Atmosfäär (0)

ATMOSFÄÄR
5.1. Atmosfääri koostis ja ehitus
Õhk on gaaside segu, mis koosneb lämmastikust, hapnikus, argoonist, süsihappegaasist ja mitmesugustest teistest gaasidest. Õhutemperatuuri vertikaalsuunalise muutumise alusel on atmosfäär jagatud neljaks sfääriks.
Troposfäär on kõige alumine atmosfääri kiht, kus paikneb valdav osa õhkkonna massist. Troposfääri toimub temperatuuri järkjärguline langemine . Troposfääri kohal on tropopaus - õhukiht, millest kõrgemal temperatuur enam ei lange. Troposfääris leiavad aset kõik peamised ilmastikunähtused: tekivad pilved ja sademed, õhk liigub ja seguneb pidevalt, kujuneb ilm ja kliima.
Stratosfäär ulatub ligi 50 km kõrguseni ja moodustab umbes 20% atmosfääri massist. Stratosfääris hakkab temperatuur kõrguse kasvades tõusma. Selle peamiseks põhjustajaks on osoonikiht .
Mesosfääris enam osooni pole ja temperatuur langeb kõrguse kasvades kiiresti. Õhk on sellisel kõrgusel juba üsna hõre.
Termosfääris on õhumolekule jäänud juba nii vähe, et nende suure kineetilise energia tõttu temperatuur tõuseb. Termosfäär läheb sujuvalt üle planeetidevaheliseks ruumiks. Atmosfääri ülemist piiri on võimatu määrata.
Päikesekiirguse spektraalne koostis
Päikesekiirgus kujutab enesest elektromagnetilist lainetust. Päikesekiirguse spekter jaotatakse kolmeks peamiseks lainealaks. Ultraviolettkiirguse osakaal päikesekiirguses on ligi 8%. Punasest spektriosast pikema lainepikkusega on infrapunane kiirgus, mida inimese silma ei mäe, kuid mida keha tunneb soojuskiirgusena. Infrapunase kiirguse abil kandub edasi soojus .
Päikesekiirguse muutumine atmosfääris
Atmosfääri läbides päikesekiirguse hulk väheneb. Osa kiirgust peegeldub pilvedelt tagasi kosmosesse, osa neeldub atmosfääris ja muundub soojusenergiaks. Maapinnale jõuab umbes pool atmosfääri sisenenud päikesekiirgusest. Osa kiirgust jõuab otse maapinnani, teine osa aga hajub pilvedes ja jõuab maapinnale ilma kindla suunata hajuskiirgusena. Otse- ja hajuskiirgus kokku moodustavad kogukiirguse. Suurem osa maapinnale jõudnud päikesekiirgusest neeldub, mille tagajärjel aluspind soojeneb. Teine osa peegeldub atmosfääri tagasi. Albeedo iseloomustab aluspinna peegeldumisvõimet.
5.2. Kiirgusbilanss
Mida kõrgem on aluspinna temperatuur ja madalam õhutemperatuus, seda suurem on Maa soojuskiirgus ja seda kiiremini maapind jahtub. Kui aga ilm on pilves , õhk soe ja sisaldab palju veeauru, siis esineb märkimisväärne atmosfääri vastukiirgus. Teatud ilmastikutingimuste juures, näiteks kui maapind on külmunud ja selle kohale liigub soe ja niiske mereline õhumass, on atmosfääri vastukiirgus suurem kui Maa soojuskiirgus, mille tagajärjel õhk soojendab maapinda. Efektiivseks kiirguseks nimetatakse Maa soojuskiirguse ja atmosfääri vastukiirguse vahet. Tavaliselt on see positiivne, s.t. et maapind annab rohkem soojuskiirgust ära kui atmosfäär vastu annab. Mida selgem on ilm ja puhtam õhk, sega tugevam on efektiivne kiirgus. Kiirgusbilanss on maapinnas neeldunud ja maapinnalt lahkunud kiirgusvoogude vahe. Positiivne kiirgusbilanss tähendab, et maapind saab päikeselt rohkem kiirgusenergiat, kui ise soojuskiirgusena ära annab. Negatiivse kiirgusbilansi korral anna maapind soojuskiirgust rohkem ära, kui juurde saab, mille tagajärjel ta jahutab. Eestis on aastane kiirgusbilanss positiivne. Negatiivne on ta vaid talvisel ajal, eriti siis, kui maapind on lumega kaetud.
Osooniaugud
Osooni on atmosfääris kõigil kõrgustel, kui valdav osa sellest paikneb stratosfääris. Osooniaukudeks nimetatakse osoonikihi olulist õhenemist stratosfääris. Osooniaugud esinevad sesoonselt polaaraladel. Kõige suuremat ohtu kujutab ultraviolettkiirgus kevadisel ajal, kui osooni on vähem ja päikesekiirguse intensiivsus suur ning inimese organism pole talve jooksul harjunud kiirgust sellises koguses saama. Teadlased tegid kindlaks, et peamisteks osooni lagundavateks aineteks on freoonid. Peale freoonide õhkupaiskamise vähendamist on vähenenud ka osooniaugud.
Kasvuhooneefekt
Kasvuhoones on temperatuur üldjuhul palju kõrgem kui ümbritsevas õhus. Kasvuhooneefekt on looduslik protsess, mis on atmosfääris esinenud kas suuremal või vähemal määral kogu aeg. Nende geoloogilistel ajastutel , kui CO2 sisaldus oli suur, valitses maakeral soe kliima, ja kui see oli väike, domineeris külm kliima koos mandri- ja mägijäätumisega.
5.3. Tuul ja õhuringlus
Tuule kiirust ja suunda mõjutavad tegurid
Õhurõhu territoriaalsed erinevused põhjustavad õhu horisontaalse liikumise – tuule. Õhu paneb liikuma õhurõhkude erinevusest tekkinud gradientjõud. Oluliseks tuule suunda mõjutavaks jõuks on maakera pöörlemisel tekkiv inertsjõud ehk Coriolisi jõud.
Globaalne õhuringlus
Globaalne õhuringlus ehk atmosfääri üldine tsirkulatsioon tähendab suuremõõtmeliste õhuvoolude suhteliselt püsivat süsteemi, mille järgi toimub õhumasside ümberpaigutamine maakeral. Nende õhuvooludega kantakse suuri soojuse ja niiskuse hulki ühest piirkonnast teise. Maakera hõlmava õhuringluse muudavad keerukaks mitu asjaolu: esiteks Coriolisi ja hõõrdejõud, mis muudavad õhu liikumise suunda. Teiseks ulatuslike mere- ja maismaa-alade erinev soojenemine ja jahtumine , mis mõjutab kõrg- ja madalrõhualade paiknemist ning õhu liikumist. Kolmandaks on märgatavaks takistuseks maapinnalähedaste õhumasside liikumisele ka kõrged mäestikud. Mussoon kujutab enesest ulatuslikku õhuvoolude süsteemi, mille korral tuule suund muutub sesoonselt vastupidiseks. Nad tekivad suurte mandrite äärealade maismaa ja veepinna erinevast soojenemisest ja jahtumisest. Suvisel aastaajal, kui päike käib üle taevavõlvi seniidi lähedalt, puhub tuul ookeanilt mandrile, tuues kaasa niiskust ja sadu. Talvel, kui päike liigub madalamalt, puhub tuul valdavalt mandri siseosast ookeani suunas. Kõrgema- ja madalama õhurõhuga piirkonnad – neid kokku nimetatakse atmosfääri mõjukeskmeteks, sest nad kujundavad õhuringlust palju suuremal alal, kui on nende endi pindala.
Kliimat mõjutavad tegurid :
*Asend ekvaatori suhtes, sellest oleneb päikeselt saadav kiirguse hulk aastas.
*Kaugus merest, mida lähemal merel seda niiskem.
*Õhumassid, kui merelt toob kaasa niiskeõhu, kui maalt toob kaasa kuivaõhu. Lääne-edela tuulega tuuakse kaasa soeõhk, põhja-lõuna tuulega külmõhk.
*Hoovused, sõltub mille temperatuur on.
*Pinnamood, (sademete püüdmine, temperatuur)
Eesti kliimat mõjutavad tegurid:
*Läänemere lähedus (ainult ranniku aladele )
*Õhutemperatuur (kõrgem)
*Atlandi ookean (soeõhk talvel, toob kaasa sula, lörtsisaju. Suvel jahedamaks, sest otsekiirgust vähem)
*Kõrgustikud (sademete jaotust, kõrgustikel rohkem)
*Soe põhja atlandi hoovus
*Parasvöötme õhumassid
*Ekvaatorist kaugel, päikesekiirgus ebaühtlane
5.4. Õhumassid, frondid , tsüklonid
Peamised õhumassid maakeral
Õhumassiks nimetatakse tohutu suurt õhu hulka, mis on kujunenud ühesuguse aluspinna kohal ja millel on sarnased omadused. Kui õhumass liigub teistsuguse aluspinna kohale, hakkavad tema omadused muutuma . Soojema aluspinna kohale liikunud õhk hakkab soojenema ja külmema pinna kohal õhk jahtub. Maakeralt tuntakse järgmisi peamisi õhumasse:

Polaarõhumass - *Arktiline õhk on külm ja kuiv. Eestis esineb kõige sagedamini talvel, põhjustades tugevat pakast, ja kevadel, kui ilm on väga jahe ja selge.
*Antarktiline õhk on iseäranis külm ja kuiv, sest see on kujunenud mandrit katva jääkilbi kohal. Maakera kõige külmem piirkond.

Parasvöötme õhumass - * Parasvöötme mereline õhk on niiske, talvel suhtelisel soe, suvel jahe. Kujuneb parasvöötme ookeanide kohal. Valitseb pilves ja sajune ilm. Eestis esineb sageli. Talvel on selle mõjul sulailmad, suvisel ajal aga vihmased ja tuulised ilmad .
*Parasvöötme kontinentaalne õhk on kuiv, suvel üsna soe, talvel väga külm. Ilm on valdavalt selge. Eesti esineb sellist õhku sageli. Suvel toob kaasa palava ja talvel pakaselise ilma.

Troopiline õhumass - *Troopiline mereline õhk on soe ja niiske. Kuna selles piirkonnas valitsevad laskuvad õhuvoolud, siis pilvi ei teki ja sademeid pole. Troopilist merelist õhku võib Eestisse jõuda erandjuhul suvisel ajal Lõuna-Euroopast.
*Troopiline kontinentaalne õhk on palav ja äärmiselt kuiv. Valdavalt laskuvad õhuvoolud ei lase pilvedel tekkida. Troopilist kontinentaalset õhku Eestisse peaaegu ei jõua, küll on ta valitsevaks suvisel ajal vahemere ääres.

Ekvatoriaalne õhumass – on kuum ja niiske. Seal esinevad võimsad tõusvad õhuvoolud, iga päev sajab paduvihma ja maapind on püsivalt niiske. Sajab rohkem, kui jõuab aurata. Sellist õhku Eestisse ei jõua.
Atmosfäärifondid
Fondid on kitsad eraldusvööndid kahe erinevate omadustega õhumassi vahel. Sõltuvalt fondi liikumises on võimalik eristada järgmisi frondi tüüpe:
* Statsionaarne ehk püsiv front esineb siis, kui front on mitu päeva seisnud paigal ja pole võimalik määrata selle liikumise suunda.
* Soe front tekib, kui soojem õhumass liigub külmale peale.
* Külm front esineb siis, kui külmem õhumass liigub soojale peale.
Sooja frondi üleminekul muutub ilmastik seaduspäraselt. Frondi lähenedes tõmbub taevas pilve, sest soe õhk liigub külmale peale ja sunnib seda taganema. Alguses ilmuvad taevasse kiudpilved. Järkjärgult pilved tihenevad ja laskuvad madalamale, moodustades paksu lauspilvkatte. Hakkab tibutama lausvihma, talve ajal hakkab sadama lund ja tuiskab.
Külma frondi puhul on ilma muutumine hoopis teistsugune. Edasiliikuv külm õhk on raske ja liigub maapinna lähedal, lükates sooja õhu ena ees üles. Õhutemperatuur langeb järsult. Kui külm front on üle läinud, pöördub tuul loodesse ja põhja. Algab külma õhu sissevool . Frontide puhul on oluline meelde jätta, et sooja frondi puhul on sajuala frondi ees, külma frondi korral aga taga.
Tsüklonid ja antitsüklonid
Eesti ilmastik on väga muutlik madalrõhkkondade ehk tsüklonite ja kõrgrõhkkondade ehk antitsüklonite vaheldumise tõttu. Tsüklonid mõjutavad õhuvoolu mitmeid, põhjustades tugevaid õhuvoole nii põhjast kui ka lõunast. Frondid ei ole sirgjoonelised, vaid enamasti lainetavad. Kuskil liigub lõuna poolt soojem õhk kaugemale põhja, teisal aga külm õhk lõunasse. Tsükloni eesosas valitsevad kagu- ja lõunatuuled, mis toovad sooja õhku. Tsükloni tagalas valitsevad tuuled loodest ja põhjast, mis muudavad ilma külmemaks. Temperatuur jääb suhteliselt madalaks, aga sademeid võib tulla rohkesti. Tsükloni lõunapoolsest osast käib alguses üle soe front ja seejärel külm front. Mõlemaga kaasnevad sademed. Talvel kaasneb tsükloniga pehme, suvel aga jahe tuul. Kõrgrõhkkonna puhul on vastupidi – talvel on ilm pakaseline ja suvel päikeseliselt soe. Kõrgrõhkkonna pilvitu ilmaga soojendab päike suvel tugevasti, talvel aga toimub selge ilmaga intensiivne jahtumine. Kõige rohkem esineb tsükloneid sügisel ja ka talvel. Kevadisel ja suvisel ajal on suurem osa ilma kujundamisel antitsüklonitel.
Lõunatsüklonid
Lõunatsükloniteks nimetatakse selliseid tsükloneid, mis tekivad Vahemere või Musta mere piirkonnas ja liiguvad lõunast põhja poole. Kõige tuntavamad on lõunatsüklonid soojal poolaastal. Lõunatsükloni korral sõltub ilmastik Eestis suurel määral sellest, millist trajektoori mööda see õhukeeris liigub. Hoopis teistsuguse ilmaga on tegemist juhul, kui lõunatsüklon liigub lõunast põhja mööda Ida-Euroopa lauskmaad. Kahe vastupidise suunas kulgeva õhuvoolu vahele jääb valdavalt lõunast põhja kulgev frontaalvöönd.
Trombid , vesipüksid
Tornaadod – nad kannavad ära pinnast ja lõhuvad kõik ettejääva oma teel. Mere kohal esinevaid väiksemaid õhukeeriseid tuntakse vesipüksidena. Mõnemeetrise läbimõõduga tuulekeerist nimetatakse tuulispaskadeks.
Äike
Äikesed jaotatakse tekke järgi kaheks – õhumassisisesteks ja frontaalseteks. Esimesed tekivad tugevate konvektsioonivoolude tagajärjel sama õhumassi sees. Frontaaläikesed esinevad koos külma frondiga. Frontaaläike on seda tugevam, mida suurem on õhutemperatuuri erinevus kahel pool fronti, mida suurem on tõusva õhu niiskusesisaldus ja mida kiiremini liigub front edasi. Äikesepilved ulatuvad läbi troposfääri. Veepiisad, lumehelbed ja jääkristallid hõõrduvad üles-alla liikudes üksteise vastu, purunevad ja liituvad uuesti, seal juures saavad nad elektrilaengu. Kui pinge kasvab kriitilise piirini, toimub sädelahendus, mida maa pealt nähakse välguna. Sellega kaasneb heliefekt- müristamine.
5.5. Õhu saastamine
Õhku saastavad ained
Saasteaineid satub atmosfääri nii inimtegevuse tagajärjel kui ka looduslikul teel. Tahke aine lendumist soodustab tugev tuul ja kuiv pinnas. Kõige enam tolmu satub õhku kõrbealadelt. Peamiseks õhu saastavateks aineteks on: väävliühendid, lämmastikuühendid, süsinikuühendid ja aerosool ehk tahked osakesed. Õhu saastamise tagajärjel väheneb atmosfääri läbipaistvus ja maapinnale jõuab vähem päikesekiirgust. Kõige rohkem kahjustab õhu saastumine inimese hingamiselundeid. Atmosfäär puhastub sademete kaudu. Lämmastiku- ja väävlioksiidid lahustuvad veepiiskades ja muudavad vee happeliseks . Nii kujunevad happesademed, mis muudavad looduslikud veekogud ja mulla happeliseks. Tänapäeval ei ole õhu saastumise probleemid kõige teravamad mitte kõrgel arenenud maades, vaid arenguriikides tihedalt asustatud piirkondades.
Vulkaanipursete mõju ilmastikule
Kõige enam tahket materjali kandub atmosfääri suurte vulkaanipursete tagajärjel. Eriti palju paiskub õhku väävliühendeid. Kui leiab aset nn katastroofiline vulkaanipurse, mille korral piltlikult öeldes terve vulkaanikoonus maa sisejõudude toimel vastu taevast lendab, siis kandub tahke materjal isegi stratosfääri. Selle tulemusena päikesekiirguse juurdevool maale väheneb, mis põhjustab ilma jahenemise mitmeks aastaks.
Õhukvaliteeti halvendavad ilmastikutingimused, inversioon
Lisaks õhku paisatud saaste hulgale mõjutab õhukvaliteeti ka ilmastik. Kui õhk on väheliikuv ja õhu vertikaalne segunemine takistatud, hakkavad saasteained ohtlikes kontsentratsioonides kuhjuma. Tuulise ilmaga, kui esineb õhu intensiivne vertikaalne segunemine, hajuvad saasteained kiiresti. Õhku saastav aerosool jääb püsima maapinna lähedale. Maapinna lähedal toimub siis õhu märkimisväärne jahtumine, kuid ülalpool on temperatuur mõnevõrra kõrgem. Sellist nähtust nimetatakse inversiooniks. Inversiooni tõttu ei saa õhk kõrgemale tõusta ja selline olukord soodustab saasteainete kontsentreerumist.
Aluspinna albeedo – aluspinnalt tagasi peegeldunud kiirguse suhe pinnale langenud kiirgusesse.
Atmosfäärifront – kitsas eraldusvöönd kahe erinevate omadustega õhumassi vahel.
Atmosfääri vastukiirgus – atmosfääri poolt temast külmema maapinna poole suunatud pikalaineline kiirgus.
Coriolisi jõud – inertsjõud, mis tekib Maa pöörlemisel.
Efektiivne kiirgus – maa soojuskiirguse ja atmosfääri vastukiirguse vahe.
Globaalne õhuringlus e. atmosfääri üldine tsirkulatsioon- suuremõõtmeliste õhuvoolude suhteliselt püsiv süsteem, mille abil toimub õhumasside ümberpaiknemine maakeral.
Grandentjõud – õhurõhkude erinevusest tekkinud jõud, mis on suunatud kõrgema rõhuga alalt madalama rõhuga alale .
Happevihm – happelise reaktsiooniga sademed.