W warunkach meteorologicznych rozumiemy stan atmosfery, który zazwyczaj charakteryzuje się temperaturą powietrza, jego ciśnieniem, wilgotnością, prędkością, a także obecnością lub brakiem zmętnienia. Rozważmy bardziej szczegółowo kwestie związane z pogodą i klimatem.
Ogólne pojęcia i warunki
Mówiąc o warunkach pogodowych, często używa się terminów takich jak pogoda lub klimat. Pod wpływem pogody należy zrozumieć aktualny stan atmosfery, to znaczy, że jest czysto lub pochmurno, zimno lub gorąco, powietrze jest wilgotne lub suche, wieje silny wiatr lub w tym obszarze panuje cisza. Kiedy mówią o klimacie, mają na myśli charakterystykę zjawisk atmosferycznych w dłuższym okresie czasu, na przykład klimat letni lub jesienny.
Kolejną różnicą między pojęciami „pogoda” i „klimat” jest czynnik terytorialny. Pogoda może się różnić w zależności od terenu, na przykład w niektórych miastach może padać ulewny deszcz, a czysta pogoda może być 20 km od miasta. Klimat jest bardziej rozszerzoną cechą nie tylko w czasie, ale także w przestrzeni kosmicznej. Istnieją więc koncepcje klimatu tropikalnego, kontynentalnego lub polarnego.
Dlaczego klimat różni się w różnych strefach Ziemi?
Odpowiedzią na to pytanie jest kulisty kształt naszej planety. Ta forma prowadzi do tego, że promienie słoneczne padają na jej powierzchnię pod różnymi kątami. Im bliższy kąt padania promieni wynosi 90 o, tym bardziej ogrzewa powierzchnię i powietrze. Taka sytuacja jest typowa dla stref tropikalnych i subtropikalnych. Wręcz przeciwnie, im bardziej kąt padania promieni odbiega od kąta prostego, tym mniej energii słonecznej otrzymuje gleba i powietrze, i tym chłodniejszy klimat. Uderzającym przykładem zimnego klimatu jest stan atmosfery na Antarktydzie.
Z kolei różnica temperatur w strefach polarnych i równikowych planety prowadzi do pojawienia się wiatrów, a także stwarza warunki do powstawania chmur deszczowych. Różne warunki meteorologiczne we szerokościach geograficznych ziemi prowadzą do pojawienia się i znikania cyklonów (obszary o niskim ciśnieniu atmosferycznym) i antycyklonów (obszary o wysokim ciśnieniu powietrza).
Powód istnienia pór roku
Każde dziecko od najmłodszych lat wie, że istnieją 4 pory roku: zima, jesień, wiosna i lato. Jednak wszystkie te pory roku, z których każdy charakteryzuje się pewnymi warunkami klimatycznymi i meteorologicznymi, mają miejsce tylko w środkowych szerokościach geograficznych naszej planety. Pasek naszej planety, który znajduje się od 40 równoleżnika południowego do 40 równoleżnika półkuli północnej, ma klimat tropikalny i podzwrotnikowy, który charakteryzuje się tylko 2 razy lub porami roku: mokro i sucho.
Ustaliliśmy przyczynę różnych warunków meteorologicznych na różnych szerokościach geograficznych. Ale dlaczego następuje zmiana pór roku? Odpowiedź na to pytanie polega na nachyleniu osi obrotu Ziemi względem płaszczyzny orbity Ziemi. Nasza planeta obraca się wokół Słońca w prawie idealnym kole, a jeśli nie byłoby nachylenia osi Ziemi przy 23, 5 o, wówczas na każdej szerokości geograficznej klimat nie zmieniłby się w ciągu roku. Skośna oś obrotu planety zapewnia fluktuacje ilości energii słonecznej wpływającej na powierzchnię planety w każdym punkcie w ciągu roku. Te zmiany energii powodują wahania temperatury powietrza, które zwykle wynoszą ± 40 ° C. Maksymalne i minimalne dopuszczalne temperatury wynoszą odpowiednio +58 ° C (Al-Aziziya, Libia) i -89, 2 ° C (Antarktyda).
Zauważ, że nachylenie osi obrotu naszej planety nie było stałe przez cały czas jej istnienia. Niezawodnie wiadomo, że w czasach istnienia dinozaurów na Ziemi był zdecydowanie inny. Na to przechylenie mogą wpływać zarówno czynniki zewnętrzne związane z różnymi ciałami kosmicznymi, jak i wewnętrzne spowodowane zmianami rozkładu masy na powierzchni naszej planety.
Korzystne i niesprzyjające warunki pogodowe
Często można usłyszeć słowa: „spodziewana jest dobra pogoda” lub „spodziewana jest zła pogoda w tym regionie”. Jakie jest znaczenie tych zwrotów? Aby odpowiedzieć na pytanie, podajemy poniżej głównych parametrów, które określają stan atmosfery (a konkretnie, musisz powiedzieć troposferę, ponieważ w dolnej części atmosfery ziemskiej występują wszystkie zjawiska pogodowe):
- temperatura
- ciśnienie
- prędkość wiatru;
- wilgotność powietrza
- obecność lub brak chmur.
Wskaźniki tych pięciu parametrów pozwalają nam mówić o sprzyjających i niekorzystnych warunkach pogodowych (NMU). Na przykład wysoka temperatura i ciśnienie, zbyt jasne słońce i niska wilgotność lub, odwrotnie, niskie temperatury, deszcz, duża prędkość wiatru, niskie ciśnienie - wszystko to są NMU. Sprzyjające warunki pogodowe zazwyczaj charakteryzują się średnimi wartościami powyższych parametrów klimatycznych.
Głównym źródłem wszystkich procesów atmosferycznych
Oczywiście silnikiem wszystkich procesów atmosferycznych (i nie tylko) jest promieniowanie słoneczne. To ona powoduje, że wiele chemikaliów krąży w naturze. W odniesieniu do klimatu i pogody można powiedzieć: promienie słońca padające na Ziemię nie ogrzewają bezpośrednio atmosfery, przede wszystkim wzrasta temperatura litosfery, a następnie hydrosfery. Podczas chłodzenia litosfera i hydrosfera emitują fale elektromagnetyczne w podczerwieni, które są po prostu nazywane „ciepłem”. To właśnie te fale ogrzewają atmosferę planety.
Ważnym punktem w tworzeniu meteorologicznych warunków środowiskowych są różne szybkości nagrzewania i chłodzenia litosfery i hydrosfery. Tak więc litosfera szybko się nagrzewa i ochładza, dla hydrosfery procesy te przebiegają znacznie wolniej. Przyczyną tego odmiennego zachowania w odniesieniu do promieniowania słonecznego jest ich różna pojemność cieplna, a także emisyjność.
Inne źródła energii wpływające na pogodę
Energia słoneczna przyczynia się głównie do wszystkich procesów zachodzących w troposferze. Istnieją jednak inne źródła energii, które mogą wpływać na stan pogody w danym obszarze, a także zapewniają stabilność tych warunków:
- energia geotermalna i procesy wulkaniczne;
- proces oddychania i odpady produktów organizmów biologicznych, które odgrywają ważną rolę w utrzymywaniu stabilnego składu chemicznego atmosfery.
Procesy atmosferyczne oraz ich skala czasowa i przestrzenna
Jak wspomniano, wszelkie procesy w atmosferze są związane z wahaniami ilości energii słonecznej, która dostaje się na Ziemię. Dzięki tym wahaniom ogrzewanie i chłodzenie powietrza zachodzi w dzień iw nocy. To jest codzienna zmiana pogody. Procesy formowania i topnienia śniegu mają już charakter roczny.
Ogrzewanie powietrza w określonym obszarze prowadzi do jego rozprężenia, co oznacza spadek ciśnienia. Zmiana ciśnienia prowadzi do powstawania wiatrów, które mają tendencję do wyrównania różnicy. Mają inny charakter i w sytuacjach awaryjnych mogą prowadzić do powstania huraganów i tornad. W tym drugim przypadku mówią o bardzo trudnych warunkach meteorologicznych. Z kolei huragany są zjawiskiem krótkoterminowym określonej lokalizacji, to znaczy charakteryzują się parametrami przestrzennymi i długookresowymi.
Prognoza pogody
Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez informacji o prognozie pogody w dowolnym regionie planety. Dlatego loty samolotów, działalność rolnicza i handlowa każdego roku w coraz większym stopniu zależą od danych meteorologicznych. Na przykład rozkład lotów zmienia się dramatycznie podczas niesprzyjających warunków pogodowych.
Prognoza meteorologiczna jest wynikiem przetwarzania wielu danych przy użyciu potężnych komputerów, które przetwarzają informacje wejściowe w ramach złożonego modelu empirycznego z wykorzystaniem dobrze znanych praw fizyki. Dane o warunkach meteorologicznych w danym regionie są gromadzone za pomocą stacji meteorologicznych strategicznie rozmieszczonych na ziemi, za pomocą satelitów i bezzałogowych statków powietrznych.
