Geograafia - Atmosfäär (0)

Geograafia - Atmosfäär
1) Atmosfäär e. õhkkond (ulatus 1000-1200 km) mõjutab nii inimest kui teda ümbritsevat loodust. Kliimatingimused on kujundanud looduskeskkonna ning mõjutanud inimeste tegevusalasid ja elulaadi. Kõige enam sõltuvad ilmastikust põllumajandus ja merendus . Atmosfääri mõiste - Maa sfäär, Maad ümbritsev õhukiht. Vajadus ilmaennustuste järele on olnud atmosfääriuuringute liikumapanevaks jõuks. Ilma prognoosimise seisukohalt oli väga suureks edusammuks 20. sajandi esimestel kümnenditel Norra teadlaste (V. Bjerknes jt) poolt loodud tsüklonite tekke ja arengu teooria, millel põhineb sünoptiline ilmaennustamine.
2) Atmosfääri tähtsus:

• Tagab elu võimalikkuse Maal, sisaldades O2: hingamine , põlemine.
  
• Võimaldab roheliste taimede elu: CO2 fotosünteesiks ja lämmastiku taimekasvuks.
  
• On elukeskkond: linnud , putukad, eosed jne.
  
• Toimuvad kliimaprotsessid ja kujuneb ilm: tuuled ja soojusvahetus, veeringe ja sademed.
  

Atmosfääri koostis ja ehitus
3) Õhk on gaaside segu, mis koosneb lämmastikust (78%), hapnikust (21%), argoonist (0,93%), süsihappegaasist (0,03%) ja mitmesugustest teistest gaasidest. Atmosfääri tänapäevane koostis on kujunenud maakera pika arengu käigus.
Õhus oleva veeauru hulk varieerub väga suurtes piirides (0,5-4%). Kõige rohkem on veeauru maapinna lähedal ekvatoriaalses kliimavöötmes. Kõrguse kasvades veeauru hulk kahaneb kiiresti. Veeaur neelab nii päikesekiirgust kui ka maapinna soojuskiirgust, mille tagajärjel õhutemperatuuri kõikumised vähenevad.
4) Õhutemperatuuri vertikaalsuunalise muutumise alusel on atmosfäär jagatud neljaks sfääriks. Igat sfääri iseloomustab temperatuuri kindlasuunaline muutumine.

• Troposfäär - kõige alumine atmosfääri kiht, kus paikneb valdav osa (ligi 80%) õhkkonna massist. Troposfääris toimub temperatuuri järkjärguline langemine keskmiselt 6oC kilomeetri kohta. Troposfäär on 10-15 km paksune kiht ning seal leiavad aset kõik peamised ilmastikunähtused.
  

Tropopaus - troposfääri kohal paiknev õhukiht, kus temperatuur kõrguse kasvades ei muutu.

• Stratosfäär - troposfääri kohal asuv atmosfäärikiht (keskmiselt 15-50km kõrgusel), kus temperatuur kõrguse suurenedes kasvab ja kus paikneb suurem osa osoonist. Stratosfäär moodustab u. 20% atmosfääri massist.
  

Osoonikiht - osoon neelab peaaegu täielikult päikeselt tuleva UV-kiirguse, mille tagajärjel õhk soojeneb. Osoonikihi olemasolu tagab elu püsimise maakeral, sest liigne UV-kiirgus kahjustab organismide kudesid , mõjudes seega surmavalt.

• Mesosfäär - 50-85km kõrgusel paiknev atmosfäärikiht, kus temp. langeb kõrguse kasvades väga kiiresti. Enam osooni pole ja õhk on sellisel kõrgusel juba üsna hõre.
  
• Termosfäär - kõige ülemine atmosfäärikiht, kus õhk on väga hõre ja temp. kõrguse kasvades tõuseb. Termosfäär läheb sujuvalt üle planeetidevaheliseks ruumiks. Atmosfääri ülemist piiri on võimatu määrata. Tinglikult võib õhkkonna paksuseks lugeda 1000km.
  

5) Päikesekiirgus - päikeselt lähtub elektromagnetilinekiirgus, mille lainepikkus jääb vahemikku 0,1-4 mikromeetrit. päikesekiirguse spekter jaotatakse kolmeks peamiseks lainealaks:

• Silmaga nähtav laineala - kõige suurem hulk kiirgust, ligi 56%.
  
• UV-kiirgus - osakaal päikesekiirguses on ligi 8%. See põhjustab inimestel päevitust, mis liialdamise korral mõjub tervisele kahjustavalt (nahavähk).
  
• Infrapunane kiirgus - 36% kogu kiirgusest. Inimese silm ei näe, kuid inimese keha tunneb soojuskiirgusena.
  

6) Päikesekiirguse muutumine atmosfääris - atmosfääri läbides päikesekiirguse hulk väheneb. Osa kiirgust peegeldub pilvedelt tagasi kosmosesse, osa neeldub atmosfääri ja muundub soojusenergiaks. Maapinnale jõuab umbes pool atmosfääri sisenenud päikesekiirgusest. Osa kiirgust jõuab otse maapinnani, teine osa aga hajub pilvedes ja jõuab maapinnani ilma kindla suunata hajuskiirgusena. Otsekiirguse osakaal on suur päikesepaistelise ilma korral, pilves ilmaga aga jõuab maapinnale üksnes hajuskiirgus . Otse- ja hajuskiirgus kokku moodustuvad kogukiirguse.
Suurem osa maapinnale jõudnud päikesekiirgusest neeldub, mille tagajärjel aluspind soojeneb. Teine osa peegeldub atmosfääri tagasi. Mida tumedam ja niiskem on aluspind, seda suurem on neeldunud osa ja väiksem peegeldunud osa. Kõige enam kiirgust - üle 90% - peegeldub tagasi värske lume pinnalt. Sel juhul on aluspinna albeedo ehk tagasipeegeldunud kiirgusse suhe pinnale langenud kiirgusesse 0,9 või üle selle.
7) Kiirgusbilanss (maapinnas neeldunud ja maapinnalt lahkunud kiirgusvoogude vahe) - on aluspinnale (mullale, veele , lumele, taimkattele) langenud ja sealt lahkunud kiirguste vahe. Eristatakse positiivset kiirgusbilanssi ja negatiivset kiirgusbilanssi. Positiivse kiirgusbilanssi korral kiirgab aluspind atmosfääri rohkem soojuskiirgust kui ta Päikeselt ja atmosfäärist juurde saab; see toimub harilikult öösel. Negatiivse kiirgusbilanssi korral aga vastupidi; see toimub harilikult päeval. Tervikuna on maailma kiirgusbilanss tasakaalus.
8) Efektiivne kiirgus - maa soojuskiirguse ja atmosfääri vastukiirguse vahe. Tavaliselt on see positiivne, s.t. et maapind annab rohkem soojuskiirgust ära kui atmosfäärilt vastu saab.
9) Osooniaugud - on katkend osoonikihis ehk päikeselaigud. Kui esinevad osooniaugud on maakera avatud märgatavalt kõrgenenud UV-kiirguse tasemele . Peamisteks osooni lagundavateks aineteks on freoonid .
10) Kasvuhooneefekt - üldiselt normaalne klimaatiline protsess mille juures osa maapinnalt peegeldunud päikesekiirgust ei pääse enam atmosfäärist välja. Seoses CO2 konsentratsiooni suurenemisega atmosfääris tekib olukord kus järjest rohkem päikesekiirgust peegeldub maale tagasi ning seega tõuseb ka temperatuur. Selle tulemusena hakkab sulama jää poolustel ja veetase tõuseb, samuti mõjuvad klimaatilised muutused elusloodusele. Kasvuhoonegaasid on CO2, CH4, N2O, O3 jne, samuti aerosool (kokku üle 40).
Tuul ja õhuringlus
11) Õhurõhu territoriaalsed erinevused põhjustavad õhu horisontaalse liikumise - tuule.
12) Gradientjõud - paneb õhu liikuma. Gradientjõud on tekkinud õhurõhkude erinevusest, on suunatud kõrgema rõhuga alalt madalama rõhuga ala suunas.
13) Coriolisi jõud - inertsjõud, mis tekib Maa pöörlemisel ja mõjub liikuvale kehale põhjapoolkeral liikumise suunast 90o paremale ja lõunapoolkeral vasakule. Põhjapoolkeral kalduvad selle jõu mõjul liikuvad kehad, st õhk ja vesi, oma liikumise suunast paremale, lõunapoolkeral vasakule. Coriolisi jõud on maksimaalne poolusel ja puudub ekvaatoril.
14) Hõõrdejõud - maapinnalähedases, kuni 1 km kõrguses õhukihis mõjutab tuule liikumist. Hõõrdejõu tulemusena tuule kiirus maapinna kohal väheneb ja tuule suund muutub.
15) Tuulenihe - tuule suuna kuni 30-kraadiline erinevus kõrgemate õhukihtide ja maapinnalähedase tuule vahel.
16) Globaalne õhuringlus e. atmosfääri üldine tsirkulatsioon - suuremõõtmeline õhuvoolude suhteliselt püsiv süsteem, mille järgi toimub õhumasside ümberpaiknemine maakeral. Nende õhuvooludega kantakse suuri soojuse ja niiskuse hulki ühest piirkonnast teise.
17) Mitu asjaolu muudavad kogu maakera hõlmava õhringluse keerukaks:

• Coriolisi ja hõõrdejõud - muudavad õhu liikumise suunda.
  
• Ulatuslike mere- ja maismaa-alade erinev soojenemine ja jahtumine , mis mõjutab kõrg- ja madalrõhualade paiknemist ning õhu liikumist.
  
• Kõrged mäestikud.
  

Tänu päikesekiirguse tsonaalsele jaotusele ning mere ja maismaa ebaühtlasele soojenemisele on ka õhurõhk vöönditi erinev. See määrab omakorda valitsevale tuulte ja tsonaalse jaotuse maakeral. Mõlemal poolkeral on neli kõhurõhuvööndit. Ekvatoriaalsel alal on õhurõhk naaberaladest madalam, umbes 30. laiuskraadil valitseb kõrgrõhuvöönd, 60. laiustel on keskmine õhurõhk jälle madalam ja polaaraladel kõrgem. Ekvaatorilähedased alad saavad palju päikesekiirgust. Õhk soojeneb tugevasti ja hakkab tõusma, mille tagajärjel kujuneb püsiv madalrõhuala. 30. laiuskraadideni jõudes on õhk juba sedavõrd jahtunud , et hakkab laskuma, tekitades alumistes õhukihtides kõrgrõhuala. Laskuv õhk soojeneb ja muutub kuivemaks, põhjustades nendel laiuskraadidel pidevalt kuivad ja päikesepaistelised ilmad. Maapinnalähedases õhukihis liigub osa laskunud kuivast õhust ekvaatori , teine osa suuremate laiuste kui madalama õhurõhuga alade suunas.
18) Pasaadid - Püsivalt ekvaatori poole puhuvad tuuled. Kalduvad oma liikumissuunast Coriolisi jõu tõttu kõrvale, tekitades põhjapoolkeral kirdepassaadid ja lõunapoolkeral kagupassaadid.
19) Mussoonid - 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. Esinevad peamiselt Lõuna-Aasias. Mussoonset tsirkulatsiooni põhjustab ookeani ja mandri ebaühtlane soojenemine ja jahtumine.
Polaaraladel on domineerivaks õhuvooluks idavool, mis maapinna lähedal Arktikas on enam kirdest, Antarktikas aga kagust, eemale pooluse kohal olevast tugevast kõrgrõhkkonnast. Eesti ilma kujundajatest tuleks kõigepealt nimetada Islandi miinimumi, mis põhjustab meil pehme ja sajuse talveilmastiku, ning Assoori maksimum, mille mõjul esineb meil suvel eriti palavaid ja päikesepaistelisi ilmu . Pakaselised talveilmad on tingitud Grööni või Siberi maksimumi mõjust.
Õhumassid, frondid , tsüklonid
20) Õhumass - õhumassiks nim. tohutu suurt õhu hulka, mis on kujunenud ühesuguse aluspinna kohal ja millel on sarnased omadused (temperatuur, niiskus). Kui õhumass liigub teistsuguse aluspinna kohale, hakkavad tema omadused muutuma . Soojema aluspinna kohale liikunud õhk hakkab soojenema ja külmema pinna kohal õhk jahtub. 21) Maakeral tuntakse järgmisi peamisi õhumasse:

• Arktiline õhk (AÕM) - külm ka kuiv (Põhja-Jäämere jääväljade kohal).
  
• Parasvõõtme mereline õhk (PÕMm) - niiske, talvel soe, suvel jahe (Parasvöötmes ookeani kohal).
  
• Parasvõõtme kontinentaalne õhk (PÕMk) - kuiv, talvel külm, suvel soe (Parasvöötme mandri kohal).
  
• Troopiline mereline õhk (TÕMm) - niiske ja palav (ookeanide kohal kõrgrõhuvööndis ja passaattuulte vööndis).
  
• Troopiline kontinentaalne õhk (TÕMk) - kuiv ja palav (troopiliste kõrbede nt Sahara kohal).
  
• Ekvatoriaalne õhk (EÕM) - palav ja niiske (Ekvaatori lähedases madalrõhuvööndis nii ookeanide kui mandrite kohal).
  
• Antarktiline õhk - külm ja kuiv (on kujunenud mandrit katva jääkilbi kohal (maakera kõige külmem piirkond)).
  

22) Frondid - kitsad eraldusvööndid kahe erinevate omadustega õhumassi vahel. Soojemat ja külmemat õhumassi eraldav front kujutab endast läbilõikes pigem frontaalpinda, kus ülevalpool on soojem ja allpool külmem õhk. Frontaalpind lõikub maapinnaga väikese nurga all. Frontide puhul on oluline meelde jätta, et sooja frondi puhul on sajuala frondi ees, külma frondi korral aga taga. Sõltuvalt frondi liikumisest on võimalik eristada järgmisi frondi tüüpe:

• Statsionaarne e. 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 alla.
  

23) Soe front - on atmosfäärifront, mis tekib, kui soe õhumass liigub külma õhumassi suunas ja tõuseb üles (tibutab lausvihma).
24) Külm front - on atmosfäärifront, mis tekib, kui külm õhumass liigub sooja õhumassi suunas ja soe õhk tõuseb üles külma õhu peale. Frondi liikumisega kaasneb paduvihm äikesega.
25) Tsüklon ehk madalrõhuala ehk madalrõhkkond - on ümbritsevast atmosfäärist madalama õhurõhuga ala. Kujunevad tavaliselt välja frontidel ookeani kohal. Talvel kaasneb tsükloniga pehme, suvel aga jahe ilm.
26) Antitsüklon e. kõrgrõhuala e. kõrgrõhkkond - on ümbritsevast õhkkonnast suhteliselt kõrgema õhurõhuga ala. Antitsükloni keskmes on õhurõhk kõrgem ja langeb äärte suunas. Talvel on ilm pakaseline ja suvel päikeseliselt soe.
27) Lõunatsüklonid - Vahemere või Musta mere piirkonnas tekkinud tsüklon, mis on liikunud põhja suunas ning millega kantakse kuuma ja niisket troopilist õhu suurtele laiustele.
28) Troopilised tsüklonid e. orkaanid e. taifuunid - kõige kohutavamad ilmastikust tingitud loodusõnnetused.Võimsad õhukeerised palavvöötmes. Läbimõõt on keskmiselt 1000 km. Tuuled on äärmiselt tugevad, mõnikord isegi üle 100 m/s.
29) Tornaado - kuni mõnesajameetrise läbimõõduga vertikaalse telje ümber pöörlev väga tugev õhukeeris (Põhja-Ameerika preeriavöönd).
30) Tromb - põhimõtteliselt samad kui tornaado, kuigi väiksemate mõõtmetega (läbimõõt mõnikümmned meetrit).
31) Vesipüks - mere kohal esinevad väiksemad õhukeerised.
32) Tuulispask - mõnemeetrise läbimõõduga tuulekeeris.
33) Äike - võimas sädelahendus pilvedes või pilvede ja maapinna vahel. Äikesepilved ulatuvad läbi troposfääri. Pilve tipp võib küündida 10 km kõrguseni. Jaotatakse kaheks:

• Õhumassisisesed - tekivad tugevate konvektsioonivoolude tagajärjel sama õhumassi sees. Esinevad peamiselt pealelõunasel ajal.
  
• Frontaaläike - esinevad koos külma frondiga. Seda tugevam, mida suurem on õhutemp. erinevus kahel pool fronti, mida suurem on tõusva õhu niiskusesisaldus ja mida kiiremini liigub front edasi. Ei sõltu kellaajast.
  

Õhku saastavad ained - satub atmosfääri nii inimtegevuse tagajärjel (autode heitgaasid , tööstused jne) kui ka looduslikul teel.
34) Peamisteks õhku saastavateks aineteks on: väävliühendid, eriti SO2; lämmastikühendid (NO, NO2, ammoniaak ); süsinikühendid (vingugaas CO, süsihappegaas CO2); aerosool ehk tahked osakesed.
Õhu saastumise tagajärjel väheneb atmosfääri läbipaistvus ja maapinnale jõuab vähem päikesekiirgust. Samas neelab saastunud õhk rohkem maa soojuskiirgust ja takistab maapinna jahtumist. Kõige rohkem kahjustab õhu saastumine inimese hingamiselundeid.
35) Happevihm - happelise reaktsiooniga sademed, mis tekivad atmosfääri saastamise tagajärjel õhku paiskunud gaasiliste väävel- ja lämmastikoksiidide lahustumisel veepiiskades. Happevihmade tagajärjel on Euroopas mägedes hävinud ulatuslikul alal okaspuumetsi.
36) Vulkaanipurse - selle tagajärjel kandub atmosfääri kõige enam tahket materjali. Eriti palju paiskub õhku väävli ühendeid. Vulkaaniline tuhk võib atmosfääri läbipaistvust vähendada väga olulisel määral. Katastroofilise vulkaanipurske korral lendab terve vulkaanikoonus maa sisejõudude toimel vastu taevast, siis kandub tahke materjal isegi stratosfääri (Tambora 1816, Krakatau 1889).
37) Inversioon - olukord, kus kõrgemal asuvas õhukihis on temp. kõrgem kui madalamas õhukihis. See takistab õhu edasise tõusmise.
Rahvusvahelised lepingud atmosfääri ja kliima kaitseks: Rio de Janeiro ÜRO keskkonna- ja arengukonverents (1992), Kyoto protokoll (1998).
← Globaalse õhuringluse skeem