Loovtöö ilmavaatlus (0)

Tamsalu Gümnaasium
Teele Kaldaru ja Helena Zarubin
8.klass
ILMAVAATLUS
Uurimistöö
Juhendajad: Krista Tomson,
Kaia Kauts

Tamsalu 2014

SISUKORD

SISSEJUHATUS
1. TEOREETILINE OSA
1.1 Ilm, ilmaprognoosid, ilmavaatlused
1.2 Sademed, sademete liigid, Eesti keskmised
1.3 Tuul, keskmised ja maksimumid Eestis
1.4 Temperatuur, keskmised ja maksimumid Eestis
1.5. Õhuniiskus, keskmised Eestis
2. METOODIKA
3. TULEMUSED JA JÄRELDUSED
KOKKUVÕTE
KASUTATUD KIRJANDUS

1. Sissejuhatus

Käesolev uurimistöö kannab pealkirja „Ilmavaatlus“. Teema valiti, kuna uurimistöö koostajaid huvitab, milline on Tamsalu ilm.
Käesolev uurimistöö koosneb sissejuhatusest, kolmest peatükist ja kokkuvõttest. Esimesed peatükis tuuakse välja erinevad ilmategurid, seletatakse ära mis on ilm, ilmaprognoosid ja ilmavaatlused. Tuuakse välja erinevad sademete ja tuulte liigid ning Eesti keskmised ja maksimumid. Iseloomustatakse temperatuuri ja õhuniiskust.
Teises peatükis kirjeldatakse töö valmimist. Seletatakse mida, millal ja millega mõõdeti.

2.Teoreetiline osa

2.1. Ilm, ilmaennustamine, ilmavaatlused

Ilm on Maa atmosfääri hetkeseisund, kusjuures enamasti peetakse silmas just atmosfääri alumist osa ehk troposfääri, kus kujuneb suurem osa atmosfäärinähtustest. Ilma määravad parameetrid ehk muutujad on õhutemperatuur, õhurõhk, sademed, õhuniiskus jne.
Ilma tuleb eristada kliimast , mis on mingile piirkonnale omane pikaajaliste mõõtmiste alusel kindlaks tehtud ilmade keskmine režiim. Ilm on seevastu tundide või päevadega muutuv õhkkonna seisund teatud konkreetses paigas. Rääkida saab ka ilmastikust, mis on mingile konkreetses paikkonnas olnud ilm lühema aja, näiteks päeva, nädala, kuu, aasta jne jooksul. Ilma ei saa kunagi päris täpselt ennustada, sest muutujaid (loetletud ülal) on liiga palju ja need pole kõik teada või kui on, siis mitte piisava täpsusega.
Atmosfäär on Maad ümbritsev kihilise ehitusega õhukest (lämmastiku, hapniku, argooni, süsihappegaasi ja teiste gaaside ning veeauru segu), mis liigub vastavalt Maale (pöörleb ja tiirleb). Kõik meteoroloogilised nähted leiavad aset atmosfääris, eriti selle alumises osas troposfääris. Maa atmosfäär on 1000-2000 km paksune. Atmosfäär jaotatakse altpoolt lugedes järgmiselt: troposfäär, stratosfäär, mesosfäär ja ionosfäär (ja eksosfäär). Atmosfäär püsib planeedi läheduses gravitatsiooni tõttu, sest molekulide liikumine ei suuda ületada vähemalt maapinna lähedal paokiirust, mis on vajalik planeedilt jäädavalt lahkumiseks.
Meie igapäeva ilm tekib troposfääris. Troposfäär on atmosfääri alumine osa, kus asub suurem osa õhkkonna üldmassist ning mille üldiseks tunnuseks on temperatuuri langus kõrguse kasvades. Olenevalt laiusest ja aastaajast ulatub troposfäär 7-18 km kõrgusele. Troposfäär on madalam talvel ja poolustel ning kõrgem troopikas ja suvel.
Ilmaennustamine on teaduse ja tehnika rakendus , mille eesmärgiks on kindlaks teha (prognoosida)  atmosfääriseisund mingiks teatud ajaks teatud kohas või piirkonnas.
Et ilma ennustada, selleks tuleb koguda hulk infot ja sünoptilisi lisainformatsiooni. Materjalide valik sõltub sellest, mida ja mis eesmärgil soovitakse prognoosida. Väga oluliseks on muutunud atmosfääri modelleerimine . Praegu on ilmaennustamisel igapäevaelus fundamentaalne roll.
Ilmaprognoosi koostatakse ilmavaatluste põhjal riiklikus või äriasutuses meteoroloogia meetmete kasutamisel . Eestis tegeleb ilma ennustamisega Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituut (EMHI). Inimesed, kes ilma prognoosivad, on sünoptikud.
Ilmavaatluse liigid on mõõtmised maapinnal, aeroloogilised mõõtmised ja kaugsondeerimine.
Maapealsete meteovaatluste ajalugu ulatub aastasadadesse ja mõõtmiseks kasutatud instrumendid on arenenud renessansiaegsetest mõõteriistadest tänapäevaste automaatilmajaamade ja elektrooniliste anduriteni. Informatsiooni kogutakse tuule, päikesekiirguse, sademete, temperatuuri, niisukse, rõhu, pilvede ja nähtuste kohta.
Aeroloogias uuritakse maalähedases õhukihis toimuvaid protsesse. Selleks mõõdetakse atmosfääri parameetreid erinevatel kõrgustel ehk uuritakse atmosfääri vertikaalset profiili. Selleks kasutatakse raadiosondi ja pilootpalli.
Kaugseire on oma olemuselt info hankimine eemalasetsevate objektide või nähtuste kohta nendega otsest kontakti omamata nendelt lähtuva elektromagnetkiirguse abil. Kaugseire tehnikasse kuuluvad radarid , äikesedetektorid ja satelliidid .

2.2. Sademed, sademete liigid, Eesti keskmised

Sademed on atmosfäärist maapinnale langev vedel või tahke vesi. Sademed tekivad siis, kui veeaur tiheneb tilkadeks, mille läbimõõt on üle 0,4 mm, ning õhk ei suuda neid enam kanda. Olenevalt vihma iseloomust on vihmapiiskade läbimõõt 0,4 -10 mm ja langemiskiirus 1,8 - 8 m/sek. Kui tõusvate õhuvoolude kiirus on üle 8 m/sek., siis ei ole vihmasadu enam võimalik. Sademete liigid on vihm, lumi, rahe, lörts, kaste, hall ja härmatis jt.
Rahe on tahkete sademete liik, mida sajab rünksajupilvedest, kus võib äikest  olla, aga ei pruugi.  Tahkeid sademetetüüpe on veelgi ja seetõttu nimetatakse raheks kõnekeeles sageli ükskõik milliseid jäiseid sademeid. Meteoroloogias nimetatakse raheks enamasti ümaraid või ebakorrapäraseid jäätükke, mis on läbimõõdus vähemalt 5 mm. Rahe näitab, et pilves on tõusvad õhuvoolud.
Lume all mõistetakse tavaliselt sademete liiki, mis langeb pilvedest lumetähekeste või nende kogumitena. Seejuures võib lund sadada nii lauslumena, hooglumena, teralumena kui ka lume ja vihma seguna. Lumehelveste kuju sõltub nende tekketingimustest, aga ka langemisteekonnast. Pehme või sula ilmaga sajab tavaliselt palju intensiivsemalt lund ning lumehelbed on suuremad, kui külma ilmaga, sest mida madalam õhutemperatuur, seda vähem on niiskust õhus.
Härmatiseks nimetatakse valget tahket sademetekihti mitmesugustel esemetel tavaliselt maapinnast kõrgemal, kuid see võib ka näiteks lumepinnale tekkida. Eristatakse teralist ja kristalset härmatist.
Sademete maksimumiks aastas on olnud 1158 mm (1990; Nääri küla Rapla maakonnas ), kuus 351 mm (august 1987; Haanja ) ja ööpäevas 148 mm (4. juuli 1972; Metsküla Saaremaal).
Suurimaks sademete intensiivsuseks 10 minuti jooksul on registreeritud 2,3 mm/min (23. juuli 1957; Tooma ) ja 3 minuti jooksul 3,6 mm/min (samas).
Kõige kuivema kuuna on kirja läinud aga august 2002, kui mitmel pool Lõuna-Eestis sellel ajaperioodil sademeid maha ei tulnudki.
Kõige kuivemaks aastaks oli aga 1964, kui Narvas sadas aasta jooksul maha ainult 355 mm.

2.3. Tuul, keskmised ja maksimumid Eestis

Tuul on õhuosakeste liikumine atmosfääris. Tuult klassifitseeritakse selle asukoha, kiiruse, põhjustajate ja efekti põhjal. Lühiajalisi tuule kiiruse tõusmisi nimetatakse puhanguteks ning pikemalt (umbes üks minut) kestvaid tuule kiiruse tõusmisi nimetatakse pagideks. Sõltuvalt tuule tugevusest on püsivatel tuultel erinevad nimetused: briis , torm , orkaan ja taifuun . Tuul on põhjustatud rõhkude erinevusest. Keskmiseks tuule kiiruseks loetakse 10 minuti tuule kiiruse (aritmeetilist) keskmist.
Erinevatest ilmakaartest puhuvate tuulte korduvuse näitlikuks esitamiseks kasutatakse tuulteroosi. Tuule suuna mõõtmise vahendiks on tuulelipp. Tuule suunda väljendatakse kraadides või ilmakaartes.
Tuulepuhang ehk iil on äkiline tuule kiiruse tugevnemine. Seejuures loetakse nähtust tuulepuhanguks, kui tuule tippkiirus on võrreldes tuulekiiruse miinimumidega 4-5 m/s suurem. Puhangu kestus on tavaliselt alla 20 sekundi. Eriti tugevaid tuuleiile nimetatakse pagideks, mis kaasnevad eelkõige äikesega. Tuulepuhanguid saab registreerida induktsioonanemomeetriga
Orkaan on tsüklonite erivorm , mis tekib väikestel laiustel alati sooja vee kohal (veetemperatuur peab olema vähemalt 26-27°). Tuule kiirus peab orkaanis olema vähemalt 32,7 m/s (12 palli). Orkaanide eluiga on tavaliselt 5-10 päeva.
Briis koosneb kahest osast: mere- ja maabriisist. Merebriis on iseloomulik päevasele ajale, eriti pärastlõunale ja puhub veekogu poolt, mistõttu selle teke ja jõudmine rannikule on seal temperatuuri langemise põhjuseks. Maabriis on iseloomulik öisele ajale ja on merebriisist nõrgem, sageli vaevutajutav.
Tormiks loetakse (püsi) tuuli , mille kiirus on vähemalt 20,8 m/s. See tuleneb pallilisest skaalast (Beaufort'i skaala), kus tormiks loetakse tuule kiirust vähemalt 9 palli, mis võrdub 20,8-24,4 m/s.
Pagi on äkiline tuule tugevnemine, mis käib kaasas rünksajupilvedega ja seostub tavaliselt muutliku või heitliku ilmaga. Pagi korral võib tuul tõusta vaikusest 30 m/s ja enamgi mõne hetkega ja tavaliselt hiljemalt poole tunni jooksul tuul jälle nõrgeneb. Enamasti kestab pagi mõned minutid , millele järgneb vihm. Seejuures võib tuule suund muutuda ja seejärel taastuda .
Sage madal- ja kõrgrõhkkondade vaheldumine Eesti kohal põhjustab tuulist ilma ning muutlikku tuule suunda. Aasta jooksul on ülekaalus siiski edelatuuled, sagedased on ka lääne- ja lõunatuuled.
Kõige tugevam on tuul sügis- ja talvekuudel, eriti novembris, detsembris ja jaanuaris, mil tuule keskmine kiirus rannikualadel ulatub 8 m/s ning sisemaal kuni 5 m/s.
Kõige nõrgem on tuul suvel, mil keskmine tuule kiirus jääb rannikul alla 6 m/s, sisemaal aga 2-3 m/s vahemikku.
Eesti keskmine tuulekiirus mandril on 3 m/s, rannikualadel aga 5.0-7.0 m/s. Suurim mõõdetud tuulekiirus pärineb Ruhnu saarelt, kus mõõdeti 48 m/s. Kõige tuulisemaks kuuks oli detsember 1898 kui keskmiseks mõõdeti 11,9 m/s ning kõige tuulisem aasta oli 1929, kui Pakri poolsaarel saadi keskmiseks 7,9 m/s.

2.4. Temperatuur, keskmised ja maksimumid Eestis

Temperatuur on keha molekulide soojusliikumise mõõt ja see iseloomustab keha soojuslikku seisundit . Termodünaamilise temperatuuri definitsioon on, et mida kiiremini liiguvad molekulid, seda kõrgem on keha temperatuur.
Temperatuuri mõõdetakse kraadides. Igapäevaelus, tehnikas ja isegi laboratoorses praktikas mõõdetakse temperatuuri Celsiuse skaala järgi (°C). Selle skaala null on temperatuuril, kui sulab jää ja 100°C juures keeb vesi (mõlemad on võetud normaalrõhul 1013 .25 hPa).
Teadusuuringutes kasutatakse absoluutset termodünaamilist temperatuuriskaalat (Kelvini skaalat ). Selle skaala null vastab seisundile, kui kõik molekulid lõpetavad soojusliikumise, st kõige madalamale võimalikule temperatuurile. Celsiuse skaala järgi on see -273,16°C.
Ameerikas on praegu laialdaselt kasutusel Fahrenheiti skaala. Fahrenheit võttis oma skaala 0-punktiks lume ja salmiaagi segu temperatuuri (so 0°F) ja teiseks püsipunktiks inimese normaalse kehatemperatuuri (so 96°F). Fahrenheiti skaala järgi on jää sulamistemperatuur 32°F ja vee keemistemperatuur 212°F.
Kõrgeim mõõdetud temperatuur Eestis on 35,6 ºC (11.aug.1992; Võru)
Madalaim mõõdetud temperatuur Eestis on -43,5 ºC (17.jaan.1940; Jõgeva)
Kõige soojem kuu Eestis – 23.4 ºC (juuli 2010; Narva-Jõesuu)
Kõige külmem kuu Eestis - -18,0 ºC (jaanuar 1987; Narva)
Kõige soojema aasta keskmine temperatuur Eestis on 8,5 ºC (2008; Vilsandi )
Kõige külmema aasta keskmine temperatuur Eestis on 1,6 ºC (1942; Jõgeva)

2.5. Õhuniiskus, Eesti keskmised

Õhuniiskuseks nimetatakse õhus olevat veeauru. Eristatakse kahte kahte õhuniiskust - küllastunud ja küllastamata. Õhuniiskust iseloomustavad karakteristikud on veeauru rõhk, absoluutne ja relatiivne niiskus, niiskuse defitsiit, kastepunkt. Õhuniiskust mõõdetakse niiskusmõõturiga ehk hügromeetriga.
Eestis mõõdetakse suhtelist ehk relatiivset niiskust.  Relatiivse niiskuse all mõistetakse õhus oleva ja õhu temperatuurile vastava küllastava veeauru rõhu suhet, mis on väljendatud protsentides. Kuiva õhu relatiivne niiskus on 0% ja küllastunud õhul 100%. Mõnikord võib relatiivne niiskus ületada 100%. Sellist olukorda nimetatakse üleküllastuseks.
Temperatuur mängib relatiivse niiskuse puhul tähtsat rolli. Kui temperatuur tõuseb, siis relatiivne niiskus langeb.
Enamik organisme on kohandunud mingile niiskusrežiimile. Inimesele, paljudele loomadele ja ka suurele hulgale kultuurtaimedele on hästi talutav relatiivne niiskus 50 - 70 protsenti. Liiga kõrge või liiga madal relatiivne niiskus võivad neile kahjulikud olla.
Eesti ilmastik on üldiselt niiske ja väga harva langeb õhuniiskus alla 30%. Keskmine õhuniiskus Eestis on 80-83%. Kõige madalam on see keskmiselt mais (70 %) ja kõige kõrgem hilissügisel ja talve esimesel poolel, keskmiselt kuni 90 protsenti.

3. Metoodika

Kõigepealt valisime välja teema. Pärast seda püstitasime uurimisküsimuse ja otsustasime, mida ja millal mõõdame. Alustasime ka teoreetilise osa kirjutamisega. Informatsiooni selle kohta leidsime internetist.
Andmeid kogusime kokku kaks korda. Esimest korda mõõtsime 19. veebruaril. Mõõtsime UVA JA UVB kiirgust, õhutemperatuuri, tuule kiirust, õhuniiskust, pilvisust ja sademeid. UVA, UVB, tuule kiiruse, õhutemperatuuri ja õhuniiskuse mõõtsime erinevate sensoritega. Pilvisust ja sademeid vaatlesime silmadega . Teist korda mõõtsime 5. märtsil. Mõlemal korral käisime mõõtmas kolmes kohas: koolis, pargis ja staadionil. Pärast andmete kogumisi koostasime tabelid ja hiljem lisasime need ka arvutisse . Analüüsisime oma andmeid ja tegime neist järeldusi.

4. Tulemused ja järeldused

UVA kiirgus oli kõige kõrgem 5. märtsil kooli juures (8,4%) ja kõige madalam 19.veebruaril pargis (2,7%). UVB oli samuti kõige kõrgem 5. märtsil kooli juures (5,7%), aga kõige madalam 19. veebruaril pargis (1,3%). Keskmiselt oligi kõrgeim UV kiirgus kooli juures ja madalaim pargis.
Kõrgeim temperatuur oli 5. märtsil kooli juures (5,8°C) ja madalaim 19.veebruaril pargis (2,0°C). 19. veebruaril oli keskmine temperatuur 2,5°C. Veebruari kohta on see üsna soe. 5. märtsil oli keskmine õhutemperatuur 5,3°C .
Tuule kiirus oli mõlemal päeval väga väike: 0,0-0,1 m/s.
Kõrgeim õhuniiskus oli 81,99% 19. veebruaril pargis ja madalaim 53,09% 5. märtsil kooli juures. Keskmine õhuniiskus 19. veebruaril oli 78,98% ja 5. märtsil 58,75%.
19. veebruaril oli ilm väga pilves, aga 5. märtsil olid taevas kiudpilved .
Sademeid ei olnud kummalgi päeval.

5. Kokkuvõte

Tegime oma uurimistöö ilmavaatlusest. Kogusime andmeid kaks korda. Ühe korra mõõtsime veebruaris ja teine kord märtsis. Mõõtsime mingite kindlate sensoritega. Temperatuur jäi vahemikku 2,0 – 5,8°C. Tuult ja sademeid põhimõtteliselt polnudki. UV- kiirgused olid vahemikus 1,3 – 8,4%. Õhuniiskus oli vahemikus 53,09 – 81,99%. Ilm oli üldiselt pilves, kuigi märtsis olid taevas kiudpilved.
Meile väga meeldis see töö, sest saime uusi sensoreid proovida, tabeleid koostada ja ilma kohta rohkem teada saada. Kõige raskem oli teoreetilise osa kirjutamine, sest pidi palju lugema ja erinevaid mõisteid seletama. Meid juhendasid Krista Tomson ja .... . Abiks oli ka Anneli Tell.