VODA U ATMOSFERI VODENA PARA, MAGLA, OBLACI I NAOBLAKA

VODENA PARA

- važnost:

a) o količini vodene pare u atmosferi ovisi vjerojatnost pojave padalina

b) vrlo efikasno apsorbira dugovalnu radijaciju Zemlje → indirektan

utjecaj na temperaturu zraka

c) sadrži znatnu količinu latentne topline koja se kondenzacijom

oslobađa

d) jedan je od regulatora brzine isparavanja znoja iz ljudskog tijela →

indirektan utjecaj na temperaturu

- voda u atmosferi - tri agregatna stanja

- isparavanje (evaporacija) = prijelaz iz tekućeg ili krutog stanja u

plinovito → trošenje topline koja je vezana u vodenoj pari (latentna

toplina evaporacije)

- kondenzacija = prijelaz vodene pare u tekuće stanje → oslobađanje

topline (koja ulazi u atmosferske procese)

- sublimacija = prijelaz iz plinovitog stanja u kruto (na temp. ispod 00C)

→ oslobađanje topline

EVAPORACIJA

- količina isparene vode s neke površine

- mjera za veličinu evaporacije: visina isparenog vodenog sloja (mm/određeno razdoblje)

Brzina evaporacije - ovisnost o više faktora:

a) veličina površine koja isparava (veća površina - jača evaporacija);

b) temperatura (viša temp. - brža evaporacija);

c) količina vodene pare iznad površine koja isparava (suši zrak - brža evaporacija);

d) brzina vjetra iznad površine koja isparava ( jači vjetar - jača evaporacija); tlak zraka ( niži tlak - brža evaporacija);

e) količina padalina koja pada na površinu koja isparava (više padalina - manja evaporacija)

- 75-90% evaporacije otpada na dan - danju je vjetar jači, temperatura viša, niža je relativna vlaga

- transpiracija: kad biljke isparavaju vodu koju korijenjem dobivaju iz tla

- evaporacija + transpiracija = evapotranspiracija

- različite biljne formacije - različita evapotranspiracija (savane: najveća e. zbog suhoće zraka)

Oceani:

- u cjelini evaporacija je znatno veća iznad oceana nego iznad kontinenata

- maksimalna evaporacija nad oceanima: u zonama najjačeg zagrijavanja - na oko 180 N i S - izražen istodobni utjecaj temperature i vjetra - pojas pasata koji prenose vodenu paru prema ekvatoru

- uz ekvator e. je manja jer je vjetrovitost slabija i u zraku je stalno velika količina vodene pare

- s porastom geogr. širine evaporacija nad oceanima opada zato što opada

temperatura vode

- najveća područja evaporacije: tropski i suptropski Indijski ocean, tropski dio

južnog Pacifika (zbog zagrijavanja u područjima visokog tlaka); uz

atlantsku obalu Sjev. Amerike, tropski i suptropski dio srednjeg i zapadnog

Pacifika (zbog cirkulacije zraka: hladni zrak s kopna → toplije more)

Kopno:

- velika evaporacija u ekvatorskom pojasu (visoke temperature)

- tropi i suptropi: evaporacija nad kopnom opada (područja visokog tlaka,

zone velikih pustinja); izuzetak: monsunska Azija

- u umjerenim geog. širinama evaporacija se povećava jer se povećava

humidnost i vjetrovitost u vezi s ciklonskom aktivnošću

- visoke g. š. - evaporacija opada zbog stalno niske temperature (hladan

zrak - nema mnogo vodene pare)

VLAGA ZRAKA

- apsolutna, specifična, relativna

Apsolutna vlaga = broj grama

vodene pare u 1 m3 zraka

- funkcija temperature: pri

određenoj temperaturi postoji

maksimalna količina vodene

pare koju može sadržavati

određena količina zraka

- zasićenost zraka: ako se u

njemu nalazi maksimalna

količina vodene pare

- ako količina vodene pare prijeđe

maksimalnu (npr. pad

temperature) tada nastaje

kondenzacija ili sublimacija

- vodena para dolazi u atmosferu s podloge - turbulentnom difuzijom prenosi se u više slojeve

- tlak vodene pare najveći je neposredno uz podlogu

- maksimalni tlak vodene pare: funkcija temperature → godišnji hod tlaka vodene pare mora se podudarati s godišnjim hodom temperature

- hladnije i više postaje - manji tlak v.p. (manja količina v.p.)

Relativna vlaga

- veličina koja u postocima pokazuje odnos između količine vodene pare koja postoji u zraku i maksimalne količine vodene pare koju bi zrak na toj temperaturi mogao primiti da bi bio zasićen

- viša temperatura: zrak može primiti veću količinu vodene pare

- niža temperatura: obratno

- relat. vlaga (U) pokazuje stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

U = e/E x100% (e = stvarni tlak vodene pare; E = maksimalni tlak vodene pare moguć pri toj temperaturi)

- pri temperaturi zraka od 300C 30,3 g = 100%, a 9,4 g = 31%

- pri temperaturi zraka od 100C 9,4 = 100%

- relativna vlaga mjeri se higrometrom ili psihrometrom

- zasićenje zraka vodenom parom: a) zbog snižavanja temperature zraka;

b) zbog povećanja količine vodene pare bez promjene temperature i

tlaka (advekcija vodene pare)

Dnevni hod relativne vlage: obično je obratan od dnevnog hoda

temperature - najčešće je relat. vlaga najveća ujutro a najmanja poslije

podne kad je temp. najviša (izuzetak - obalna područja: kopnenjak,

zmorac)

Godišnji hod relat. vlage:

- dva tipa godišnjeg hoda: a) kontinentski (maksimum zimi, minimum

ljeti); b) oceanski (maksimum ljeti, minimum zimi ali su razlike male)

- relat. vlaga može se povećati advekcijom vlažnog zraka a da se

temperatura bitno ne mijenja → monsunski tip godišnjeg hoda relat.

vlage (maksimum ljeti usprkos višim temperaturama; moguće je jer

razlike između ljeta i zime nisu velike - advekcija nadjača utjecaj

povišene temperature)

- rosište = temperatura na kojoj zrak pri konstantnom tlaku i pri

konstantnom sadržaju vodene pare postaje zasićen vodenom parom

Raspodjela relat. vlage na Zemlji:

- u pojasu između 300N i 300S relat. vlaga veća je ljeti nego zimi - ljeto

je u većini tropa kišno (advekcija vlažnog zraka) a zima suho razdoblje

- više geogr. širine: obratno

- na kontinentima je relat. vlaga

manja ljeti nego zimi →

posljedica niske zimske

temperature

- oceani: obratno

Utjecaj grada na prostornu raspodjelu vlage:

- posredan, kroz utjecaj na temperaturu

- porast temperature od periferije prema centru → smanjivanje vlage

(osobito noću, anticiklonski uvjeti - postojanje toplinskog “otoka”)

KONDENZACIJA I

SUBLIMACIJA

Uvjeti postanka:

1. postojanje higroskopnih

čestica na kojima u zraku

počinju nastajati produkti

kondenzacije = jezgre

kondenzacije (npr. kristali

kuhinjske soli i slane kapljice

morske vode, kiseline u

kojima ima sumpora i dr.)

2. hlađenje zraka do rosišta ili

ispod njega

Temperatura zraka oC

To

čka r

osiš

ta o

C

Proces kondenzacije i sublimacije počinje:

a) ohlađivanjem Zemljine površine i prizemnog sloja zraka dugovalnom

radijacijom (nastanak rose, mraza, magle)

b) dodirom toplog zraka s hladnijom podlogom (npr. more → kopno (zimi) →

magla, stratus)

c) miješanjem zraka iz dviju zračnih masa različite temperature, ako je

vodena para u obje mase blizu zasićenja

d) hlađenjem zraka koji izdizanjem ekspandira (za taj rad troši se unutarnja

energija → nastanak oblaka)

MAGLA

- sastoji se od sitnih kapljica vode promjera 2 - 130 µm ili ledenih kristala koji su toliko lagani da lebde u zraku

- smanjuje vidljivost na 1 km i manje

- sumaglica – vidljivost do 3 km (prema nekim izvorima do 10 km)

- veličina kapljica ovisi o količini jezgara kondenzacije

- pri temp. zraka nižoj od 00C magla se sastoji od kapljica pothlađene vode

(na - 45 0C magla se sastoji samo od pothlađenih kristala)

- za nastanak magle važan je vjetar: pri noćnom ohlađivanju najpovoljniji je

slab povjetarac, a za postanak uzlazne/advekcijske magle potreban je

umjeren vjetar konstantnog smjera. Jak vjetar diže maglu pa ona može

prijeći u niski oblak stratus

- rosulja (izmaglica): padalina (oborina) istaložena vjetrom iz magle

- suha magla - jednaka veličina kapljica, ne spajaju se

- vlažna magla - različit promjer kapljica vode

- magla nastaje u uvjetima kad je relativna vlaga velika, npr. kad dođe do

smanjenja temperature (do rosišta)

Klasifikacija magla prema postanku:

a) magle zračnih masa ili magle u sklopu jedne zračne mase

b) frontalne magle - nastaju na granici dviju zračnih masa

a) Magle zračnih masa: 4 tipa

1. Advekcijski tip magle - nastaje horizontalnim premještanjem zraka iz

jednog područja u drugo, pri različitoj temperaturi podloge

- takve magle nastaju najčešće zimi u primorjima (obilje vodene pare,

veliki temperaturni kontrasti)

- 2 podtipa:

1a: magle koje nastaju advekcijom toplog zraka nad hladnu podlogu: obalna

magla, morska magla, magla tropskog zraka

1b: magle koje nastaju advekcijom hladnog zraka nad toplu podlogu: arktički

morski dim, magle nad jezerima i rijekama ujesen (optimalni uvjeti za

razvoj takve magle: u jutarnjim satima)

Advekcijska magla u Splitu, 18.11.2010.

Advekcijska magla u Zadru,

veljača 2008.

2. Radijacijski tip magle - nastaje onda kad se prizemni slojevi zraka jako ohlade u dodiru s podlogom koja se dugovalnom radijacijom noću ohladi ispod rosišta

- potrebno: slabo dnevno zagrijavanje tla (kratak dan ili oblačno vrijeme danju) i jako dugovalno zračenje noću

- tijekom dana magla se pod utjecajem zagrijavanja izdiže (stvaranje stratusa)

- takva magla genetski je vezana uz inverziju temperature (anticiklonske situacije)

Radijacijska magla

u dolini Mirne

3. Advekcijsko - radijacijski tip magle - kad vlažan morski zrak dođe nad

hladno kopno pa se ohladi dugovalnom radijacijom

4. Uzlazna ili padinska magla - kad vlažan zrak naiđe na reljefnu prepreku

- zrak se izdiže uz padinu i pri tom se adijabatički hladi (10C/100m) - na

određenoj visini započinje kondenzacija

b) Frontalne magle: nastaju na graničnoj plohi između dviju zračnih masa

(evaporacijom kapljica kiše)

Magla u Pazinu

GEOGRAFSKA RASPODJELA MAGLE

- magla najčešće nastaje iznad hladnih površina → raspodjela magle genetski je vezana uz prostornu raspodjelu relativno hladnijih prostora na Zemlji

- u cjelini, oceani i mora su maglovitiji od kopna (magle su većinom advekcijske prirode); magle su nad njima češće ljeti

- kontinenti: najčešći radijacijski tipovi magle; magle su češće zimi

- optimalni uvjeti: kontaktna područja oceana i kontinenata (velike temperaturne razlike)

Atlantski ocean: najmaglovitije područje I i JI od

Newfoundlanda → sukob tople Golfske i hladne

Labradorske struje;

- obala JZ Afrike → hladna Benguelska struja; obala

Sahare → hladna Kanarska struja; obala Patagonije

- izvantropsko područje Atlantskog oceana - česte

magle tropskog zraka

Tihi ocean: najmaglovitiji su obalni dijelovi

- obala Perua i Čilea → hladna Humboldtova struja (advekcijska magla)

- sjeverozapadni Pacifik: sukob tople Kuro Shio i hladne Oya Shio struje

- obala Kalifornije → hladna Kalifornijska struja

- više geogr. širine (Kurili - Aleuti - Aljaska) - magla tropskog zraka

- područje sukoba hladnih i toplih struja između N. Zelanda, Tasmanije i

Australije

Advekcijska magla uz obalu Kalifornije

Indijski ocean: najmanje maglovit

Kontinenti: magla je češća u hladnom dijelu godine

- planinske doline: radijacijske magle; prostrane ravnice: advekcijsko-

radijacijske magle i magle tropskog zraka; industrijske regije: gusta magla

zbog obilja jezgara kondenzacije

- čestina magle opada prema unutrašnjosti kontinenata

Utjecaj jezera na broj dana s maglom:

- ako su jezera velika, po režimu se približavaju morima

- diferencirano zagrijavanje jezerske i kopnene vode: u toplom dijelu godine

jezera su u prosjeku hladnija od susjednog kopna → advekcijske magle

(advekcija toplog zraka nad jezero); hladni dio godine: jezera su toplija od

susjednog kopna → advekcijske magle (advekcija hladnog zraka nad jezero)

- najviše magle: tamo gdje

su najveći temperaturni

kontrasti (središnji dijelovi

jezera)

- broj dana s maglom raste

s veličinom jezera i

porastom geografske širine

Magla iznad jezera Superior

Magla u srednjoj i zapadnoj

Europi:

- uzroci postanka: utjecaj blizine

mora; pretežno zapadno

strujanje; radijacijsko

ohlađivanje nižih reljefnih

dijelova (ravnice, doline)

- broj dana s maglom veći je uz

obalu mora, u prostranijim i

zatvorenijim riječnim dolinama i

nad jezerima (dominira

radijacijska magla)

- broj dana s maglom opada u

gorskim i planinskim područjima

(smanjuje se s povećanjem

visine)

U nizinskom dijelu kontinentalne Hrvatske jutarnje i večernje magle su tijekom

zimskih anticiklona redovita pojava. Nije rijetkost da se zadrže tijekom cijeloga dana

ili izdignu u nisku stratusnu naoblaku iz koje može padati rosulja opovrgavajući

uvriježeno mišljenje kako anticiklona donosi sunčano i lijepo vrijeme.

Međutim, zadnji ili predzadnji dan anticiklone, kada tlak neumoljivo počne padati

najavljujući nailazak ciklone, dolazi do potpunog razvedravanja.

Utjecaj grada na maglu:

- u prosjeku u velikim gradovima čestina magle može biti veća do 30% ljeti a čak do 100% zimi → veći broj aeropolutanata tj. jezgara kondenzacije, inverzija temperature

- maglu je teško odvojiti od smanjenja vidljivosti koje je posljedica količine polutanata (suha mutnoća) odnosno često se kombiniraju – smog

- važnost lokalnih topografskih uvjeta i onečišćenosti zraka

- veći broj dana s maglom u središtu grada nego u okolici

- veći broj dana s maglom u blizini vodene površine (rijeka, jezero)

- utjecaj magle na cestovni, pomorski i zračni promet

POSTANAK OBLAKA

- oblaci = vidljive nakupine kapljica

vode ili kristalića leda ili oboje

- jedini važan proces u prirodi kojim

se stvaraju oblaci je hlađenje zraka

u velikim dimenzijama

- za održavanje kapljica vode u zraku

potreban je određeni tlak vodene

pare; ako je manji od maksimalnog

kapljica će ispariti

- ako je tlak vodene pare negdje

između maksimalnog tlaka vodene

pare iznad leda i maks. tlaka iznad

pothlađene vode, voda iz

pothlađene kapljice evaporira a

istodobno sublimira na ledenom

kristalu

- da bi nastali oblaci potrebno je

nekoliko osnovnih uvjeta:

a) odgovarajuća količina vodene pare

b) odgovarajući broj i kakvoća

kondenzacijskih (ledenih) jezgara

c) proces koji omogućuje nastajanje

kapljica (kristalića)

- oblak koji sadržava brojne kapljice

ili/i kristale gubi prozirnost, a

obasjan sa strane ili odozgo postaje

bijel, siv ili taman (ovisno o veličini

kapljica, od kuda dolazi svjetlo,

kolika mu je debljina)

- za razliku od magle, koja nastaje u

nižim slojevima zraka i uz tlo (vodu

– ocean, jezero), oblaci nastaju u

slobodnoj atmosferi.

PODJELA OBLAKA:

- mogu se dijeliti prema: obliku, visini, postanku, posebnim obilježjima

Morfološka podjela oblaka:

Morfološki oblaci se dijele na rodove, vrste i podvrste

- rodova oblaka ima deset (glavne skupine svojstvenih oblika)

- vrste oblaka čine podjelu pojedinih rodova koja se zasniva na nekim osobinama oblika i ustroja oblaka.

- podvrste oblaka odnose se na neka svojstva oblaka kao npr. pruge padalina i pridruženi oblaci

Rodovi oblaka dobili su imena prema latinskim nazivima koji se temelje na tri skupine: cirus (vlaknast) cumulus (grudast) i stratus (slojevit), koji ujedno predstavljaju i glavne oblike oblaka + dopunske naznake: altus (visok) nimbus (kišni)

Rodovi oblaka:

cirus

cirokumulus

cirostratus

altokumulus

altostratus

nimbostratus

stratokumulus

stratus

kumulus

kumulonimbus

U tropima oblaci nastaju do 18 km, u umjerenom pojasu do 13 km, a u polarnom do

8 km visine. Neki oblaci su karakteristični samo za određene katove.

Prema visini oblake

dijelimo na:

a) visoke (Cirus,

Cirocumulus i

Cirostratus)

b) srednje

(Altocumulus,

Altostratus - može biti

i u visokom katu,

Nimbostratus - može

biti i u niskom katu)

c) niske (Stratus,

Stratocumulus,

Cumulus)

- Cumulonimbus

pripada niskom,

srednjem i visokom

katu)

Cirusi

Kumulusi i

stratokumulusi

Kumulonimbus

Klasifikacija oblaka prema postanku:

Postanak oblaka vezan je uz ohlađivanje zraka. Zrak se ohlađuje izobarički ili

adijabatički.

- izobarički: miran zrak koji se ohlađuje za vrijeme jake emisije dugovalnog

zračenja ili pri advekciji hladnog zraka sa strane.

- adijabatički: ohlađivanje zraka kad nema razmjene topline s okolinom.

S obzirom na uzroke ohlađivanja zraka razlikuje se više načina postanka oblaka

→ generička klasifikacija oblaka:

a) Orografski oblaci: nastaju pri

izdizanju zračne mase preko planina.

Dizanje je približno adijabatičko. Na

privjetrinskoj strani planine (koja je

kišovitija), na visini temperature rosišta

javljaju se oblaci, koji imaju oblik kape.

Na zavjetrenoj strani oblaci se

rasplinjuju jer se zrak prilikom

spuštanja adijabatički zagrijava, dok s

odmicanjem od planine, kao posljedica

vrtloga i valova, mogu nastati manji

zavjetrinski oblaci. Od oblaka

prevladavaju rodovi St, Cu, Ns, Ac.

b) Frontalni oblaci nastaju na granici dviju zračnih masa koje se razlikuju po

temperaturi i nekim drugim svojstvima. Koji će se oblaci razviti ovisi o brzini

dizanja, ovisnoj o tipu fronte.

c) Radijacijski oblaci nastaju ohlađivanjem

prizemnog sloja zraka zbog emisije

dugovalnog zračenja. Nastaje magla ili

stratus.

d) Oblaci termičke turbulencije ili

konvekcije nastaju u uzlaznoj zračnoj struji

koja se razvija danju iznad nehomogene

podloge. Kao posljedica izdizanja vlažnijeg

toplog zraka može doći do razvoja Cu i Cb

oblaka.

Posebne vrste oblaka predstavljaju oni koji se pojavlju u stratosferi (sedefasti

oblaci na visini 22 - 30 km) ili čak mezosferi (svijetleći noćni oblaci na 80 - 90

km visine), kondenzacijski tragovi iz zrakoplova, oblaci požara i oblaci

vulkanskih erupcija.

- oblaci se raspadaju i rasplinjuju uvijek kad je isparavanje postojećih oblačnih

elemenata, kapljica i kristala brže od stvaranja novih. U svakom se oblaku

stvaraju novi elementi u bazi dok stari nestaju na rubovima.

Oblaci nastali erupcijom vulkana Mt St. Helens,1980.

NAOBLAKA

- količina oblaka koji zastiru nebo

- kvantitativno određivanje: koliki je dio neba zastrt oblacima -

izražava se u desetinama neba (stupnjevi naoblake)

- potpuno vedro nebo = 0; nebo potpuno zastrto oblacima = 10 (ili 8);

ili: postoci zastrtog neba

- naoblaka nije jednoliko raspodjeljena - uzroci: nehomogenost Zemlje i

kompleksna opća cirkulacija atmosfere

Godišnji hod naoblake: dinamički i statički - kriterij: odnos naoblake

prema hodu padalina

a) dinamički - podudaranje količine naoblake i padalina

b) statički (inverzijski) - maksimum naoblake je u dijelu godine kada

pada najmanja količina padalina

- dinamički hod naoblake: isti atmosferski procesi uzrokuju maksimalnu

naoblaku i maksimum padalina

- inverzijski tip: maksimum naoblake je zimi (stratus) a maksimum padalina

ljeti (konvekcijski pljuskovi iz kumuliformnih oblaka)

- dinamički tip: u monsunskim

zemljama, tropskim krajevima

s izrazitim kišnim periodom i u

područjima s mediteranskom

klimom

- inverzijski tip: najizrazitiji u

unutrašnjosti kontinenata

- postoje i prijelazni tipovi

GEOGRAFSKA RASPODJELA NAOBLAKE

Opća pravila:

- naoblaka je veća nad morem (58%) nego nad kopnom (49%)

- veća je na južnoj (57%) nego na sjevernoj hemisferi (52%)

- veća je nad oceanima južne hemisfere (60%) nego nad oceanima

sjeverne hemisfere (56%)

- veća je nad kontinentima južne hemisfere (49%) nego nad kontinentima sjeverne hemisfere (48%)

- najmanja naoblaka: područja suptropskih anticiklona - raste prema ekvatoru i višim geogr. širinama

- veća naoblaka u višim g.š. - posljedica pretežno stratiformnih oblaka koji zastiru cijelo nebo i dugo se zadržavaju

- tropi (ekvatorski pojas) - pretežu kumulifomni oblaci koji ne zastiru cijelo nebo

- geografska raspodjela naoblake na Zemlji: karte izonefa (krivulje koje spajaju mjesta s jednakom naoblakom u određenom periodu)

- krajevi s najvećom naoblakom: u

visokim g. š., na kontaktu kopna

i mora; uz toplije obale sa

hladnom strujom ili na sukobu

toplih i hladnih struja; u

planinskim krajevima

- najoblačnija područja na

sjevernoj hemisferi: Bijelo more,

Barentsovo i Norveško more,

Škotska, pacifička obala Kanade

i Newfoundland; na južnoj

hemisferi: Ognjena zemlja i

cirkumantarktički pojas

- najmanja naoblaka: prostrane

pustinje, područja suptropskih

maksimuma tlaka

- velika razlika naoblake u

suprotnim godišnjim dobima:

krajevi sa sezonskom

cirkulacijom zraka

Oceani:

- visoke geografske širine: naoblaka je veća ljeti nego zimi - posljedica pomicanja polarnih fronti i intenziviranja zimskih anticiklona nad ledenim pokrovima i zaleđenim morima

- do 500 N i S razlike su male

- ekvatorske periferije suptropskih maksimuma: naoblaka relativno velika (evaporacija, pasati)

- ekvatorski pojas: jaka naoblaka - podudara se s pružanjem intertropske fronte konvergencije

Kontinenti:

- raspodjela naoblake je

kompliciranija; veće sezonske

razlike

- umjerene širine: jači razvoj

konvekcijske naoblake u

toplom dijelu godine; ciklonska

aktivnost u hladnom dijelu

godine

- koncentracija velikih kopnenih

masa na sjevernoj hemisferi:

naoblaka veća zimi nego ljeti

(stratiformni oblaci) - inverzan

godišnji hod naoblake

- tropi: zimsko smanjenje i ljetno

povećanje naoblake u tropima

(meridionalna migracija ITC)

- suptropi: razlika između zimske

i ljetne naoblake smanjuje se