Voda v atmosferi

8/17/2019 Voda v atmosferi

http://slidepdf.com/reader/full/voda-v-atmosferi 1/22

7. VODA V ATMOSFERI

7.1 KROŽENJE VODE V ATMOSFERI- Voda v atmosferi: vodna para (vlaga), oblaki, megla, padavine.- Agregatna stanja vode in procesi prehajanja iz

enega v drugo agregatno stanje:

Sublimacija: Neposreden prehod iz trdnega v plinasto stanje.Depozicija: Neposreden prehod iz plinastega v trdno stanje.Evaporacija (izhlapevanje): Proces prehajanje vode v plinasto stanje pri temperaturi, ki je

nižja od vrelišča (odvisna od: insolacije, temperature, vlažnosti zraka, hitrosti vetra).Kondenzacija: Zgoščevanje vodne pare v vodne kapljice (vodo).

Zmrzovanje: Prehajanje vode v trdno agregatno stanje.Taljenje: Prehajanje vode iz trdnega agregatnega stanja (ledu) v tekoče stanje.

Shematski prikaz prehajanj vodemed razli č nimi agregatnimi stanji



Hidrološki cikel (Vodni krogotok)

- 97 % vse vode na Zemlji je v oceanih, 2 % jo je v Antarktičnem inGrenlandskem ledenem pokrovu, 1 % jo kroži v hidrološkem ciklu.

- Hidrološki cikel: Kroženje vode med Zemljinim površjem in atmosfero zaradievaporacije in transpiracije vodne pare z vodnih in kopnih (poraščenih)

površin, sproščanja le-te v atmosferi s kondenzacijo in odlaganja na površju spadavinami.

- Transpiracija: Proces izhlapevanja vode skozi površino živih organizmov (pore, listnereže).

- Evapotranspiracija: Izguba vode z Zemljinega površja zaradi evaporacije in transpiracije.

Hidrološki cikel



Vlažnost zraka

- Delež vodne pare od vseh sestavnih delov atmosfere se zelo spreminja sčasom in prostorom: od 0 % (hladen, suh zrak v arktičnih predelih pozimi), do4-5 % (vroči, vlažni predeli ob ekvatorju).

Specifična vlažnost zraka

- Razmerje med maso vodne pare in maso vlažnega zraka (gH2O / kgzraka).- Uporabljamo za opis vlažnosti velikih zračnih gmot (ekstremno hladen in suh

arktični zrak pozimi – 0,2 g/kg; ekstremno vlažen in vroč ekvatorialni zrak – 18g/kg).

- Topel zrak lahko vsebuje veliko več vodne pare kot hladen – pomembno zarazumevanje razporeditve padavin na profilu od ekvatorja do pola.

Odvisnost med temperaturo

zraka in specifi č no vlažnostjo

Profil specifi č ne vlažnosti in

temperature zraka od ekvatorja dopola



Temperatura rosišča- Način prikaza vsebnosti vlage v zraku: Ustrezno nižja temperatura, pri kateri

postane vlažni zrak s količino vlage, ki jo ima, nasičen.- Z nadaljevanjem ohlajanja se začne proces kondenzacije (zgoščevanje vodne

pare v kapljice).

- Vlažen zrak ima višjo temperaturo rosišča kot suh zrak.

Relativna vlažnost zraka- Razmerje med dejansko in nasičeno vlago pri dani temperaturi (v %).- Spreminjanje RV zraka:

- s pridobivanjem / izgubo vodne pare (počasi)- s spreminjanjem temperature zraka (z nižanjem temperature se povečuje

RV in obratno)

Spreminjanje RV zraka zaradi

segrevanja zraka

Dnevni hod RV zraka,temperature in temp. rosiš č a



Adiabatni proces

- Proces, pri katerem zrak ne izmenjuje toplote z okolico, vendar sespremenijo njegova temperatura, tlak in prostornina:

→ Adiabatno segrevanje zraka (Segrevanje zraka brez izmenjave toplote z

okolico pri njegovem spuščanju).

→ Adiabatno ohlajanje zraka (Ohlajanje zraka brez izmenjave toplote z okolico prinjegovem dviganju: Del zraka je toplejši od okoliškega – zaradi neuravnoteženegavzgona se za č ne dvigati – zaradi dviganja prihaja v podro č ja vse nižjega tlaka – serazpenja, zaradi č esar mu pada temperatura ).

- Adiabatno ohlajanje zraka privede do nasičenosti z vodno paro, kondenzacije

in padavin (Ni oblaka brez dviganja zraka !).

Shematski prikaz adiabatnegaohlajanja pri dviganju zraka, insegrevanja pri grezanju zraka



- Suhi adiabatni gradient (nenasičena adiabata): 1 0C/100 m- Vlažni adiabatni gradient (nasičena adiabata): 0,5 0C/100m

(Z ohlajanjem pod temperaturo rosišča pride do kondenzacije in sproščanjalatentne toplote, zato je stopnja ohlajevanja nižja)

Proces adiabatnega ohlajanjazraka



Oblaki

- Oblak: Zgoščene vodne kapljice, ledeni kristalčki in drugi trdni delci, kotsklenjena koprena vidni v višjem delu atmosfere.- Kondenzacijska jedra: Kristalčki soli, prašni delci premera 0,1-1 µm na katerih

poteka kondenzacija.- Premer vodnih kapljic v oblakih: 20-50 µm (0,02-0,05 mm) – lebdenje.

- Oblaki po višini:nizki (do 2 km, T do -10 0 C, vodne kapljice; stratus, nimbostratus, stratokumulus)

srednji (2 do 6 km, T -10 do -35 0 C, mešano; altostratus, altokumulus )

visoki (6 do 12 km, T pod -35 0 C, ledeni kristal č ki; cirus, cirostratus, cirokumulus)

oblaki vertikalnega razvoja - Oblaki glede na obliko:

cirus (raztrgani, perjasti)

stratus (plastoviti, slojasti)

kumulusi (kopasti)- Predpona nimbo: padavinski

Rodovi oblakov v ozra č ju



7.2 PADAVINE

- Padavina: Voda v tekočem ali trdnem stanju, ki pade iz ozračja na Zemljinopovršje (dež, sneg, sodra, toča).- Odlaganina: Izloček ledu ali vode iz vodne pare neposredno na tla ali drug

trden predmetu na tleh (ivje, slana, rosa).- Padavine: Količina vode, ki se iz ozrač ja odloži na Zemljino površje (mm, l/m2)

– zadnja stopnja v hidrološkem ciklu.

Pogoji za nastanek padavin:- Ohlajevanje zraka do temperature rosišča

- Kondenzacija in nastanek oblakov- Porast kapljic (ledenih kristalčkov) v oblaku do velikosti padavinskih kapljic in

snežnih kristalov: 0,1 do 20 µm → 100 do 5000 µm (0,1 do 5 mm*)

________________ * Največ ji premer dežnih kapljic: 7 mm. Pri tej velikosti razpadejo pri padanju na manjše

kapljice.

Oblika dežne kapljice

Relativna velikost dežnekapljice, obla č ne kapljicein kondenzacijskega

jedra



Vrste padavin glede na oblikoa. Tekoče padavine:

- Pršenje: Drobne kapljice s premerom 0,2-0,5 mm (stratusi, nimbostratusi).- Dež: Debelejše kapljice s premerom nad 0,5 mm (nimbostratus, kumulus, kumulonimbus).- Virga: Padavinski pramen pod oblakom, ki ne doseže površja (oblak je visoko, zrak pod

njim dovolj suh, da kapljice dežja izhlapijo).

b. Trdne padavine:- Sneg: Ledeni kristali vejičaste oblike (dendriti), zlepki snežnih kristalov (snežni kosmi,

snežinke), zaivljeni kristali. (stratus, nimbostratus, kumulus, kumulonimbus).- Babje pšeno: Bela okrogla zaivljena zrnca velikosti 1-5 mm.- Sodra: Ledena zrnca (do 5 mm) podobna babjemu pšenu z zunanjo lupino iz trdega ledu.- Toča: Ledena zrna več ja od 5 mm sestavljena iz več plasti (ob močnih nevihtah).- Zmrznjen dež: Dež, ki je zmrznil pod bazo oblaka, v ledeni lupini je še tekoča voda.

- Dež s snegom: Mešanica snega, dežja in talečega snega.

Virga

To č a Snežna odeja



Odlaganine (posledica kondenzacije na Zemljinem površju)

- Rosa: Vodne kapljice, ki se s kondenzacijo vodne pare iz zraka izločijo natla ali predmete.

- Zmrznjena rosa: Rosa, ki zmrzne.- Slana: Kristalčki ledu na površju,ki nastanejo z depozicijo vodne pare iz

zraka.- Ivje: Ledeni kristalčki na vejah, listih, predmetih, ki so nastali sprimrzovanjem podhlajenih vodnih kapljic megle.

Mehko ivje: Iz tankih iglic ali ploščic.

Trdo ivje: Zrnatega videza, prekrito s kristalastimi vejicami.

- Meglena moča: Plast iz megle odložene vode na tla in predmete.

Rosa



Megla

Drobne vodne kapljice (ledeni kristalčki) v prizemni plasti zraka, ki so posledicakondenzacije vodne pare in zmanjšujejo vodoravno vidnost pod 1 km.

- Gosta megla: Vidnost pod 100 m

- Zamegljenost (meglica): Vidnost med 1 in 10 km.

Vrste megle:• Radiacijska megla:- Nastane v konkavnih oblikah reliefa ob radiacijskem tipu vremena zaradi DV

sevanja in ohlajanja površja ter prizemnega sloja zraka (tudi inverzijska megla,

talna megla, kotlinska megla).- Ima tipičen dnevni hod: Nastane ponoči, najbolj gosta je ob sončnem vzhodu

(najnižje temperature), čez dan se običajno razkroji.

Princip nastanka radiacijske megle Za č etek razkrajanja radiacijske megle



• Advekcijska megla:Nastane pri dotoku toplega in vlažnega zraka nad hladno podlago (ali obratno), ko

se zrak ohladi pod temperaturo rosišča .- Obalna (morska) megla: Nastane ob dotoku toplega in vlažnega zraka nad

hladen morski tok (hladno morje) – Kalifornijska obala, Pacifiška obala v S Čilu,Namibijska obala, Z obala Avstralije, Novofundlanska obala.

- Puhteča megla: Nastane ob dotoku hladnega zraka nad toplo vodno površino(reko, jezero, močvirje) ali vlažno kopno (sveže zorana njiva). Izhlapela vodnapara se v hladnem zraku hitro kondenzira.

Obalna megla nad Koprskim zalivom

Princip nastanka advekcijske megle



- Frontalna megla: Nastane ob padavinah na topli fronti, ko pada topel dežskozi hladen zrak. Para izhlapelih kapljic se v hladnem zraku kondenzira.

- Pobočna megla: Nastane na privetrni strani poboč jij zaradi prisilnegadviganja in adiabatnega ohlajevanja zraka (orografski oblak).

- Smog (smoke+fog): Megla onesnažena s polutanti.

Princip nastanka pobo č ne megle

Smog v Londonu, 1952



Vrste padavin glede na nastanek

Delitev padavin glede na vzrok za dviganje zraka: orografske, konvekcijske infrontalne (ciklonske) padavine.

Orografske padavine- Padavine, ki nastajajo zaradi prisilnega dviganja vlažnih zračnih gmot ter

njihovega posledičnega ohlajanja in kondenzacije vodne pare na privetrni stranigorskih pregrad.

- Padavinska senca: Aridno območ je

ali območ je z zmanjšano količino padavin

na zavetrni strani gorskih pregrad.

Shematski prikaz nastankaorografskih padavin



Vpliv značilnosti reliefnih pregrad na padavine:- Ozke pregrade običajno ne zadoščajo za oblikovanje maksimuma oblačnosti in

padavin (pomembna je masivnost).- Vetrovi lahko povzročijo premaknitev padavinskega viška nekoliko na

zavetrno stran pregrade.- V srednjih GŠ je višek padavin v gorovjih ob zahodnih obalah kontinentov na

višini 2000-2500 m (padavine izvirajo iz stratusov), nad 3000 m se količinapadavin z višino zmanjšuje.- V gorovjih tropskega in subtropskega pasu je višek padavin med 700 in 2500 m

(padavine izvirajo iz kumulusov), višje je padavinska in poselitvena inverzija.- Zaradi izgube vlage na prvih reliefnih pregradah je namočenost naslednjih

pregrad v srednjih GŠ manjša, višek padavin je tudi v nižjih nadmorskih višinah.

Reliefni in padavinski profil č ez Južni otok (NovaZelandija, 43 0 JGŠ) s prevladujo č imi zahodniki.



Konvekcijske padavine- Padavine, ki nastanejo zaradi dviganja od površja segretega zraka v višje

plasti ozrač ja. Segreti zrak se zaradi manjše gostote od okoliškega zraka dvigav obliki mehurjev (termalov) in se pri tem ohlaja. Ko doseže raven kondenzacije,začno nastajati kumulusni oblaki, iz katerih se lahko izločajo padavine.

- Do močnih konvekcijskih padavin (plohe, nevihte) prihaja v nestabilnemozračju (zelo topel in vlažen zrak, velik vertikalni temperaturni gradient).

- Konvekcijske padavine malih razsežnosti: Posamezne konvekcijske celicenad kopnim v topli polovici leta srednjih in visokih GŠ (20 do 50 km2) ali nadmorjem v hladni polovici leta.

- Konvekcijske padavine velikih razsežnosti: Oblačni in padavinski sistemi

obsega več 1000 km2 v območ ju ITCZ v nizkih GŠ.

Shematski prikaz nastankakonvekcijskih padavin



Frontalne (ciklonske) padavine- Padavine, ki nastanejo vzdolž front pri prehodu ciklonov v srednjih in visokih

GŠ.- Padavine na topli fronti: Dolgotrajnejše in manj intenzivne padavine zaradi

manjšega nagiba frontalne ploskve in počasnejšega drsenja toplega zraka nadhladnega.

- Padavine na hladni fronti: Kratkotrajnejše in intenzivnejše padavine (nevihtnipojavi) zaradi podrivanja klina hladnega zraka pod toplega in hitrega dviga inohlajanja le-tega.

Shematski prikaz nastankafrontalnih padavin



7.2.1 Globalna razporeditev padavin

Trajanje, intenzivnost, količina in prostorska razporeditev padavin so povezani zdejavniki in procesi, ki privedejo do nastanka oblačnosti:

- Geografska širina: Zmanjševanje količine padavin z naraščanjem GŠ.

- Splošna cirkulacija atmosfere in potek regionalnih in lokalnih vetrov:Vlažno območ je znotraj ITCZ; vlažni monsuni.

- Ciklonska aktivnost in poti depresij: Vlažni pas ob Z obalah kontinentov vsrednjih GŠ.

- Razporeditev anticiklonov: Sušni predeli v območ ju grezanja in divergencezraka pri tleh.

- Razporeditev morja in kopna: Vlažnejši oceanski (morski) in sušnejšikontinentalni predeli (še posebej globoko v notranjosti kontinentov in zaobsežnimi gorskimi pregradami).

- Potek gorskih pregrad: Več ja namočenost gorovijzaradi orografskih padavin (izrazito, če pregrada

poteka pravokotno na smer dotekajočih zračnih gmot).

Idealiziran prikaz odvisnosti padavinskih

obmo č

ij od globalne razporeditve zra č

negatlaka in splošne cirkulacije atmosfere.



Prostorska slika razporeditve padavin

- Izohiete: Črte, ki povezujejo kraje z isto količino (višino) padavin.- Območja z veliko padavinami (nad 2000 mm letno): tropski pas (Amazonskakotlina, Gvajansko in Brazilsko višavje, Gvinejski zaliv, Kotlina Konga, Indonezijsko otoč je,Filipini); gorovja ob Z obalah kontinentov v srednjih GŠ (SZ obala S Amerike,Skandinavsko gorovje, Alpe in Dinaridi, skrajni J del Andov, Tasmanija in J otok Nove

Zelandije, gorovja v Monsunski Aziji (Zahodni Gati, Arakansko gorovje, Cejlon, Himalaja).- Območja z malo padavinami (pod 250 mm): območja subtropskih anticiklonov(JZ ZDA-S Mehika, Atakama, Sahara-Arabski polotok- Iran-Tarska puščava; Kalahari,Namibijska puščava, osrednja Avstralija); kontinentalni predeli za gorskimi pregradami(V predgorje Skalnega gorovja, srednje azijske puščave, Patagonija); polarni predeli.

Padavinska karta sveta



Značilnosti padavin v nizkih GŠ- Večinoma so posledica konvekcijskih procesov (še posebej v ekvatorialnem

pasu).- Pogoste so obilne kratkotrajne padavine (tudi več kot 100 mm pad./ uro).- Ekvatorialni padavinski režim: med 100 S in 100 JGŠ, velika namočenost vseh

mesecev (nad 1500 mm letno), dva viška (zenitalni položaj Sonca, dva nižka.- Tropski padavinski režim: 10 do 200 S in J GŠ, 500 do 1500 mm padavin

letno, izrazit višek po zenitalnem položaju Sonca, sušno obdobje ob nizkemSoncu.

- Monsunski padavinski režim: JV Azija, zaledje Gvinejskega zaliva; 1500 donad 3000 mm letno, izrazit višek v času poletnega monsuna, obilne padavinekot posledica součinkovanja konvekcije in orografije.

Monsunski tip pad. režima Ekvatorialni pad. režim Tropski pad. režim



Značilnosti padavin v srednjih GŠ- Večina padavin je vezana na depresije in fronte (ciklonske padavine).

- Padavinski sistemi zajamejo velika območja, padavine so manj intenzivne.- Letna količina padavin 500 do 1500 mm, več ob gorskih pregradah ob Z obalah

kontinentov; količina padavin je precej variabilna.- V poletnem času prihaja do konvekcijskih padavin (tudi zelo intenzivnih).

- Subtropski (mediteranski) padavinski režim: 30 do 400 S in JGŠ(Sredozemlje, Z obale kontinentov), frontalni višek pozimi, sušna doba poleti(vpliv subtropskih anticiklonov).

- Celinski padavinski režim: celinski predeli srednjih GŠ (40 do 650 S in JGŠ),višek poleti (konvekcijske in frontalne pad.), nižek pozimi (suhi anticikloni).

- Oceanski padavinski režim: oceani in Z obale kontinentov v srednjih GŠ,celoletna namočenost, višek v začetku zime (povečana ciklogeneza zaraditoplega morja, nižek poleti.

Celinski pad. režim Mediteranski pad. režim Oceanski pad. režim



Značilnosti padavin v območjih z malo padavinami- V subtropskih in polarnih predelih je malo padavin zaradi odsotnosti

mehanizmov dviganja zraka (obilne padavine nad oceani v subtropih, če pridedo dviganja zraka).

- V polarnih predelih je premalo vlage v zraku zaradi nizkih temperatur.

- Aridni padavinski režim: območ ja grezanja zraka med 20 in 400 S in JGŠ

(subtropske puščave), izredno nizka količina padavin (0 do 250 mm letno),padavine so naključne.

- Polarni padavinski režim: nad 650 S in JGŠ, pod 300 mm padavin letno,padavine posledica okludiranih front

Polarni pad. režim Aridni pad. režim

Voda v atmosferi

Documents

Transcript of Voda v atmosferi