-
7. VODA V ATMOSFERI7.1 KROENJE 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
nija od vrelia (odvisna od: insolacije, temperature, vlanosti
zraka, hitrosti vetra).Kondenzacija: Zgoevanje vodne pare v vodne
kapljice (vodo).Zmrzovanje: Prehajanje vode v trdno agregatno
stanje.Taljenje: Prehajanje vode iz trdnega agregatnega stanja
(ledu) v tekoe stanje.
Shematski prikaz prehajanj vode med razlinimi agregatnimi
stanji
-
Hidroloki cikel (Vodni krogotok)- 97 % vse vode na Zemlji je v
oceanih, 2 % jo je v Antarktinem in
Grenlandskem ledenem pokrovu, 1 % jo kroi v hidrolokem ciklu.-
Hidroloki cikel: Kroenje vode med Zemljinim povrjem in atmosfero
zaradi
evaporacije in transpiracije vodne pare z vodnih in kopnih
(poraenih) povrin, sproanja le-te v atmosferi s kondenzacijo in
odlaganja na povrju s padavinami.
- Transpiracija: Proces izhlapevanja vode skozi povrino ivih
organizmov (pore, listne ree).
- Evapotranspiracija: Izguba vode z Zemljinega povrja zaradi
evaporacije in transpiracije.
Hidroloki cikel
-
Vlanost zraka- Dele vodne pare od vseh sestavnih delov atmosfere
se zelo spreminja s
asom in prostorom: od 0 % (hladen, suh zrak v arktinih predelih
pozimi), do 4-5 % (vroi, vlani predeli ob ekvatorju).
Specifina vlanost zraka- Razmerje med maso vodne pare in maso
vlanega zraka (gH2O / kgzraka).- Uporabljamo za opis vlanosti
velikih zranih gmot (ekstremno hladen in suh
arktini zrak pozimi 0,2 g/kg; ekstremno vlaen in vro
ekvatorialni zrak 18 g/kg).
- Topel zrak lahko vsebuje veliko ve vodne pare kot hladen
pomembno za razumevanje razporeditve padavin na profilu od
ekvatorja do pola.
Odvisnost med temperaturo zraka in specifino vlanostjo
Profil specifine vlanosti in temperature zraka od ekvatorja do
pola
-
Temperatura rosia- Nain prikaza vsebnosti vlage v zraku:
Ustrezno nija temperatura, pri kateri
postane vlani zrak s koliino vlage, ki jo ima, nasien.- Z
nadaljevanjem ohlajanja se zane proces kondenzacije (zgoevanje
vodne
pare v kapljice).- Vlaen zrak ima vijo temperaturo rosia kot suh
zrak.
Relativna vlanost zraka- Razmerje med dejansko in nasieno vlago
pri dani temperaturi (v %).- Spreminjanje RV zraka:
- s pridobivanjem / izgubo vodne pare (poasi)- s spreminjanjem
temperature zraka (z nianjem temperature se poveuje RV in
obratno)
Spreminjanje RV zraka zaradi segrevanja zraka
Dnevni hod RV zraka, temperature in temp. rosia
-
Adiabatni proces
- Proces, pri katerem zrak ne izmenjuje toplote z okolico,
vendar se spremenijo njegova temperatura, tlak in prostornina:
Adiabatno segrevanje zraka (Segrevanje zraka brez izmenjave toplote
z
okolico pri njegovem spuanju). Adiabatno ohlajanje zraka
(Ohlajanje zraka brez izmenjave toplote z okolico pri njegovem
dviganju: Del zraka je topleji od okolikega zaradi neuravnoteenega
vzgona se zane dvigati zaradi dviganja prihaja v podroja vse nijega
tlaka se razpenja, zaradi esar mu pada temperatura).
- Adiabatno ohlajanje zraka privede do nasienosti z vodno paro,
kondenzacije in padavin (Ni oblaka brez dviganja zraka !).
Shematski prikaz adiabatnega ohlajanja pri dviganju zraka, in
segrevanja pri grezanju zraka
-
- Suhi adiabatni gradient (nenasiena adiabata): 1 0C/100 m-
Vlani adiabatni gradient (nasiena adiabata): 0,5 0C/100m
(Z ohlajanjem pod temperaturo rosia pride do kondenzacije in
sproanja latentne toplote, zato je stopnja ohlajevanja nija)
Proces adiabatnega ohlajanja zraka
-
Oblaki
- Oblak: Zgoene vodne kapljice, ledeni kristalki in drugi trdni
delci, kot sklenjena koprena vidni v vijem delu atmosfere.
- Kondenzacijska jedra: Kristalki soli, prani delci premera
0,1-1 m na katerih poteka kondenzacija.
- Premer vodnih kapljic v oblakih: 20-50 m (0,02-0,05 mm)
lebdenje.- Oblaki po viini:
nizki (do 2 km, T do -10 0C, vodne kapljice; stratus,
nimbostratus, stratokumulus)srednji (2 do 6 km, T -10 do -35 0C,
meano; altostratus, altokumulus )visoki (6 do 12 km, T pod -35 0C,
ledeni kristalki; cirus, cirostratus, cirokumulus)oblaki
vertikalnega razvoja
- Oblaki glede na obliko:cirus (raztrgani, perjasti)stratus
(plastoviti, slojasti)kumulusi (kopasti)
- Predpona nimbo: padavinski
Rodovi oblakov v ozraju
-
7.2 PADAVINE
- Padavina: Voda v tekoem ali trdnem stanju, ki pade iz ozraja
na Zemljino povrje (de, sneg, sodra, toa).
- Odlaganina: Izloek ledu ali vode iz vodne pare neposredno na
tla ali drug trden predmetu na tleh (ivje, slana, rosa).
- Padavine: Koliina vode, ki se iz ozraja odloi na Zemljino
povrje (mm, l/m2) zadnja stopnja v hidrolokem ciklu.
Pogoji za nastanek padavin:- Ohlajevanje zraka do temperature
rosia- Kondenzacija in nastanek oblakov- Porast kapljic (ledenih
kristalkov) v oblaku do velikosti padavinskih kapljic in
snenih kristalov: 0,1 do 20 m 100 do 5000 m (0,1 do 5 mm*)
________________
* Najveji premer denih kapljic: 7 mm. Pri tej velikosti
razpadejo pri padanju na manje kapljice.
Oblika dene kapljice
Relativna velikost dene kapljice, oblane kapljice in
kondenzacijskega jedra
-
Vrste padavin glede na oblikoa. Tekoe padavine:- Prenje: Drobne
kapljice s premerom 0,2-0,5 mm (stratusi, nimbostratusi).- De:
Debeleje kapljice s premerom nad 0,5 mm (nimbostratus, kumulus,
kumulonimbus).- Virga: Padavinski pramen pod oblakom, ki ne dosee
povrja (oblak je visoko, zrak pod
njim dovolj suh, da kapljice deja izhlapijo).
b. Trdne padavine:- Sneg: Ledeni kristali vejiaste oblike
(dendriti), zlepki snenih kristalov (sneni kosmi,
sneinke), zaivljeni kristali. (stratus, nimbostratus, kumulus,
kumulonimbus).- Babje peno: Bela okrogla zaivljena zrnca velikosti
1-5 mm.- Sodra: Ledena zrnca (do 5 mm) podobna babjemu penu z
zunanjo lupino iz trdega ledu.- Toa: Ledena zrna veja od 5 mm
sestavljena iz ve plasti (ob monih nevihtah).- Zmrznjen de: De, ki
je zmrznil pod bazo oblaka, v ledeni lupini je e tekoa voda.- De s
snegom: Meanica snega, deja in taleega snega.
Virga
ToaSnena odeja
-
Odlaganine (posledica kondenzacije na Zemljinem povrju)- Rosa:
Vodne kapljice, ki se s kondenzacijo vodne pare iz zraka izloijo
na
tla ali predmete.- Zmrznjena rosa: Rosa, ki zmrzne.- Slana:
Kristalki ledu na povrju,ki nastanejo z depozicijo vodne pare
iz
zraka.- Ivje: Ledeni kristalki na vejah, listih, predmetih, ki
so nastali s
primrzovanjem podhlajenih vodnih kapljic megle.Mehko ivje: Iz
tankih iglic ali ploic.Trdo ivje: Zrnatega videza, prekrito s
kristalastimi vejicami.
- Meglena moa: Plast iz megle odloene vode na tla in
predmete.
Rosa
-
Megla
Drobne vodne kapljice (ledeni kristalki) v prizemni plasti
zraka, ki so posledica kondenzacije vodne pare in zmanjujejo
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 povrja ter prizemnega sloja zraka (tudi
inverzijska megla, talna megla, kotlinska megla).
- Ima tipien dnevni hod: Nastane ponoi, najbolj gosta je ob
sonnem vzhodu (najnije temperature), ez dan se obiajno
razkroji.
Princip nastanka radiacijske megle Zaetek razkrajanja
radiacijske megle
-
Advekcijska megla:Nastane pri dotoku toplega in vlanega zraka
nad hladno podlago (ali obratno), ko
se zrak ohladi pod temperaturo rosia .- Obalna (morska) megla:
Nastane ob dotoku toplega in vlanega zraka nad
hladen morski tok (hladno morje) Kalifornijska obala, Pacifika
obala v S ilu, Namibijska obala, Z obala Avstralije, Novofundlanska
obala.
- Puhtea megla: Nastane ob dotoku hladnega zraka nad toplo vodno
povrino (reko, jezero, movirje) ali vlano kopno (svee zorana
njiva). Izhlapela vodna para se v hladnem zraku hitro
kondenzira.
Obalna megla nad Koprskim zalivomPrincip nastanka advekcijske
megle
-
- Frontalna megla: Nastane ob padavinah na topli fronti, ko pada
topel deskozi hladen zrak. Para izhlapelih kapljic se v hladnem
zraku kondenzira.
- Pobona megla: Nastane na privetrni strani pobojij zaradi
prisilnega dviganja in adiabatnega ohlajevanja zraka (orografski
oblak).
- Smog (smoke+fog): Megla onesnaena s polutanti.
Princip nastanka pobone megle
Smog v Londonu, 1952
-
Vrste padavin glede na nastanek
Delitev padavin glede na vzrok za dviganje zraka: orografske,
konvekcijske in frontalne (ciklonske) padavine.
Orografske padavine- Padavine, ki nastajajo zaradi prisilnega
dviganja vlanih zranih gmot ter
njihovega posledinega ohlajanja in kondenzacije vodne pare na
privetrni strani gorskih pregrad.
- Padavinska senca: Aridno obmojeali obmoje z zmanjano koliino
padavinna zavetrni strani gorskih pregrad.
Shematski prikaz nastanka orografskih padavin
-
Vpliv znailnosti reliefnih pregrad na padavine:- Ozke pregrade
obiajno ne zadoajo za oblikovanje maksimuma oblanosti in
padavin (pomembna je masivnost).- Vetrovi lahko povzroijo
premaknitev padavinskega vika nekoliko na
zavetrno stran pregrade.- V srednjih G je viek padavin v
gorovjih ob zahodnih obalah kontinentov na
viini 2000-2500 m (padavine izvirajo iz stratusov), nad 3000 m
se koliina padavin z viino zmanjuje.
- V gorovjih tropskega in subtropskega pasu je viek padavin med
700 in 2500 m (padavine izvirajo iz kumulusov), vije je padavinska
in poselitvena inverzija.
- Zaradi izgube vlage na prvih reliefnih pregradah je namoenost
naslednjih pregrad v srednjih G manja, viek padavin je tudi v nijih
nadmorskih viinah.
Reliefni in padavinski profil ez Juni otok (Nova Zelandija, 430
JG) s prevladujoimi zahodniki.
-
Konvekcijske padavine- Padavine, ki nastanejo zaradi dviganja od
povrja segretega zraka v vije
plasti ozraja. Segreti zrak se zaradi manje gostote od okolikega
zraka dviga v obliki mehurjev (termalov) in se pri tem ohlaja. Ko
dosee raven kondenzacije, zano nastajati kumulusni oblaki, iz
katerih se lahko izloajo padavine.
- Do monih konvekcijskih padavin (plohe, nevihte) prihaja v
nestabilnem ozraju (zelo topel in vlaen zrak, velik vertikalni
temperaturni gradient).
- Konvekcijske padavine malih razsenosti: Posamezne konvekcijske
celice nad kopnim v topli polovici leta srednjih in visokih G (20
do 50 km2) ali nad morjem v hladni polovici leta.
- Konvekcijske padavine velikih razsenosti: Oblani in padavinski
sistemi obsega ve 1000 km2 v obmoju ITCZ v nizkih G.
Shematski prikaz nastanka konvekcijskih padavin
-
Frontalne (ciklonske) padavine- Padavine, ki nastanejo vzdol
front pri prehodu ciklonov v srednjih in visokih
G.- Padavine na topli fronti: Dolgotrajneje in manj intenzivne
padavine zaradi
manjega nagiba frontalne ploskve in poasnejega drsenja toplega
zraka nad hladnega.
- Padavine na hladni fronti: Kratkotrajneje in intenzivneje
padavine (nevihtni pojavi) zaradi podrivanja klina hladnega zraka
pod toplega in hitrega dviga in ohlajanja le-tega.
Shematski prikaz nastanka frontalnih padavin
-
7.2.1 Globalna razporeditev padavin
Trajanje, intenzivnost, koliina in prostorska razporeditev
padavin so povezani z dejavniki in procesi, ki privedejo do
nastanka oblanosti:
- Geografska irina: Zmanjevanje koliine padavin z naraanjem G.-
Splona cirkulacija atmosfere in potek regionalnih in lokalnih
vetrov:
Vlano obmoje znotraj ITCZ; vlani monsuni.- Ciklonska aktivnost
in poti depresij: Vlani pas ob Z obalah kontinentov v
srednjih G.- Razporeditev anticiklonov: Suni predeli v obmoju
grezanja in divergence
zraka pri tleh.- Razporeditev morja in kopna: Vlaneji oceanski
(morski) in suneji
kontinentalni predeli (e posebej globoko v notranjosti
kontinentov in za obsenimi gorskimi pregradami).
- Potek gorskih pregrad: Veja namoenost gorovijzaradi
orografskih padavin (izrazito, e pregrada poteka pravokotno na smer
dotekajoih zranih gmot).
Idealiziran prikaz odvisnosti padavinskih obmoij od globalne
razporeditve zranega tlaka in splone cirkulacije atmosfere.
-
Prostorska slika razporeditve padavin
- Izohiete: rte, ki povezujejo kraje z isto koliino (viino)
padavin.- Obmoja z veliko padavinami (nad 2000 mm letno): tropski
pas (Amazonska
kotlina, Gvajansko in Brazilsko viavje, Gvinejski zaliv, Kotlina
Konga, Indonezijsko otoje, Filipini); gorovja ob Z obalah
kontinentov v srednjih G (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).
- Obmoja z malo padavinami (pod 250 mm): obmoja subtropskih
anticiklonov(JZ ZDA-S Mehika, Atakama, Sahara-Arabski polotok-
Iran-Tarska puava; Kalahari, Namibijska puava, osrednja
Avstralija); kontinentalni predeli za gorskimi pregradami(V
predgorje Skalnega gorovja, srednje azijske puave, Patagonija);
polarni predeli.
Padavinska karta sveta
-
Znailnosti padavin v nizkih G- Veinoma so posledica
konvekcijskih procesov (e posebej v ekvatorialnem
pasu).- Pogoste so obilne kratkotrajne padavine (tudi ve kot 100
mm pad./ uro).- Ekvatorialni padavinski reim: med 100 S in 100 JG,
velika namoenost vseh
mesecev (nad 1500 mm letno), dva vika (zenitalni poloaj Sonca,
dva nika. - Tropski padavinski reim: 10 do 200 S in J G, 500 do
1500 mm padavin
letno, izrazit viek po zenitalnem poloaju Sonca, suno obdobje ob
nizkem Soncu.
- Monsunski padavinski reim: JV Azija, zaledje Gvinejskega
zaliva; 1500 do nad 3000 mm letno, izrazit viek v asu poletnega
monsuna, obilne padavine kot posledica souinkovanja konvekcije in
orografije.
Monsunski tip pad. reimaEkvatorialni pad. reim Tropski pad.
reim
-
Znailnosti padavin v srednjih G- Veina padavin je vezana na
depresije in fronte (ciklonske padavine).- Padavinski sistemi
zajamejo velika obmoja, padavine so manj intenzivne.- Letna koliina
padavin 500 do 1500 mm, ve ob gorskih pregradah ob Z obalah
kontinentov; koliina padavin je precej variabilna.- V poletnem
asu prihaja do konvekcijskih padavin (tudi zelo intenzivnih).-
Subtropski (mediteranski) padavinski reim: 30 do 400 S in JG
(Sredozemlje, Z obale kontinentov), frontalni viek pozimi, suna
doba poleti (vpliv subtropskih anticiklonov).
- Celinski padavinski reim: celinski predeli srednjih G (40 do
650 S in JG), viek poleti (konvekcijske in frontalne pad.), niek
pozimi (suhi anticikloni).
- Oceanski padavinski reim: oceani in Z obale kontinentov v
srednjih G, celoletna namoenost, viek v zaetku zime (poveana
ciklogeneza zaradi toplega morja, niek poleti.
Celinski pad. reimMediteranski pad. reim Oceanski pad. reim
-
Znailnosti padavin v obmojih z malo padavinami- V subtropskih in
polarnih predelih je malo padavin zaradi odsotnosti
mehanizmov dviganja zraka (obilne padavine nad oceani v
subtropih, e pride do dviganja zraka).
- V polarnih predelih je premalo vlage v zraku zaradi nizkih
temperatur.- Aridni padavinski reim: obmoja grezanja zraka med 20
in 400 S in JG
(subtropske puave), izredno nizka koliina padavin (0 do 250 mm
letno), padavine so nakljune.
- Polarni padavinski reim: nad 650 S in JG, pod 300 mm padavin
letno, padavine posledica okludiranih front
Polarni pad. reimAridni pad. reim