Üldine meteoroloogia ja klimatoloogia (0)

Üldine meteoroloogia
Meteoroloogia uurib atmosfääris ja tema piirpindadel (maa-õhk, vesi-õhk) toimuvaid protsesse.
1.Sissejuhatus. Meteoroloogia ajalugu
Vana-aja meteoroloogid
Aristoteles – „Meteorologica” 4 köidet , 384-322 e.m.a
Theophrates- u 300 e.m.a, „Vihma, tuulte, tormide ja ilusa ilma märgid”
Hippokrates - u 400 e.m.a, „Õhud, veed ja kohad”
Meteoroloogia harud.
Füüsikaline meteoroloogia – atmosfääri optika , aktinomeetria, atmmosfääri keemia, atmosfääri dünaamika, atmosfääri elekter piirkihi füüsika
Dünaamiline meteoroloogia
Sünoptiline meteoroloogia
Agrometeoroloogia
Lennunudusmeteoroloogia
Meremeteoroloogia
Biometeoroloogia, sateliidimeteoroloogia
Maa orbiit , maismaa ja mere jaotus.
Maa orbiit – elliptiline orbiit, lähim kaugus jaan (147,1 km), suurim kaugus juulis (152,2 km). Maa liigub afeelis aeglasemalt kui periheelis, st p- poolkera suvi 2-3 päeva pikem kui l-poolkeral
Maismaa 29%, meri 71%. P-poolkera maa: 39% ja vesi:61%, L-poolkera maa:19% ja vesi:81%
Atmosfääri koostis, ulatus.
Keemilised lihtained
Muutlikud gaasid
Lämmastik 78,08% (kõdunemine toodab, bakterid kasutavad)
Veeaur 0-4%
Hapnik 20,95% (taimed toodavad)
CO2 0,036 365 ppm
Argoon 0,93%
Metaan CH4 0,00017 1,7 ppm
Neoon 0,0018%
Lämmastikdioksiid N2O 0,3 ppm
Heelium 0,0005%
Osoon O3 0,04 ppm
Vesinik 0,00006%
Osakesed 0,000001 ppm
Kesnoon 0,000009%
CFC 0,00000002 ppm
Kõige kõrgemal esinevad atmosfäärilisest nähtustest virmalised (1200 km), atmosfääri mass 5,3x105 tonni, maakera kogumassis miljondik, vesikonna massist 1/250.
Ookeanis on 50 korda enam CO2 kui atmosfääris
Õhurõhu muutus kõrgusega.
Õhurõhk ja tihedus kahanevad kõrgusega eksponentsiaalse seaduse järgi: keskmisel iga 16 km muutub õhk 10 korda hõredamaks
Atmosfääri stratifikatsioon ( troposfäär jne)
Troposfäär – meteoroloogiliste protsesside toimumise koht, temp kahaneb tõustes (-6´C/km)
tropopaus – troopikas temo -80´C, mujal -55´C
Stratosfäär – kihilsus, õhk ei segune, temp kasvab kõrgusega u 50 km´ni, seal 90%
atmosfääriosoonist, viimastel aastakümnenditel jahtub
- stratopaus – 50 km´l, keskmine temp 0`C lähedal
Mesosfäär – temp kahaneb, helkivad ööpilve (jäärkristallidest)
Mesopaus – suvine 80-85 km kõrgusel, talvine temp -75´C, suvine -130´C
Termosfäär – temp. Kasvab kuni 200-300 km, virmalised
2. Soojus . Kiirgus
Energia, temperatuur, soojus.
Ilma ja kliimaga seotud energia saadakse Päikeselt ( kiirgusenergia ).
Mehaaniline , eletromagnetiline, soojus-, keemiline ja tuumaenergia
Energiat ei saa luua ega hävitada, ta muutub ühest oleust teise.
Õhutemp on keskmise kineetilise energia mõõt, iseloomustab õhu aatomite ja molekulide keskmist kiirust ( soojas õhus liiguvad kiiremini).
Soojus on energia, mis kantakse ühelt objektilt teisele nende vahelise temp erinevuse tõttu
Temperatuuri skaalad.
Fahrenheit 1714.a
Celsius 1742 .a
Thompson ( lord Kelvin )
Erisoojus.
On soojushulk , mida vajatakse aine 1 grammi temp tõstmiseks 1 kraadi võrra
Latentne soojus.
Latentne e varjatud soojus. Aurumisega kanseb kiirem jahtumine . Kondenseerumisega kaasneb soojenemine.
Sublimatsioon – tahkest otse gaasilisse
Depositsioon – gaasilisest otse tahkesse
Soojuse ülekande viisid.
Kondusktsioon – soojuse ülekanne molekulilt molekulile, soojemalt külmemale
Advektsioon – õhu ja vedelike liikumine
Konvektsioon – sooojuse ülekanne vedelikes (vesi,õhk)
Päikesekiirgus, lainepikkused.
Lainepikkuse kahanedes energia kasvab.
Päikesekiirguse lainetel on nii magnetilised kui elektrilised omadused – elektromagnetilised lained
Solaarkonstant.
Kiirguse pindtihedus (intensiivsus) atmosfääri ülemisel piiril kiirtega risti oleval pinnal
1367 W/m2
Optilise kiirguse jaotus.
Ultraviolettkiirgus 0,003-0,4 nanomeetrit
Nähtav valgus 0,4-0,7
Lähedane infrapuna 0,7-1.5
Keskmine infrapuna 1,5-6
Kauge infrapuna ( soojuskiirgus ) 6-300
Stefan -Boltzmanni seadus.
Absoluutselt musta keha kogukiirgusvõime on võrdeline tema absoluutse temperatuuri neljanda astmega.
Wieni seadus.
Absoluutselt musta keha domineeruv lainepikkus on pöördevõrdeline keha Kelvini temperatuuriga (mida kõrgem on keha temp, seda lühema lainepikkusega on keha kiirgus)
Maksimaalse energia lainepikkused (Päike, Maa).
Päike 6000`K 0,45 nanomeetrit
Maa 288´K 10 nanomeetrit
Kiirguste jaotus (otsene, hajus jne).
Peegeldunud kiirgus, Otsene kiirgus, Neeldunud kiirgus, Hajuskiirgus , Hajumine
Albeedo .
Albeedo on mingi pinna valguse peegeldumise näitaja. See kujutab endast suhet pinnalt peegeldunud ja pealelangeva valguse vahel.
Värske lumi: 75-95%, paksud pilved : 60-90%, õhukesed pilved: 30-50%, jää: 30-40%, liiv: 15-45%, Maa (koos atmosfäärgia): 30%, rohi: 10-30%, vesi: u 10%, mets: 3-10%
Millest sõltub UV-kiirgus
Päikese kõrguse horisondist, stratosfääri osooni hulgast, aerosoolist troposfääris, troposfäärse osooni hulgast ja vertikaalsest jaotusest, pilvisusest, aluspinna peegeldumisomadusest
UV-indeks
On seotud eketiivse süsteemi kiiritustiheduse skaalaga ühikutes mW/m2. Väärtused ei sõltu nahatüübist. Nõrk 1-3, keskmine 4-6, tugev 7-8, 9-10 väga tugev, mägedes ja ekvatoriaalses vöötmes 15-20
Kiirgusbilanss .
Keha poolt neelatud ja keha poolt kiiratud kiirguste vahe. Atmosfääri ülipiirile saabub igas sekundis 342 dšauli
Atmosfääri “aken”
8,5-12,5 nanomeetrit
Laseb osa soojuskiirgust siiski maailmaruumi – aken on nagu “praokil”. Õnnetuseks aga atmosfääri koostisse kuuluvad kasvuhoonegaasid , nagu süsihappegaas , metaan jt, neelavad samas lainepikkuste vahemikus, sulgevad osaliselt atmosfääri akna ja takistavad soojuskiirguse lahkumist maailmaruumi. Sellest siis nimetus kasvuhooneefekt . See on normaalne looduslik nähtus. Kahjuks suurendab inimtegevus atmosfääri kasvuhoonegaaside sisaldust. Fossiilsete kütuste põledes paiskub õhku süsihappegaas CO2. Metaan CH4 eraldub riisipõldudelt, metsaalustes lagunemisprotsessides ja loomade väljaheidetest. Naerugaasi N2O paiskavad atmosfääri tehased.
3. Sesoonsed ja ööpäevased temperatuurid
Aastaajad .
Astronoomilised (20.03, 21.06 jne)
Meteoroloogilised ehk kalendrilised (näit, suvi: VI-VIII jne)
Klimaatilised (suvi: ööpäeva keskmine temp suurem kui +13`, kevad/sügis +5-+13 ja talvel vähem kui +5
Fenoloogilised – seotud taimede ja loomadega (nt: kevad: lehed lehtuvad, toomingav õitsevad jne)
Aastaaegade teke.
Aastaaegade vaheldumist ja Päikeselt saadava soojushulga muutumist põhjustavad 3 asjaolu koos:

• Maa tiirlemine ümber Päikese (356 p 6 h ja 9,98 s)
  
• Maa pöörlemine ümber oma telje ( 23 h 56 min 4,1 s)
  
• Maa telje kallakus (23o 27')
  

Päeva pikkused eri laiustel .
päikesekiirte langemisnurk suur, päevad pikad
päikesekiirte langemisnurk väike, päevad lühikesed
Maakera soojusbilanss.
Tervikuna on Maa kiirgusbilanss tasakaalus, st, et kogu juurdetulev ja lahkuv kiirgushulk on võrdsed. Piirkonniti on kiirgusbilansid erinevad. Palavvöös on soojenemine suures ülekaalus, polaaraladel toimub tugev jahtumine. Õhu liikumine ja hoovused ühtlustavad Maa temperatuuri.
Konkreetses kohas maapinnale langeva päikesekiirguse hulk sõltub koha geograafilisest laiusest (Päikese kõrgusest horisondil , öö ja päeva pikkusest), pilvisusest, aluspinna omadustest.
Tuule ja kõrguse mõju temperatuurile
Kui juurdetulev energia ületab lahkuvat energiat, siis õhutemperatuur tõuseb
Inversioon .
Inversioon on meteoroloogiline nähtus, mille korral kõrgemates õhukihtides on temperatuur (vastupidi normaalsele olukorrale) kõrgem kui madalates.
Võitlus öökülmadega.
Soojaõhu korstan, õhukeerised puude kohal, puude piserdamine
Millest sõltub koha temperatuurirežiim.
Laiusest, maa ja vee suhtest , hoovustest, koha kõrgusest
Tuule-külma indeks
näiv temperatuur, omane elusorganismidele
4. Optika
Silm ja nägemine.
Kepikesed – kui ainult, siis must-valge nägemine
Kolvikesed – värvide tajumine piirkonnas 0,4-0,7 nanomeetrit
Valge valgus – kui kõik lainepikkused jõuavad kolvikesteni peaaegu võrdse intsesiivusega
Tähed, külmemad kui Päike – näivad punasemad, soojemad – sinisemad
Punased objektid näivad punasena, sest nad neelavad kogu nähtava valguse peale punase jne
Mustad pinnad neelavad valgust kogust nähtavas spektri piirkonnas ja ei peegelda seda
Nähtava valguse hajumine.
Kui näeme taevas valget optilist nähtust, on tegemist valguse peegeldumisega, kui värvilist, siis valguse murdumisega veepiiskades või jääkristallides või difraktsiooni väga väikestel udupiiskadel
Õhu molekulid – 0,0001-0,001 nanomeetrit Rayleigh ´ hajum
Aerosoolid – 0,01-1,0 nanomeetrit
Pilvepiisad – 10-100 nanomeetrit (geomeetriline hajumine, valged pilved)
Kiirguse läbilase, peegeldumine , hajumine, sõltuvus pilve paksusest
1000 m paksuse pilve puhul neeldub ja peegeldub kogu kiirgus.
Vertikaalselt langevast valgusest peegeldub tagasi 3%, 80´ all vertikaali suhtes langenud valgusest pool tgasi.
Taevas näib sinine, sest õhumolekulid hajutavad nähtavat valgust paremini lühematel lainepikkustel.
Hajumine õhu molekulidel – sinine valgus nähtavad valguse hajumine veepiiskadel, valget värvi pilved
Sinine põuavine mägedes on tingitud sinise valguse hajumisest äärmiselt väikestel osakestel
Selektiivse hajumise tõttu näib päike horisondil oranž või punane, keskpäeval aga valge
Kiirguse hajumine (Rayleigh’ ja Mie hajutamine).
Osakesed palju väiksemad pealelangeva kiirguse lainepikkusest – Rayleigh’ hajumine. Violetset kiirgust hajutatakse 16 korda enam punasest /
OOsakesed samas suurusjärgus pealelangeva kiirguse lainepikkusega – Mie hajumine
Refraktsioon.
Päikest näha ekvaatoril u 2 minutit enne tõusu
Refraktsiooni tõttu võrdpäevasuse aegadel päev tegelikult pikem 12 tunnist
Kiirguse murdumine tihedamaks keskonnas (refratsioon) sõltub aine tihedusest, kaotadest kiirust ja
kaldub normaali suunas.
Miraaž . Halod , tarad jne
Pühasära e oreool – kastesel rohul, kastepiisad võimendavad tagasipeegeldust (vaadates päikesekiirtega samas suunas, näeme ainult päikese käes olevaid rohulibleisd, kaugemad alad varjus )
Brockeni viirarstus e koletis – vari udul, hõre udu tõusva või loojuva päikesega
Tähede vilkumine – valgus läbib palju erineva tihedusega õhukihte
Roheline kiir – päikeseloojangul/tõusul refraktsiooni mõjul sinist ja violetset kiirgust paintutatakse enim, punast vähem. Kestab umbes sekundi
Ülemine miraaž – kaugemal olevad asjad tunduvad õhus olevat (soe õhk üleval , külm all)
Alumine miraaž – kaugemal olevas asjad tunduvad tagurpidi olevat( soe õhk all, külm üleval)
Fatamorgaana – õhutemp., suureneb kõrgusega alguses aeglaselt, siis kiiresti ja lõpuks aeglustub
Päikesesammas – kaheksatahulised horisontaalsed jääkristallid, peegeldus vaid kristallide alaküljelt põhjast
Halo (22´ ja 46`) – jääkristallid, mis peegeldavad ja murravad valgust nagu klaasprisma, taevad õrnad ja kõrged pilved, lähenemas soe front , tulemas soe õhumass,
Seniidilähedane kaar – tagurpidine kaar
Tara – taevas keskmise kihi pilved, kõrgrünkpilved
Valguse irisatsioon - valguse difraktsioon Ac servades
Irisatsioon – pilev pool-läbipaistvad
Glooria – sarnaneb tarale, tekkemehanism lähedasem vikekaarte korduvate kaarte tekkele
5. Niiskus
Vee eri olekud .
Vedel, gaasiline, aur
Sublimatsioon – jääst auruks
Veest auruks – aurustumine (evaporatsioon)
Aurust veeks – kondenseerumine
Küllastumine – kui ajaühikus vette tagasisattuvate molekulide hulk muutub võrdseks sealtväljuvate molekulide hulgaga
Aurumist soodustab kõrgem t° ja tuul
Kondenseerumist soodustab madalam t°
Kondensatsioonituumakesed
Hüdroloogiline tsükkel .
Kui kogu atmosfääris olev vesi kondenseeruks ja sajaks maale, oleks veekihi paksus maakeral 2,5 cm. Aastas aurub ookeanidelt 448 700 km³, mandritelt 62 400 km³ vett. 15% aurub mandreilt, 85% ookeanidelt
Absoluutne niiskus.
Absoluutne niiskus a – veeauru hulk grammides 1 m³-s õhus
Absoluutse niiskuse hulk grammides 1 m³-s õhus +16°C juures on arvuliselt võrdne veeauru partsiaalse rõhuga mm Hg).
Segunemissuhe.
Segunemissuhe = veeauru mass / kuiva õhu mass (g/kg)
Eriniiskus.
Õhu eriniiskuseks s nimetatakse veeauru hulka grammides 1 kg niiske õhu kohta.
Eriniiskus on õhumassi väga püsiv omadus ja ta muutub vaid siis, kui toimub veeauru kondenseerumine või täiendav aurumine
s = 622 x e/p (g/kg) p – õhurõhk
Partsiaalrõhk.
Üldine rõhk õhuhulgas ( parcel ) on võrdne individuaalsete gaaside rõhkude summaga (Partsiaalrõhu Daltoni seadus)
Üldrõhk= 1000 mb, N2 - 780 mb, O2 210 mb, veeaur 1% 10 mb
Küllastav veeaururõhk on rõhk, millega veeauru molekulid mõjuvad, kui õhk on veeaurust küllastunud antud temperatuuri juures
Relatiivne niiskus
Relatiivne niiskus = absoluutne niiskus/ küllastav niiskus x 100 (%)
Väljendab suhet %-des ruumühikus oleva niiskuse hulga ja sama ruumühikut küllastava niiskuse hulga vahel, kusjuures õhutemperatuur ja rõhk jäävad muutumatuks.
Relatiivse niiskuse muutmise viisid:
1) õhu veesisalduse muutmine
2) õhu temperatuuri muutmine
Kui õhu temperatuur jääb konstantseks,
siis veeauru sisalduse vähendamine vähendab tegelikku veeauru rõhku õhus ning kahandab suhtelist õhuniiskust. Kui õhu t° kasvab, suureneb küllastav veeaururõhk samuti, mis suurendab õhu veeauru mahtu. Konstantse veeauru hulga puhul suhteline niiskus kahaneb. Kui veeauru kogus õhus ei muutu, siis õhu temperatuuri kasv vähendab suht. niiskust; õhu temperatuuri kahandamine suurendab seda
Küllastusvajak, kastepunkt .
Küllastusvajak d on antud temperatuuril õhku küllastava veeauru rõhu ja õhus tegelikult oleva veeauru rõhu vahe: d = E – e
Kastepunkt τ (tau) on temperatuur, mille juures õhus olev veeaur õhku küllastaks (kui t° langeb kastepunktini, tekib taimedel kaste)
Täiesti niiske õhu (udu) korral kastepunkt võrdub õhutemperatuuriga d näitab, kas suht. õhuniiskus on kõrge või madal
Polaaralal on suhtel . niiskus suur, kõrbes on kastepunkt kõrgem, õhk sisaldab rohkem veeauru
Stressiindeks
6. Pilved
Kaste, hall. Jäide, kiilasjää.
Jahedatel vaiksetel hommikutel t° langeb kastepunkti lähedale – kaste
Kaste (dew) – kondenseerunud vee tilgakesed rohul, esemetel, maapinnal, kui õhu t° ei lange alla 0°C
Külmunud udu “külmapunkt” frost point
Keskmistel laiustel kaste annab 12–50 mm vett!
Gaasilisest olekust tahkesse – tahkumine (deposition)
Hall (hoarfrost) – Tekib selgetel öödel, kui õhutemp langeb alla 0°. Kristalliline sade rohul ja mujal, ka lumepinnal
Jäide ( glaze , glazed ice, freezing rain) – läbipaistev või poolläbipaistev kiht puuokstel, rohukõrtel ja muudel esemetel. Moodustub allajahtunud vihmast , uduvihmast, udust, võib kaasneda ka lörtsiga. Õhutemp tavaliselt +1 - +3°, üksikuil juhtudel kuni -10°C
Kiilasjää (glazed ice) – jääkiht maapinnal, mis moodustub analoogiliselt jäitega
Härmatis .
Teraline härmatis (soft rime) – Tekib õhutemp-l –3 kuni -7°. Ladestus tekib puuokstele, traatidele, rohukõrtele uduse tuulise ilmaga. Sade kristallideta.
Kristalne härmatis (white frost) – tekib külma ilmaga tuulevaikuse või nõrga tuulega , kui õhutemp on alla -7°. Tekib sublimatsiooni teel – ladestuses on nähtavad kristallid
Kondensatsioonituumakesed.
Ka tavalisel päeval õhk sisaldab 1000 kuni 150 000 osakest
Väga väikesed nn Aitkeni tuumakesed‹ 0,2 μm
*tööstuslinnades üle 1 miljoni osakese cm³
Osakesed võivad olla hügroskoopilised (ookeanisoolad) või hüdrofoobsed
Udude liigid.
Udu kui nähtega on tegemist, kui õhu suure niiskusesisalduse tõttu väheneb horisontaalne nähtavus alla 1000 m. Nõrga udu puhul on nähtavus 500-999 m, mõõduka udu puhul 200 – 499 m, tugeva udu puhul alla 200 m
Sünoptilise päritolu järgi jaotatakse udud:
Frontaalsed
Õhumassi-sisesed - tekivad jahtumisel, tekivad auramise tagajärjel
Jahtumisel tekivad:
Radiatsiooniudud - Tekivad selgetel tuulevaiksetel öödel, kui maapind tugevasti jahtub, tavaliselt sügiseti, kõrgus tavaliselt mõnikümmend meetrit, horisontaalnähtavus halb, taevas ja pilved hästi nähtavad. Soode, rabade, järvede kohal, lohkudes. Suurlinnades, kus palju tolmu ja suitsu, ka nn oru-udud
Advektiivsed - Tavaliselt külmal aastaajal mererannikul, kui lumega kaetud aluspinnale saabub soe õhk. Tekib igal kellaajal , tuul 3 kuni 15 m/s. Vertikaalne nähtavus väike, sulab kokku pilvedega. Ookeanidel, kus erineva soojusega hoovused kohtuvad (Newfoundlandi rannik )
radiatsioonilis-advektiivsed - kahe teguri koosmõju:
1) Soe õhk valgub külmale aluspinnale ja jahtub
2) Jahtumise tagajärjel tekib õhumassi sees kondensatsioon ja udu
Nõlvade udud – õhk hakkab mööda nõlva tõusma ja jahtub
Pilved
Pilvede klassifikatsioonid ajast, kui mõisteti, et pilved tekivad veeauru kondenseerumisel
J.B. Lamarck (etaažid)
Luke Howard , 1802- 1803 ettekanne pilvede klassifikatsioonist (3 põhiliiki – Cirri, Cumuli, Strati) . Goethe , Kämtz.
1879 : Hildebrandssoni klassif. – atlas
1896: atlases 28 värvipilti
WMO pilveatlaseid 7 väljaannet
Pilvede klassifikatsioonid. (pilvede konspekt kõrvale!)
Cirrus – kiud, niidid
Cumuli – rüngad
Strata – kiht
Translucidus – läbipaistvad
Opacus – mitteläbipaistvad
Fractus – rebenenud
Castellanus – tornjad
Humilis – väikesed
Undulatus-lainjad
Incus – alasi
Lenticularis- läätsekujulised
Floccus – topilised
Jaotus kõrguse järgi (4)
Ülemise kihi pilved: aluse kõrgus 6 – 10 km (Ci – 7-10, Cs, Cc – 6-8 km)
Keskmise kihi pilved: (Ac, As) 2 – 6 km
Alumise kihi pilved: 0,1 – 1,5 km (St – 0,1 – 0,7 km, Sc – 0,6 – 1,5 km)
Konvektsioonipilved: 0,4 – 1,5 km ( Cb – 0,4 – 1,0 km)
pilvede hulk e pilvisus, selle määramine.
Pallides – 1 pall on 1/10 taevalaotusest
Oktantides ( okta ) ehk kaheksandikes
Täispilves – 8 oktanti
Eraldi määratakse üldine pilvede hulk ja alumiste pilvede hulk (8/5)
7. Stabiilsus. Sademed
Adiabaatilise protsessi mõiste.
Adiabaatilise protsessi all mõistetakse sellist gaasi oleku muutust, mille juures vaadeldaval gaasil puudub soojusvahetus ümbrusega
Viies gaasi väiksemale rõhule, paisub gaas ja teeb välise rõhu ületamiseks paisumistööd.
See töö on toimunud gaasi siseenergia kulul.
Adiabaatilised protsessid etendavad atmosfäärifüüsikas tähtsat osa: pilvede teke, atmosfääri kihistuse tasakaaluolekud
Adiabaatilise gradiendi all mõistetakse temperatuuri langust ühe pikkusühiku kohta vertikaalsihis
Kuiv- ja märg-adiabaatiline gradient .
Kuivas ja küllastamata õhus temperatuur langeb tõustes 1 kraad /100m γa= 1°/100m
Edasisel tõusmisel temp langeb ja tekib küllastatud olek, algab kondenseerumine. Temp. langeb, kuid mitte nii palju kui küllastamata õhus – veeauru kondenseerumisel vabanev soojus jääb vaadeldavasse õhumassi ja vähendab paisumisest tingitud temp langust
Märgadiabaatiline gradient – yam = 0,5–0,6 °/100m
Stabiilne atmosfäär
Atmosfäär on stabiilne, kui erinevused tõusva õhuhulga ja ümbritseva õhu vahel on väikesed,
Temperatuur langeb kõrgusega, kui alumised õhukihid jahtuvad : öine kiirguslik jahtumine
külm advektsioon, õhk liigub külmale aluspinnale
Labiilne atmosfäär
Kui õhutemp kiiresti suureneb kõrgusega
Kui tõusev õhk muutub külmemaks (tuuled toovad külmemat õhku – külm advektsioon)
või aluspinna-lähedane õhk soojemaks:(päeval maapind kuumeneb, soe advektsioon, õhk liigub soojemale aluspinnale)
Indiferentne atmosfäär
Kõikides kihtides on sama temperatuur ja tihedus
Kui küllastatud õhus on ümbritseva õhu temp gradient võrdne märja õhu gradiendiga
Sademed:
Pilvepiiskade teke
1)Põrke- (koagulatsiooni) teooria, nn soojadest pilvedest,
2) jääkristallide (Bergeroni) teooria, nn külmades pilvedes
Allajahtunud piisad (-10° juures, vaid 1 jääkristall miljoni veepiisa kohta, alles 7600m kõrgusel (-40°) vaid jääkristallid!)
Jäätuumakesed (isegi bakterid)
Vihmapiiskade langemiskiirused.
Pilvede hajutamine.
Schaefer, Langmuir 1940 – kuiv jää (CO2)
Vonnegut 1947 – hõbejodiid
Lumi hajutab päikesekiirgust paremini kui vihmapiisad, seetõttu näivad pilved tumedamatena ülalpool sulamispiiri
Piiskade kuju.
Sademete liigid.
Vihm – piisa diameeter üle 0,5 mm
Uduvihm (drizzle) - alla 0,5 mm
Virga – vihmajooned
Lörts, lobjakas – vihma ja lume segu (sleet –Inglismaal, mitte USAs))
Rahe – (hail) jäätükid üle 5 mm
Lumekruubid – snow pellets alla 2 mm
Jääkruubid – ice pellets –kuni 3 mm, põrkuvad maas
Lume-vee ekvivalent .
Värske lumi 10:1 (10 cm lund = 1 cm vett)
Märg lumi – 6:1 (hiliskevadel ka 2:1)
Sademetemõõtjaid
8.Õhurõhk. Tuuled
Õhurõhk.
Õhurõhuks nimetatakse ühele pinnaühikule mõjuva õhusamba raskust.
p = F / S
Õhurõhu ööpäevased muutused.
Õhurõhu ööpäevased muutused
a) keskmistel laiustel sõltub suurte õhumasside liikumisest
b) troopikas atmosfääri korrapärastest muutustest (termilised looded )
Torricelli katse.
Galileo assistant, hiljem Ferdinand II õukonna filosoof ja matemaatik Torricelli eksperiment .
“Me elame õhuookeani põhjas” (50 miili?)
Elavhõbe - baromeeter .
Elavhõbe on 13,6 X tihedam kui vesi. Veebaromeeter peaks olema üle 10 m kõrge
Pascali katse (Puy de Dome’i mäel 1467 m 1648. a.: all 28 tolli, ülal 24 2/3 tolli)
Atmosfääri mass 8,28 x 1018 naela ( Pascal ), tegelik mass 11,6 x 1018 naela
Normaalrõhk .
760 mm Hg – tähendab 760 mm kõrguse elavhõbedasamba rõhuga võrdset õhurõhku 45° geogr . laiusel merepinna kõrgusel ja 0 °C juures.
760 mm Hg = 1013 ,25 mb e. hPa = 1 atm
1 mb = 0,75 mm Hg
Õhurõhu väärtusi.
Maailma rekordid :
Agata , 1968: 1083,8 mb
Taifuun Tip, 1979:
870 mb
Eesti rekordid: Tallinn 1060,3 mb
Väike-Maarja 936,0 mb
Gaasi oleku võrrand.
Rõhk = temperatuur x tihedus x const p – mb T° – Kelvin C – 2,87
P ~T x ρ p-rõhk, ρ – tihedus. T – temp ρ ( kr. roo)
Gaasi rõhk on võrdeline tema tihedusega muutumatu temp juures, pV=RT
Õhuvoolu mõjutavad jõud.
Gradientjõud
Coriolisi jõud
Tsentrifugaal - (tsentripetaal)jõud
Hõõrdumisjõud
Tuult iseloomustavad suurused.
Tuult iseloomustavad: suund, kiirus, puhangulisus, tuulte suunad
Beauforti skaala.
Briisid.
Coriolisi jõud.
Sõltub Maa pöörlemisest, laiusest ja objekti kiirusest.
Liikuvad kehad kalduvad põhjapoolkeral paremale, lõunapoolkeral vasakule
Geostroofiline tuul.
puhub piirkihist kõrgemal, sirgjooneliselt piki isobaare (lihtsaim tuule juht)
Õhurõhu gradient.
Õhurõhu gradient. Gradientjõud on see, mis paneb tuule puhuma
PG = rõhu erinevus / vahemaa
Gradientjõud on suunatud madalama rõhu poole, isobaaridega risti
Tuulelained.
Sõltuvad:
Tuule kiirusest
Ajast, kaua tuul püsivalt ühest suunast puhub
Vee sügavusest
25 m/s tuul 2600 km pikkusel teel – 15 meetrine laine
Buys-Ballot’ seadus.
kui vaadata pärituult, siis jääb madalrõhkkond vasakule, kõrgrõhkkond paremale
Maapinna konaruste mõju tuulele.

Tasase pinna ja stabiilse õhumassi puhul on vertikaalne segunemine minimaalne

Ebatasase maapinna ja ebastabiilse atmosfääri puhul on õhu segunemine suur
Maapinna-lähedast tuule kiirust mõõdetakse 10 m kõrgusel!
Takistuste mõju ulatus.
Takistuse mõju ulatus 25 x takistuse kõrgus, minim. tuule kiirus 4 x takistuse kõrgus!
Mussoonid .
Katabaatilised tuuled.
külm tuul laskub lumiselt nõlvalt
Föön jt kohalikud tuuled.
föön
Tolmukurat
Purgaa (buran) – Siberis (Venemaal) puhuvad tugevad külmad tuuled
Pampero – Argentinas puhuv külm tuul
Boora - Novorossiiskis puhuv külm puhanguline tormituul
Afgaanlane – Kesk-Aasias puhuv tolmutormi tuul široko ( scirocco ) – soe tuul vahemeremaades
Samuum, hamsin kuumad kõrbetuuled Aafrikas
9. Tuuled (globaalne tsirkulatsioon )
Globaalse õhuringe põhjus, “eesmärk”.
Õhu liikumise põhjus – maapinna ebaühtlane soojenemine -
Et ühtlustada Maa soojusbilanssi, transporditakse soojust ekvaatorilt pooluste poole ja külma õhku poolustelt ekvaatori suunas
1-ja 3-rakuline tsirkulatsioon.
Gradientjõud, mida põhjustab temperatuuri ja selle kaudu päikesekiirguse ebaühtlane jaotus, Mandrite ja ookeanide ebaühtlane jaotus, Maakera pöörlemine (Coriolisi jõud)
Üherakuline tsirkulatsiooni mudel: Maa on ühtlaselt veega kaetud, päike on ekvaatori kohal, Maa ei pöörle (Hadley rakk )
Kolmerakuline mudel: Hadley rakk kuni 30°, Ferreli rakk (30 - 60°), polaar -rakk
Maa ühtlaselt veega täidetud,
Tuulte tsonaalne jaotus.
Troopikas, so. lähistroopiliste kõrgrõhuvööndite ja ja ekvaatori vahel idakaartetuuled
Parasvöötmes, s.o. lähistroopilise kõrgrõhuvööndi ja lähisarktilise madalrõhuvööndi vahel läänekaartetuuled
Polaaraladel idakaartetuuled
Keskmised õhurõhkkondade paiknemine jaanuaris ja juulis.
Jaanuaris
Juulis
Miinimumid: Islani , Aleuudi
Maksimumid: Assoori , Havai ,
Aasia, Põhja-Am, Põhja-Kanada, Grööni ,
Vaikse ookeani lõunaosa , Lõuna-Atlandi, India ookeani lõunaosa, Antarktika
Miinimumid: Lõuna-Aasia, Põhja-Am, Islandi ja Aleuudid (nõrgad)
Maksimumid: Assoori, Havai, Grööni, Arktika, Lõuna-Atlandi,
Vaikse ook. Lõunaosa, Antarktika
Jugavoolud.
50-100 m/s 10-15 km kõrgusel Subtroopilise antitsükloni kohal subtroopiline jugavool ; polaarfrondi kohal polaarfrondi jugavool. Suvel India, Aafrika ja Kagu-Aasia kohal tekib nn troopiline ida-jugavool
Hoovused.
ENSO.
*El Niño – Lõuna-Ameerika läänerannikul merevee soojenemine
*La Niña – eelmise vastasfaas (külmem!)
*1930. aastatel Gilbert Walker – Vaikse ookeani ida- (Tahiti) ja lääneosas (Põhja-Austraalia) kõiguvad õhurõhud vastasfaasis
*ENSO soe episood – õhurõhkude vahe ida ja lääne vahel väheneb, idatuuled nõrgenevad
*XX saj. 23 El N ja 22 La N. Tugevamad El Niño: 1982-83 ja 1997-99 ( orkaan Mitch 1998 La Niña)
(*Jäämäe vedamine. Al Nino Californiast).
ENSO indeksi ( kompleksne suurus) muutused ajas. >1 – El Niño, 17 m/s), väikseim Tracy, 1974 50 km
Kestvaim: orkaan/taifuun John 31 päeva 1994
Pikim teekond : John (1994) – 13 000 km