Bevezetés a meteorológiába

7. Az időjárás elemei és az általános légkörzés

A besugárzás, a légkör hőháztartása és a szél

 

5.7.1. Nézz utána, mit tanultál a földi légkör szerkezetéről!

 

 

Itt átismételheted a napsugárzás szögének változását és az évszakok változásának összefüggéseit.

 

A légkör fizikai folyamatait, a különböző időjárási jelenségeket a Nap sugárzása idézi elő. Minden anyag, amelynek hőmérséklete az abszolut nulla fok (-273 Celsius fok) felett van, energiát ad le a környezetének sugárzás formájában. A Napot és Földünket tekintve az energiaátadás túlnyomórésze elektromágneses hullámok kibocsátásával történik. A Nap elektromágneses sugárzásának erősségét a közepes Nap-Föld távolságra vonatkoztatott napállandóval fejezzük ki. A légkör felső határán a napsugarakra merőlegesen elhelyezett 1 cm2-es felület percenként 8,164 J energiát fog fel a Nap sugárzásából.Az elektromágneses sugárzás minden irányba terjed - légüres térben is -, azonban hőenergiává csak anyagi részecskék jelenlétében alakul át. Ennek köszönhető, hogy a hegységek magasabb, ritkább levegőjű régióiban hidegebb a levegő.

A Napból rövidebb hullámhosszú sugarak érkeznek, amiket a kis sűrűségű légköri részecskék nem képesek elnyelni, így eljutva a felszínig ott nyelődnek el, ill. verődnek vissza, tehát a levegő "alulról" melegszik fel.

A következő ábrán azt láthatod, hogy miféle sugárzásokat szenved el a napsugárzás beérkezve a Föld légkörébe, majd onnan visszaverődve:

A légkörbe érkező energia mintegy 30 %-a visszaverődik a felszínről, a felhőkről és a légköri részecskékről. A fennmaradó 70 % elnyelődik a földfelszínen és a légkörben, ami azt jelenti, hogy kb. a sugárzás fele éri el a földfelszínt. Az elnyelt energiát a felszín és a légkör az infravörös tartományban sugározza vissza. Ezeknek a sugaraknak a zömét a felhők és az üvegházhatású gázok csapdába ejtik és visszasugározzák . A légkör hővisszatartó képessége az üvegházhatás, ami nélkül a földfelszín átlagos hőmérséklete a jelenlegi kb. +15 Celsius fok helyett -20 Celsius fok lenne. A légkör felmelegítéséhez a feláramlás és a felhőképződés is hozzájárul. Az ábrán "légköri folyamatok" néven szerepelnek az utóbbiak.

A felmelegedést tehát a következők befolyásolják: a napsugarak hajlásszöge, a sugárzás időtartama, és a felszín anyaga, jellege. A felszínnel bezárt szöggel egyenes arányos a felszínre jutó energia, ami naponta és napszaktól függően változik. Módosítja a domborzat is, tehát egy lejtő esetében az, hogy milyen égtáj felé néz. Ezt lejtőkitettségnek nevezzük. A napfénytartam is a legmeghatározóbb tulajdonságok közé tarozik, és a napsütéses órák számát jelenti. Ez hazánkban 1700-2100 közt van évente, de pl. Skóciában kb. 800 óra, a Szaharában ez kb. 4000 óra. Ha ruhánkra gondolunk is érezhetjük, hogy nem mindegy, milyen a sugárzást visszaverő anyag színe, anyaga. Befolyásolja, hogy pl. a felszínt borítja-e növényzet, vagy nem ill. az is, hogy milyen. A felmelegedést a felszín sugárzásvisszaverő-képessége, albedója is befolyásolja. Így a beérkező sugárzásból a

a friss hófelszín	85-95
a homokfelszín	37-40
a szántóföld	15-20
a lombos erdő	10-20
a tűlevelű erdő	5-15%-ot ver vissza.

 

5.7.2. Mi lehet az oka, hogy délután két óra körül van a legmelegebb a nap folyamán, és napfelkelte körül a leghidegebb?

 

 

5.7.3. Mekkora a napsugarak hajlásszöge délben a Ráktérítőn, Budapesten, az északi sarkkörön, az északi sarkon és a Baktérítőn, ha a Nap az Egyenlítőn merőlegesen delel?

 

 

 

Magyarországon a sugárzási egyenleg átlagosan novembertől februárig negatív, vagyis a felszínről több energia távozik, mint amennyi odajut.A többi nyolc hónapban a mérleg pozitív.

elnevezés	hullámhossz-tartomány
kozmikus sugárzás	10-9 - 10-7 µm
gamma-sugarak	10-7 - 10-5 µm
röntgensugarak	10-5 - 10-1 µm
ultraibolya sugarak	10-1 - 4x10-1 µm
látható fény	4x10-1 - 8x10-1 µm
infravörös sugarak	8x10-1 - 3,5x102 µm
elektromos rövidhullámok	3,5x102 - 106 µm
rádióhullámok	106 - 109 µm

Elektromágneses sugarak hullámhossz szerinti felosztása

A térkép a napsugárzás évi összegét mutatja Magyarországon

 

 

 

 

 

 

 

 

A szél

Két terület légnyomáskülönbsége okozza a szél kialakulását, hiszen légáramlás indul el a magasabbtól az alacsonyabb légnyomású terület felé akkor, ha ez a felszínnel párhuzamos. Nagysága és iránya jellemzi, és mindig aszerint nevezzük el, hogy milyen irányból fúj.

A szélerősség mérésére használatos tapasztalati Beaufort-skálát itt találod, amit a vele azonos nevű angol admirálisról, Sir Francis Beaufort-ról neveztek el.

 

Nagyobb állóvizek és a szárazföld viszonylatában is naponta kialakul helyi, ú.n. parti szél reggel, amikor melegedni kezd a levegő, ill. este, amikor hűlni, mert a fajhő megismerése óta jól tudjuk, hogy a szárazföldek gyorsabban melegszenek, mint a vizek.

5.7.4. Ezt mutatja az ábra, amit próbálj megmagyarázni! Melyik időszakot mutatja? Rajzold fel a másikat!

A légnyomásról tanultakat a néhány órával ezelőtti oktatóanyagban találod.

5.7.5. Ismételd át az animáció segítségével a Coriolis-erőről tanultakat!

Az általános légkörzés

Itt utána tudsz nézni bővebben a témának.

Az egyik mód, hogy a hőszállítás az Egyenlítő és a pólusok között megvalósuljon, egy egyszeru cirkulációs cella lehetne, amiben az Egyenlítőnél feláramlás, a magasban a pólus felé való áramlás, a póluson leáramlás, míg a felszínen az Egyenlítő felé való áramlás zárhatná a cellát. Ennek az egycellás cirkulációs modellnek a megalkotója Hadley volt az 1700-as években.Mivel a Föld forog, a tengelye ferde, és több szárazföld van az északi féltekén, mint a déli félgömbön, a tényleges cirkuláció ezáltal sokkal bonyolultabb. A globális cirkulációs modellek egy cellán kívül három cellát tartalmaznak mind az északi, mind a déli féltekén. Ez a három cella a trópusi, a mérsékletövi és a poláris cella.

Földünk felszíne azonban szárazföldek és vizek váltakozásából áll, így a fenti modelltől nagymértékben eltér a valóság. A kisebb fajhővel rendelkező szárazföldek gyorsabban felmelegedvén a termikus egyenlítőt belsejük felé "csábítva el" tovább komplikálják a helyzetet.

Így a következő nagy szélrendszerek alakulnak ki:
· A keleties passzátszelek a trópusokon, (az ábrán az Egyenlítő felé ferdén mutató fekete nyilak jelzik), az uralkodó nyugatias szelek,és a poláris keleti szelek, amelyek irányát természetesen az eltérítő erő határozza meg. Nagy magasságokban, a troposzféra felső rétegében a 30 és a 60 szélességi fokok közt futják körbe nyugati irányba a Földet a leggyorsabb szelek az ú.n. futóáramlások, amelyek a 300-500 km/h-t is elérhetik.