gaasil puudub ümbrusega soojusvahetus siis seda protsessi nimetatakse adiabaatiliseks protsessiks . Selgub , et paljud atmosfäärid toimuvad protsessid ongi just sellised. Asi on selles, et kui meil on õhu hulk, mida me vaatame atmosfääris, siis see on siiski küllalt suur kogus õhku, aga ka paljudel väiksematel õhuhulkadel toimuvad ilma soojusvahetuseta.
kui näiteks maapinnal on küntud põld, siis see neelab hästi soojust, pind soojeneb ja pinnalt hakkab õhk tõusma ning kui see õhk läheb ülesse, kui ta on jõudnud 20m kõrgusele, siis võime öelda, et edasi ei ole tal kontakti aluspinnaga. Ehk siis ta ei vaheta enam aluspinnaga soojust. Kõrgemale tõustes õhurõhk langeb, siis seesama õhuhulk hakkab laienema, hakkab paisuma, see tähendab, et ei lähe nagu ühes suunas ülesse otse. Paisumise töö saab tulla ainult siseenergia arvelt ehk tema siseenergia peab vähenema ning selle tulemusena langeb temperatuur (selles samas õhuvoolus). Ehk siis kõikides tõusvates õhuvooludes temperatuur langeb madalamaks!
Tehakse vahet kahesuguse gradiendi vahel – kus õhk on kuiv ja veeauru ei kondenseeru ja kus õhk on märg ja õhk kondenseerub. Kuiva gradiendi väärtus on 1 K/ 100m ja märja gradiendi väärtus on 0,5-0,6 K/100m.
Atmosfääri vertikaalne tasakaal:

• Kui beetagamma a prim on „ebapüsiv“ - Tekivad paratamatult hoovihmad.
  
• Kui beeta