Meteorologija
Meteorologijailivremenoslovlje(grč.μετεωρολογία:naučavanje o nebeskim pojavama) jeznanostoZemljinoj atmosferii promjenama u njoj. Meteorologija proučava promjenevremenaoko nas. Meteorologija je granageofizike.Razvoj meteorologije započeo je tek polovinom 17. stoljeća, primjenom prvihmjernih instrumenatazamjerenjemeteoroloških pojava.[1]Neke od glavnih pojava koje se proučavaju jesu količina i vrstaoborina,grmljavinske oluje,tornadi,tropski cikloniitajfuni.Bitan utjecaj vremena na ljude i ljudske aktivnosti doveo je do razvoja znanosti oprognoziranju vremena.Proučavanje međudjelovanja atmosfere ioceanazajedničko je područje meteorologije ioceanografije.[2]
Povijest meteorologije[uredi|uredi kôd]
Najstariji počeci meteorologije nalaze se u prastarom, neprekidnom zanimanju čovjeka za zbivanja uprirodi.Pojave koje je čovjek opažao na nebu objašnjavali su mističkim silama, a ta su shvaćanja zadržali još i danas neki narodi.
Riječ meteorologija potječe odgrčkeriječimeteoronkoja se odnosila na sve pojave na nebu. Zanimanje čovjeka za vrijeme koje ga okružuje postojalo je otkad i sam čovjek. Već u starojKini,Indiji,EgiptuiGrčkojljudi su raspravljali ovjetrovimaioborinamate pokušavali shvatiti i objasniti te vremenske pojave. Prva knjiga s opisom i tumačenjem vremenskih pojava jeAristotelovaMeteorologica(340. g. prije Krista), a obuhvaćala je sve pojave iznad tla. Veliki utjecaj i na kasnija razdoblja imao je Aristotel, pa se zato smatra njenim osnivačem. Skoro cijelo sljedeće tisućljeće meteorologija se vrlo slabo razvijala. Iz tog vremena postoje rijetki zapisi (anali), uglavnom crkveni, o vremenskim pojavama i posebno nepogodama.
Početci meteorologije leže u promatranju trenutačnog vremena i nagađanja kakvo bi ono moglo biti u vrlo bliskoj budućnosti. Aristotelov nauk i njegovaMeteorologicabili su uanticiisrednjem vijekuvrlo cijenjeni i zapravo jedini koliko-toliko znanstveni meteorološki temelji. Uljetopisimaidnevnicimaizsrednjeg vijekapostoje dragocjene zabilješke o vremenskim pojavama i nepogodama, no tada još nije bilo nikakvihinstrumentalnih mjerenja.
Tako je bilo sve dokR. Descartes,G. Galileii ostali nisu nagađanja počeli mijenjati instrumentalnim promatranjima početkom17. stoljeća.Prva meteorološka mjerenja pomoću mjernih instrumenata započeli su Galilejevi učenici (1645.) uFirentinskojakademiji. Najosnovniji instrumenti za provođenje tih promatranja i mjerenja —barometar,vlagomjerilihigrometaritermometar— izumljeni su u razdoblju između 1650. i 1750. godine. Spajanje teorije i pokusa uključivalo je iNewtonove zakone gibanja,pokuseB. Pascala,E. Mariottea,R. Hookea,E. Halleyjai ostalih na hipsometriji (preciznom mjerenjunadmorske visine), zatim istraživanjaR. Boyleas plinovima te Halleyja, Hadleyja id'Alembertao atmosferskoj cirkulaciji. Već 1686. engleski astronom E. Halley objavljuje prvu kartuvjetrovautropskom području,što je tada bilo od osobitog značenja za plovidbujedrenjaka.
U 18. stoljeću razvijaju se fizikalne znanosti, posebnotermodinamika.G. D. FahrenheitiA. Celsiusuvode ljestvice na termometrima, aJ. Blackdoprinosi teorijskom razvoju meteorologije jasnim razlučivanjem pojmovatemperatureitopline.Podaci meteoroloških mjerenja, a i otkriće osnovnih zakona fizike, omogućili su bolje razumijevanje nekih meteoroloških pojmova, prije svega tlaka zraka. Već je 1648. B. Pascal ustanovio datlak zrakaopada snadmorskom visinom,a 1685. E. Halley, polazeći odBoyle-Marriotteova zakona,postavlja izraz za proračun visine nekog mjesta na osnovi mjerenjatlaka.H. B. Saussure,penjući se na alpske vrhunce, ispituje promjenu meteoroloških pojava s visinom.J. Charlesprvi je 1783. u slobodnombalonuponio termometar i barometar do visine 3 467 m i tako započeoaerološka mjerenja.Tek kad jeR. Assmannizumio 1887. aspiracijskipsihrometar,mogle su se besprijekorno mjeriti temperatura ivlaga zraka.U 19. stoljeću počinju mjerenja visokih slojeva atmosfere pomoću slobodnih balona s uređajima za obilježavanje, a 1902. otkrivena jetropopauza(R. Assmann iL. P. Teisserene de Bort).
Do 1850. standardizirani su termometri,B. Franklinproučavao jemunjei izumiogromobran,J. Daltonpostavio je temelje za mjerenjeisparavanjaivlažnosti zraka,aL. Howardklasificirao jeoblake.Početkom 19. stoljeća javne ustanove ali iamateripočinju pratiti i bilježiti vremenske prilike.
U 19. stoljeću uvodi se u meteorologijusinoptička metoda,to jest istodobno promatranje stanja atmosfere na velikom području. U gotovo svim razvijenijim zemljama uspostavlja se mrežameteoroloških stanicai organizira se meteorološka služba. H. W. Brandles izrađuje prvu sinoptičku kartu Europe, no veći poticaj za uvođenje sinoptičke metode, odnosno za uvođenje meteorološke službe, pojavljuje se tek poslije 1856., kad jeU. Le Verrierdokazao da se upotrebom sinoptičke metode mogla predskazati velikaoluja(1854.), koja je oštetila francusku i britansku flotu naCrnom morupredKrimom.Otada se proširuje mreža meteoroloških stanica, uvode se meteorološka mjerenja na moru, postavljaju se osnoveklimatologijei sve više se istražuju procesi u atmosferi.
Nakon što je uKrimskom ratufrancuska flota bila teško oštećena u snažnoj oluji, zemlje zapadne Europe i Sjeverne Amerike započele su ozbiljne pokušaje skupljanja podataka o vremenu na mnogo mjesta istovremeno pomoću nedavno izumljenogtelegrafa.Razvoj pouzdanihsatovaomogućio je stalnost i točnost promatranja na širem području. Izumljeni su ianemometri,a uskoro je za održanje i očitavanje uređaja uvedena ielektrična struja.S razvojem prometabaloni,zmajevi izrakoploviuskoro su na svojim letovima nosili i meteorološke instrumente kroztroposferu,najniži sloj Zemljine atmosfere, sve do stratosfere, idućeg sloja atmosfere.Stratosferaje otkrivena, opisana i nazvana malo nakon 1900. Stalna mjerenja po visini započela su oko 1920., nakon što su izumljeniradio-uređaji na baterije koji su bili postavljani na balone. Podatci o stanju vremena na većim visinama dali su potpuniju sliku stanja atmosfere i bolji uvid u pojave na tim visinama, poput mlazne struje.
Za razvoj meteorologije posebno su važni bili radoviH. Helmholtza,koji u meteorologiju počinje primjenjivati zakonemehanike fluida.Pojam cirkulacije potječe odW. Thomsona (Lord Kelvin),aJ. Bjerknespostavlja teorijske osnove fizikalnih procesa u atmosferi, s posebnom primjenom na visinske karte. On je najvažniji prestavnik takozvane bergenske škole, koja je potkraj dvadesetih godina 20. stoljeća uvela u meteorološku praksu pojamzračne maseifronte,te umnogome razvila metodeprognoze vremena.Primjenomradiosondipočetkom 1930-tih godina, započinju redovna mjerenja slobodne atmosfere i primjena visinskih (aeroloških) mjerenja. U tom razdoblju doprinose razvoju meteorologije radoviC. G. Rossbyja,a i nagli razvojzrakoplovstva.
Termodinamika,koja se počela razvijati sredinom 19. stoljeća, omogućila je velik broj novihjednadžbikoje opisujuatmosferui promjene u njoj. Od 1850. do 1950. dominantna grana meteorologije bila jesinoptička meteorologija.Oko 1920. empirijska iskustva prepuštaju mjesto fizici, a znanstveniciV. Bjerknesi njegov sin Jacob sve te ideje oblikovali su u teoriju opolarnoj fronti,uključujući ključne pojmove fronte izračnih masa.
Poslije Drugog svjetskog rata, zahvaljujući velikom proširenju mreže prizemnih i aeroloških stanica, rezultatima opsežnih teorijskih istraživanja i upotrebi elektroničkihračunala,omogućena je primjena numeričkih modela za prognozu vremena. U zadnje vrijeme meteorološki podaci sve više služe svakodnevnom životu, privredi, industriji i tehnici, što znatno otklanja neizvjesnosti koje su se ranije morale uvažavati s obzirom na utjecaj atmosfere na planiranje ljudskih aktivnosti. Razvijene su mnoge grane meteorologije, čemu je posebno doprinio brzi razvoj mjernih instrumenata, osobito elektronike. Široka primjena elektroničkih računala i novih metoda mjerenja pomoću umjetnihsatelita,radarai drugog omogućuje nove spoznaje i bolje razumijevanje atmosferskih procesa.
Moderna dinamička meteorologija rođena je 1948., kad je Jule Charney uspio reducirati složene dinamičke jednadžbe (koje je već 1904. postavio stariji Bjerknes) na jednostavniji oblik. Istovremeni razvoj digitalnog računala osigurao je da Charneyjeva metoda rješavanja jednadžbi ima veliku praktičnu korisnost jer se omogućilo da prognoziranje vremena bude osnovano na rješenjima dinamičkih jednadžbi kao funkcija vremena. Od 1948. naglo se razvija iradarska tehnologijapa se već dvije godine poslije radarima moglo razlikovati sastav oblaka po količini vode u njima i tako otkritioluje,osobito onegrmljavinske.Od sredine šezdesetih godina izumljeni su i radari koji suDopplerovim učinkomdavali podatke i obrzini.Nakon 1960.umjetni satelitisu počeli slati detaljne slike cijele Zemljine površine.
Astronomijai proučavanjemeteorakaopadajućih zvijezdakasnije se izdvojila kao posebna znanstvena disciplina. Meteorologija postupno se ograničila na proučavanjeatmosfere.Mnoge vremenske pojave i danas se nazivajumeteorima,poputhidrometeora(tekuća ili smrznutavodakoja pada na tlo u obliku kiše, snijega, tuče, magle i drugo), litometeorima (suhe čestice prašine, pijeska ili dima),fotometeorima(optičke pojave poputhala,duge) i elektrometeorima (električne pojave kao što su munje, sijevanje,vatra svetog Ilije).
Moderna meteorologija prvenstveno se bavi tipičnim i najvidljivijim oblicima vremena poput grmljavinskih oluja, tropskih ciklona, tornada, fronti i slično. Meteorologija se najčešće opisuje kao fizika atmosfere jer u modernoj meteorologijifizikaima ogroman značaj.
Današnja meteorologija[uredi|uredi kôd]
Razvitkom meteorologije otvorila se mogućnost njenog iskorištavanja u svakodnevnom životu za potrebe čovjeka, što je potaknulo organizaciju i nastanak prvih meteoroloških službi, ali i razvilo spoznaju o velikoj važnosti međunarodne suradnje. Ljudi su brzo shvatili da vrijeme i meteorološka zbivanja ne poznaju državne granice i da prelaze granicekontinenata.
Međunarodna povezanost u meteorologiji utemeljena je na Prvom međunarodnom kongresu meteorologa uBeču1873., gdje je osnovana Međunarodna meteorološka organizacija (eng.International Meteorological Organization– IMO). Ta organizacija je 1951. prerasla u Svjetsku meteorološku organizaciju (eng.World Meteorological Organization–WMO), posebnu agencijuUjedinjenih naroda.1. rujna 1993. WMO je obuhvaćao 167 država i 5 teritorija članica, uključujući i Hrvatsku. Zadaća je Svjetske meteorološke organizacije sudjelovanje u organiziranju mrežemeteoroloških postajana kojima će se mjeriti i opažati meteorološke pojave na jedinstven način, sudjelovanje u organiziranju sustava brze razmjene meteoroloških izvješća, organiziranje znanstvenih istraživanja te pomaganje primjene meteorologije u svim ljudskim djelatnostima.
Meteorologija kao znanost i dalje se razvija. Od velike su pomoći i nagla kompjuterizacija iautomatizacija,pogotovo u iskorištavanju ogromnog broja motrenja koja se dnevno obavljaju tradicionalnim, ali i novim instrumentima. Na primjer razvoj Dopplerova radara ključan je za pravodobna i što točnija upozorenja za nadolazećitornadoili druge mjesne vremenske događaje koji predstavljaju opasnost ljudima i imovini. Nova moćna računala jedina mogu u vrlo kratkom vremenu obraditi mnoštvo podataka koji svakog trenutka stižu sa svih strana svijeta, što je ključno za pravovremeno i točno rješavanje složenih jednadžbi koje opisuju i predviđaju stanje atmosfere.
Određen broj svih tih informacija širi se svijetom posredstvom Globalnog telekomunikacijskog sustava Svjetske meteorološke organizacije, ali dobar dio ne šalje se u javnost zbog komercijalnog interesa, nacionalne sigurnosti i logistike nekih zemalja. Iz tog razloga diljem svijeta postoji nekoliko središta koja pomoću brzih i moćnih računala te računalnih modela izvode simulacije vremena u budućnosti temeljene na dosadašnjim opažanjima. Jedno od tih središta je i Europski centar za srednjoročnu prognozu vremena (ECMWF) u engleskom Readingu.
Vrlo bitan dio meteorologije predstavljaju meteorološka opažanja i mjerenja. Ona se vrše na mnoge načine, najčešće umeteorološkim postajama,a od velike su važnosti u novije vrijeme radio, radar i umjetni sateliti. Računalna tehnologija uspješno se i uvelike koristi, uključujući numeričke modele, interaktivnu analizu podataka i njihovo potpuno razumijevanje.
Meteorologija djeluje u vezi s mnogim granama znanosti koje se bave čovjekovom okolinom. Neke od važnijih su:aeronautika,agrikultura,arhitektura,ekologija,proizvodnja energije,šumarstvo,hidrologija,oceanografijaimedicina.Mnoge od navedenih znanosti uvelike ovise o učincima vremena na određenom mjestu, nohidrologijaioceanografijautječu i povratno na meteorologiju jer svojim učincima mijenjaju i atmosferske uvjete na Zemljinoj površini.
Podjela meteorologije[uredi|uredi kôd]
Razvojem meteorologije nastale su kroz posljednja dva i pol stoljeća pojedine velike i samostalne grane, koje se međusobno razlikuju po predmetima proučavanja i po metodama istraživanja. U osnovi, meteorologija se može razvrstati na nekoliko disciplina. Meteorologija se dijeli na različite grane, od kojih svaka ima posebne metode istraživanja. Utvrđivanjem zakonitosti atmosferskih procesa bavi se dinamička meteorologija, prognozom vremena sinoptička meteorologija, prosječnim stanjem atmosfere i klimom različitih krajeva klimatologija, istraživanjem viših slojeva atmosfere aerologija i aeronomija, istraživanjem prizemnoga sloja atmosfere mikrometeorologija, a utjecajima atmosfere na biljni i životinjski svijet biometeorologija. Primjenom meteoroloških zakonitosti za unaprjeđenje pojedinih grana ljudske djelatnosti razvila se zrakoplovna meteorologija (osiguranje i zaštita zračnoga prometa), pomorska meteorologija (u vezi s pomorskom navigacijom), poljoprivredna ili agrometeorologija (u vezi s poljoprivredom), radarska meteorologija (istraživanje stanja atmosfere, u prvom redu oblaka, oborina i vjetra) i drugo. Fizička meteorologija u užem smislu dijeli se naatmosfersku optiku,znanost oatmosferskom elektricitetu,atmosfersku akustiku i drugo; osim toga istražuje i pojavezračenja,isparavanja,mikrofiziku oblaka (postanak oblaka i oborina). Glavna su područja istraživanja u meteorologiji: struktura i sastav atmosfere, pretvorba različitih oblika energije u atmosferi kojima je glavni izvor energija direktnog ili indirektnoga zračenja Sunca, toplinski režim i ponašanje vodene pare u atmosferi, opća cirkulacija atmosfere i problemi u vezi s gibanjem zraka, problemi prognoze vremena i drugo.
Razvitak meteorologije prouzročio je i njenu podjelu:
- Opća meteorologijabavi se proučavanjem svih meteoroloških elemenata i pojava te osnovnih procesa u glavnim crtama, uključujući metode meteoroloških motrenja i meteorološke instrumente.
- Dinamička meteorologijaproučava dinamiku atmosfere. Procese u atmosferi objašnjava zakonima fizike pomoću matematike.
- Sinoptička meteorologijaproučava vremenske prilike iznad velikih zemljopisnih područja, primjenjujući zemljopisne karte na kojima su meteorološka motrenja ucrtana za primjenu u vremenskoj analizi i prognozi, za jedno mjesto ili područje, za kraće ili dulje razdoblje.
- Klimatologijaproučava srednje stanje atmosfere u vremenu i prostoru, kao odraz ponašanja vremena u višegodišnjem razdoblju.
- Aerologijaproučava slobodnu atmosferu i njezino uspravno protezanje do većih visina, približno do 40 km.
- Aeronomijaproučava gornju atmosferu u odnosu prema sastavu, svojstvima i gibanjima te zračenjima primljenim iz svemira.
- Mikrometeorologijaproučava meteorološke uvjete malih razmjera, sadrži detaljnija mjerenja blizu Zemljine površine u kratkom razdoblju i na malom području.
- Fizička meteorologijaproučava fizikalna svojstva i procese atmosfere kao sastav zraka i oblaka, zračenja, akustiku, optiku i elektricitet atmosfere.
Prema područjima praktičke primjene rezultata meteoroloških istraživanja postoji više meteoroloških disciplina:
- Zrakoplovna meteorologijaopskrbljuje obavijestima o vremenu službe zračne plovidbe za potrebe zračnog prometa i zrakoplovne tehnike.
- Pomorska meteorologija(koja uključuje i riječnu) opskrbljuje obavijestima o vremenu službe raznih pomorskih djelatnosti za potrebe pomorskog i riječnog prometa.
- Meteorologija kopnenog prometaod pomoći je službama kopnenog prometa (ceste, željeznice, unutarnji promet).
- Tehnička meteorologijapomaže službama tehničkih grana, za praktičnu primjenu meteorologije u telekomunikacijskom prometu, elektroprivredi, urbanizmu, građevinarstvu (brane, cjevovodi, žičare), turizmu i drugom.
- Agrometeorologijaproučava međudjelovanje meteoroloških i hidroloških čimbenika i poljoprivrede u najširem smislu, uključujući vrtlarstvo, domaće životinje i šume.
- Biometeorologijaproučava utjecaje vremenskih procesa na žive organizme.
- Humana meteorologijaproučava utjecaje vremena na život i zdravlja ljudi.
- Ekološka meteorologijadio je biometeorologije koja proučava odnos između živih organizama i njihovog klimatskog okruženja.
- Nuklearna meteorologijabavi se problemima širenjaradioaktivnihplinova u atmosferi;
- Radarska meteorologijabavi se primjenomradarau meteorološkim istraživanjima oblaka i oborina te u prognozi vremena;
- Radio meteorologijaproučava širenjeradio valovau atmosferi;
- Satelitska meteorologijabavi se primjenomumjetnih satelitaradi mjerenja i sakupljanja podataka za prognozu vremena, klimatologiju i fizikalnu meteorologiju uopće;
- Tehnička meteorologijasluži se spoznajama iz različitih grana meteorologije da bi ih praktički primijenila ugrađevinarstvu,urbanizmu, problemima zagađenosti zraka, turizmu, prometu, elektroprivredi i tako dalje.
Opći podaci o Zemljinoj atmosferi[uredi|uredi kôd]
Zemljina atmosferajesmjesaplinova.Ako se u sustavu zraka ne uračunavavodena para,takva se smjesa zovesuhi zrak.
U sustavu atmosfere uvijek se nalaze i 3 promjenjiva sastojka: vodena para,ozoniugljikov dioksid.Značajka je tih plinova da znatno apsorbirajuzračenjeSuncaiZemlje,i time bitno utječu natemperaturuatmosfere i Zemlje. U posljednja dva stoljeća zamjećuje se povećanje ugljikovog dioksida CO2na čitavoj Zemlji, količina se poduplala. Zbog utjecaja čovjekovih djelatnosti povećava se u svjetskim razmjerima i sadržaj drugih plinskih primjesa, kao što suugljikov monoksidCO,sumporov dioksidSO2,dušikovog dioksidaNO2i drugi.
U sastavu atmosfere nalaze se i mnogobrojne krute i tekuće primjese koje lebde u zraku. To su takozvaniaerosoli,koji su umjetnog ili prirodnog porijekla. Količina se aerosola povećala u zadnjih 70 godina za 50%. U velikim gradovima sadržaj aerosola je mnogo veći nego iznosi srednja koncentracija u čitavoj atmosferi.
Sadržajvodene pareu atmosferi koleba se u širokim granicama: od blizu 0% masenog udjela pri vrlo niskih temperaturama do 4% pri visokim temperaturama.
Podjela atmosfere na slojeve[uredi|uredi kôd]
Po okomici atmosfera se proteže do 60 - 70 tisućakilometara,iako se ne može govoriti o nekoj oštroj gornjoj granici. Uzima se da ukupna masa atmosfere bez vodene pare iznosi 5,157∙1018kg,što je otprilike jedna milijuntina Zemljine mase. Oko 99% ukupne atmosferske mase nalazi se u sloju od 30 do 35 km iznad tla, a 50% ukupne mase u sloju do svega 5 km visine.
Debljina je osnovne atmosferske mase zanemarljiva u usporedbi s njenim vodoravnim mjerama, pa zato i osnovne tvorevine, koje određujuvrijeme(fronte,cikloneianticiklone) zauzimaju vodoravno prostranstva od stotine i tisuće kilometara, a po okomici od svega nekoliko kilometara.
Po okomici može se podijeliti atmosfera prema 4 kriterija:
- sastav zraka i pojavaelektrički nabijenih čestica,
- međudjelovanje atmosfere i Zemljine površine,
- promjena temperature s visinom,
- utjecaj atmosfere naletjelice.
Prema sastavu zraka, atmosferu čine donji sloj ili homosfera, od tla do visine 95 km, i gornji sloj ili heterosfera, iznad visine od 95 km. U homosferi se omjer osnovnih plinova (dušika,kisikaiargona) irelativna molekulska masazraka(μ0= 28,9645) ne mijenjaju. U heterosferi, usporedo s molekulama dušika i kisika, pojavljuju se iatomidušika i kisika, a relativna se molekulska masa zraka smanjuje s visinom. Sloj između 20 i 55 km, u kojemu se nalazi najveća koncentracija ozona, zove seozonski omotačili ozonosfera. Od 50 do 60 km iznad tla, s povećanjem visine naglo se povećava koncentracija nabijenih čestica (ionaielektrona), pa se taj sloj atmosfere zoveionosfera.
Ionosferase sastoji od nekoliko slojeva (D na visini oko 60 km, E na visini od 90 do 120 km, F na visini većoj od 180 km) s povišenom koncentracijom iona. Vanjski pojas atmosfere, gdje se čestice rijetko sudaraju, a većina ih je električki nabijena, predstavlja radijacijski pojas Zemlje, debljine od 9 do 12 Zemljinih polumjera (magnetosfera). U tom se pojasu, zbog djelovanjamagnetskog polja Zemlje,čestice voma kolebaju uzduž magnetskih silnica i imaju velike energije.
Prema međudjelovanju atmosfere i podloge, atmosferu čini granični sloj (ili sloj trenja) i slobodna atmosfera. U graničnom sloju visine od 1 do 1,5 km, već prema vrsti podloge, na gibanje zraka utječu Zemljina površina iturbulentnotrenje, a meteorološke pojave imaju izraziti dnevni hod. U slobodnoj atmosferi mogu se u prvom približenju (aproksimaciji) zanemariti sile trenja zraka.
Prema promjeni temperature s visinom atmosferu čini nekoliko slojeva. Najdonji sloj atmosfere, koji se proteže do oko 11 km visine i u kojemu temperatura u prosjeku opada s visinom za 0,65°C/100m,zove setroposfera.U troposferi, iznad graničnog sloja sve do visine 6 - 8 km, nalazi se donja troposfera, a iznad toga sloja do vrha troposfere je gornja troposfera.
Smanjenje temperature s visinom prestaje u troposferi na nekoj visini iznad koje temperatura umjereno opada (manje od 0,2 °C/100 m), ostaje stalna ili pak s visinom raste. Taj sloj iznad troposfere, na visini između otprilike 11 km i oko 50 km, zove sestratosfera.Prijelazni sloj između troposfere i stratosfere zove setropopauza,i on u našim krajevima doseže visinu između 9 do 11 km, već prema godišnjem dobu i vremenskom stanju. U polarnim predjelima visina tropopauze iznosi od 8 do 10 km, a uekvatorskompojasu od 16 do 18 km. Na umjerenim zemljopisnim širinama temperatura iznad tropopauze najčešće se ne mijenja s visinom, a iznad tropskih i ekvatorijalnih predjela polagano raste.
Izotermičkostanje stratosfere zadržava se u prosjeku sve do visine 25 km, a iznad te razine temperatura raste zbogapsorpcijeultraljubičastog zračenjaSunca u slojuozona(ozonski omotač). Srednja vrijednost okomitog temperaturnoggradijentau sloju od 25 do 46 km iznosi - 0,28 °C/100 m. U prijelaznom sloju, takozvanojstratopauzi,na visini od 45 do 54 km temperatura je blizu 0 °C, s mogućim odstupanjima ± 20 °C.
Umezosferi(od 50 do 80 km), sloju atmosfere iznad stratosfere, temperatura zraka ponovno opada, i to prosječno - 0,35 °C/100 m. Na visini od 80 do 95 km postoji prijelazni sloj, takozvanamezopauza,u kojemu temperatura iznosi od - 85 °C do - 90 °C. Iznad mezopauze, utermosferi(od 90 do 450 km), temperatura ponovno raste, i to uglavnom zbog toga štokisikapsorbiraSunčevo zračenjevalne duljinemanje od 0,24 μm i pri tom disocira, pa nastajeatomnikisik. U termosferi temperatura raste s visinom i doseže vrijednosti i doseže vrijednosti i iznad 1 000K.Na visinama iznad 1 000 km nalazi seegzosfera,odakle se plinovi šire usvemir.
Čimbenici (parametri) atmosfere (temperatura,tlak zraka,gustoća zraka) veoma se mijenjaju u prostoru i vremenu, pa se može uglavnom govoriti samo o srednjim vrijednostima.
Osnovna svojstva srednje okomite strukture atmosfere bile su određene međunarodnom standardnom atmosferom CIRA (eng.COSPAR International Reference Atmosphere) iz 1961., te standardnom ruskom atmosferom SA-73 iz 1975. CIRA je određivala podatke o atmosferi do 800 km visine; podaci iznad 200 km osnivaju se na mjerenjima pomoću umjetnih satelita. SA-73 određuje srednje vrijednosti osnovnih parametara atmosfere u rasponu visina od 0 do 50 km nazemljopisnoj širini45° 32’, pri srednjoj Sunčevoj aktivnosti, a postoje i preporuke za visine od 50 do 120 km. Standardna atmosfera SAD iz 1976. proširena je do 1 000 km.
Meteorološke pojave[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Meteorološke pojave
Meteorološke pojaveilimeteorološki elementisu veličine kojima se prikazujefizikalnostanjeatmosferei fizikalne pojave u njoj. Glavne meteorološke pojave dijele se na pojave koji ponajviše ovise o djelovanju Sunca (jakost i trajanjeSunčeva zračenja,temperaturazraka), na one pojave koji određuju stanja i promjene mehaničke naravi uz utjecaj sile teže (tlak zrakaivjetar) i na pojave koje su u vezi svodenom paromu atmosferi (vlaga zraka,oblaci,oborine). U meteorološke pojave ubrajaju se takođertoplinsko zračenjeatmosfere i Zemlje, vodoravna vidljivost, snježni pokrivač, optičke i električne pojave u atmosferi i drugo. Meteorološke pojave utječu jedne na druge, a njihove se vrijednosti mijenjaju vremenski i od mjesta do mjesta. Skup vrijednosti meteoroloških pojava na određenome mjestu u određenome trenutku naziva sevrijeme.Vrijednosti meteoroloških pojava određuju se redovitomjerenjemi motrenjem nameteorološkim postajama.[3]
Oblaci i oborine[uredi|uredi kôd]
Ako u nekom dijeluZemljine atmosferekoji je zasićenvlagompadatemperatura,kondenziratće sevodena parai stvarativodene kapljice.Stvaraju li se te kapljice blizu tla, nastat ćemagla,a stvaraju li se u većim visinama, nastat ćeoblaci.Oblaci nastaju i na taj način da se topli zrak kaospecifički lakšidiže uvis, gdje je niža temperatura. Sadrži li taj zrak veliku količinu vlage, ona će se zbog ohlađivanja kondenzirati, i time će nastati oblaci. Stvaranju magle pogodujuprašinaidimkoji se nalaze u zraku. Čestice prašine i dima čine jezgre kondenzacije vodene pare koja je ohlađena ispodrosišta.Zimi odnosno na visokimplaninama,kada je temperatura vrlo niska, smrzavaju se vodene kapljice u sitne kristale, koje stvarajusnijeg.
Kiša se sastoji od krupnih kapljica vode. Da bi iz oblaka padala kiša, moraju od sitnih kapljica nastati krupnije, jer sitne kapljice padaju sporo, pa se na putu ispare. Ljeti zbog brzog i velikog zagrijavanja diže se u visinu zrak s velikim sadržajem vlage, gdje se ohladi ispod 0°C.Kako ljeti sadrži zrak više vlage nego zimi, stvorit će se ohlađivanjem veliki kristali odnosnoled,koji pada kaotučana Zemlju. Zemaljska površina gubi noćuižarivanjemvelik diotopline,koju je danju primila putemSunčeve svjetlosti.Zbog toga nastaje ohlađivanje zraka, a time kondenzacija suvišne vlage u obliku kapljica na površini Zemlje. To jerosa.Zimi zbog istog razloga nastaje ohlađivanje ispod 0 °C, a time smrzavanje rose u obliku iglica, što se zovemraz.
Sve navedene meteorološke pojave, to jest kiša, snijeg, tuča, rosa i mraz, koje nastaju zbog kondenzacije vodene pare u zraku, zovu se oborine. Količina oborina mjeri se visinom sloja vode u milimetrima po četvornom metru (mm/m2) koga bi stvorilavodaoborina kad bi ostala na tlu, a da se ne ispari, a niti otiče u zemlju. Na primjer ako se kaže da je u toku 24 sata na nekom mjestu količina oborina 2 mm, to znači da je palo toliko kiše da na svaki m2dolazi 2litrevode. Naime sloju vode visine 1 mm na površini od 1 m2odgovara količina vode od 1 litre, to jest 1 dm3.Suhi krajevi imaju ispod 500 mm oborina godišnje. Za mjerenje količine oborina služi mjerni instrument kišomjer, pluviometar ili ombrometar.[4]
Temperatura zraka[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:TemperaturaTemperatura zraka,u meteorologiji, jetemperaturau prizemnom slojuatmosferekoja nije uvjetovanatoplinskim zračenjemtlai okoline iliSunčevim zračenjem.Mjeri se navisiniod 2 metra iznad tla. Temperatura zraka mijenja se tijekom dana i tijekom godine. Dnevni hod ovisi o dobu dana i veličini i vrsti naoblake i može se znatno promijeniti pri naglim prodorima toploga ili hladnoga zraka ili pri termički jako izraženimvjetrovima,na primjerfenu,činuku iliburi.Godišnji hod ovisi o položajuZemljepremaSuncu,zemljopisnom položaju mjesta, te oklimatskim promjenama.U našimzemljopisnim širinamau prosjeku je najhladniji mjesec siječanj, a najtopliji srpanj. Zbog utjecaja topline tla, uz samo tlo temperatura zraka naglo se mijenja, pa razlika između temperature zraka na 2 metra visine i one pri tlu može iznositi i do 10 stupnjeva. Temperatura zraka pri tlu mjeri se termometrima postavljenima 5centimetaraiznad tla. Najniža je do sada izmjerena temperatura zraka – 89,2 °C na stanici Vostok (Antarktika,1983.), a najviša 57,3 °C u mjestu Asisija (Libija, 1923.).[5]
Površina Zemlje ugrijava se putem Sunčevih zraka. Zrak se ipak ne zagrijava Sunčevim zrakama, nego od Zemljine površine. Zbog toga temperatura zraka opada s visinom. Iznos za koliko padne temperatura zraka, kad se popnemo 100 metara vertikalno uvis, naziva se vertikalnigradijent temperature.Mjerenja su pokazala da do 4 000 metaranadmorske visinetemperatura zraka za svakih 100metaraopada prosječno 0,5°Cili 5 °C za 1kilometar.Osim toga temperatura zraka ovisi i ozemljopisnoj širini.Temperatura se također mijenja sgodišnjom dobii tokom dana. Najniža dnevna temperatura u našim krajevima je između 4 i 8 sati, a najviša između 14 i 16 sati. Srednja godišnja temperatura je srednja vrijednost svih temperatura tokom godine. Promjena temperature se ne opažaju duboko u unutrašnjosti Zemlje. Već u dubini od 6 metara vlada gotovo stalno srednja godišnja temperatura u tom mjestu.
Razdioba atmosferskog tlaka[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Atmosferski tlakZa proučavanje meteoloških pojava vrlo je važna raspodjela (razdioba) atmosferskog tlaka na površini Zemlje. Atmosferski tlak ovisi ne samo o nadmorskoj visini nekog mjesta nego također o sastavu zraka i o njegovom zagrijavanju. Čim ima viševlage u zraku,bit će atmosferski tlak manji, jer je vlaga lakša od zraka. Da bismo mogli uspoređivati međusobno tlakove koji vladaju na raznim mjestima zemaljske površine, moraju se oni svesti, kažemo, reducirati namorsku razinu.Spojimo li nazemljopisnoj kartisva mjesta koja imaju isti atmosferski tlak, dobit ćemo krivuljeizobare.Visina atmosferskog tlaka mjeri se u meteorologijipaskalima(obično hektopaskalima) ilibarima(obično milibar): 1 hPa = 100 Pa = 1 mbar.
Vjetar[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:VjetarVjetarje gibanje zraka koji nastaje zbog različitog atmosferskog tlaka. Brzina vjetra određuje se spravom ili koja se zoveanemometar.Silakojom razlika atmosferskih tlakova djeluje na zrak okomita je na izobari. Ta je sila to veća što je veća razlika tlakova. Tamo gdje su dvije izobare bliže, sila je veća nego ondje gdje su izobare više razmaknute. Na smjer vjetra znatno utječevrtnja Zemlje.Da se Zemlja ne okreće, vjetar bi puhao okomito na izobaru, to jest od izobare većeg tlaka prema izobari manjeg tlaka. Ali zbog vrtnje Zemlje vjetar uvijek skreće s tog smjera. Za poznavanje jakosti vjetra mora se znati pad tlaka. Pad tlaka izražen u torima na duljini jednog Zemljinog stupnja ili 111 kilometara zove se barometarskigradijent.
Ciklona i anticiklona[uredi|uredi kôd]
Izobare su nepravilne i zatvorene krivulje koje pokazuju raspodjelu atmosferskog tlaka na površini Zemlje. Mjesto na kojem vlada najniži atmosferski tlak zove se barometarski minimum, depresija ili ciklona, a mjesto na kojem vlada najveći atmosferski tlak zove se barometarski maksimum ili anticiklona. Zbog razlike tlaka nastat će gibanje zraka od anticiklone prema cikloni. U cikloni diže se zrak uvis, a u anticikloni se spušta prema dolje. Stoga će na površini Zemlje puhati vjetar od anticiklone prema cikloni, a u visini obratno. U ciklonu će se zrak koji se diže uvis ohlađivati, pa ako je zasićen vodenom parom, nastat ćekondenzacija,a time i naoblaka. Stoga u krajevima ciklone vladaju vjetrovi, tmurno vrijeme, kiša ljeti, a snijeg zimi. Obratno je stvar u anticikloni, gdje nastaje spuštanje zraka i njegovo zagrijavanje. U anticikloni vlada miran zrak, nebo je vedro, velika žega ljeti, a studen zimi. No često, naročito zimi, u donjim slojevima anticiklone nastaju niski oblaci ili magla.
Mjerne jedinice meteoroloških pojava[uredi|uredi kôd]
Tlak zraka[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Atmosferski tlak
Tlak zrakaodređen jesilom(pritisak) koja djeluje okomito napovršinu.Mjerna jedinicauMeđunarodnom sustavu SIjestpaskal(oznaka:Pa):
U meteorologiji se upotrebljava izvansustavna, ali iznimno dopuštena jedinicatlakabar(oznaka: bar), ali najčešće njena decimalna jedinica milibar (oznaka: mbar). Kako je:
onda vrijedi:
Oznake b za bar ili mb za milibar nisu dozvoljene.
Tlak se na barometru s tekućinom mjeri visinom stupcažive,pa je stara jedinica tlaka bilamilimetar živina stupca(oznaka: mmHg) i iznosi:
i vrijedi:
Temperatura zraka[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:TemperaturaMjerna jedinicatermodinamičke (takozvane apsolutne) temperatureTjestkelvin(oznaka: K), a temperaturetpremaCelzijujestCelzijev stupanj(oznaka: °C). Po vrijednosti:
s time što između termodinamičke i Celzijeve temperature postoji odnos:
Tlak vodene pare[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Parcijalni tlakTlakvodene pare parcijalni je tlak vodene pare, izražen u milibarima. Uz zadanu temperaturu, tlak vodene pare ne može premašiti neku određenu vrijednostE,koja se naziva tlakom zasićene vodene pare. IznosEovisi o temperaturi i raste s temperaturom, a različit je nadvodomEVi nadledomEL.
Tablica:tlak zasićene vodene pare u zavisnosti od temperature:
| Temperatura | Tlak nad vodom | Tlak nad ledom |
|---|---|---|
| t(°C) | EV(mbar) | EL(mbar) |
| - 40 | 0,189 | 0,129 |
| - 30 | 0,51 | 0,40 |
| - 20 | 1,25 | 1,03 |
| - 10 | 2,86 | 2,60 |
| 0 | 6,11 | 6,11 |
| 10 | 12,27 | |
| 20 | 23,37 | |
| 30 | 42,43 | |
| 40 | 78,30 | |
| 50 | 123,34 |
Apsolutna vlaga[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Vlažnost zrakaApsolutna vlagaajestmasavodene parepoobujmuvlažnog zraka i obično se izražava ugramimapokubnom metru(g/m3).
Relativna vlaga[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Relativna vlažnostRelativna vlagaUomjer je parcijalnog tlaka vodene pareei tlaka zasićene vodene pareE,pri istoj temperaturi nad ravnom površinom čiste vode:
Obično se izražava upostocima,pa je za potpuno suhi zrakU= 0%, a za zrak potpuno zasićen vodenom paromU= 100%.
Specifična vlaga[uredi|uredi kôd]
Specifična vlagasomjer je mase vodene pare i ukupne mase vlažnog zraka u istom obujmu (volumenu). Između tlaka vodene pareei specifične vlagespostoji veza:
gdje je:p-tlak zraka,faktor 0,622 - omjerplinskih konstantisuhog i vlažnog zraka, a faktor 0,378 - nadopuna do jedan.
Omjer miješanja[uredi|uredi kôd]
Omjer miješanjamje omjer mase vodene pare i mase suhog zraka u istom volumenu:
Između specifične vlagesi omjera miješanjamvrijede odnosi:
i još:
Rosište[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:RosišteRosišteje temperaturaτna kojoj vodena para, uz konstantni tlak zraka i konstantnu specifičnu vlagu, postaje zasićenom, daklee = E,pa pri daljem sniženju temperature počinjekondenzacijavodene pare. Razlika između temperature zrakati rosištaτzove se deficit rosišta.
Brzina vjetra[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:VjetarBrzina vjetraizražava se umetrima u sekundi(m/s),kilometrima na sat(km/h), te u izvansustavnoj, iznimno dopuštenoj mjernoj jedinicičvor= 1,852 km/h = 0,514 m/s. Za procjenu jačine vjetra upotrebljava se takozvanaBeaufortova ljestvica(prema engleskom admiraluF. Beaufortu,koji ju je sastavio 1808.). Ljestvica ima 13 stupnjeva kojima su pridijeljeni nazivi vjetrova. Za svaki stupanj određeni su i učinci vjetra na predmete na moru ili na kopnu, pa se promatranjem pojava može procijeniti i jačina vjetra.
Budući da je brzina vjetravektorskaveličina, mora se pored brzine označiti i njegovsmjer.Smjer vjetra određuje se zemljopisnom stranom Zemlje iz koje vjetar dolazi, a označuje se ili uobičajenim slovnim kraticama glavnih smjerova kompasa, ili iznosom kuta za koji smjer vjetra odstupa od sjevera, mjereno u smjeru kazaljke na satu.
Sinoptička karta i prognoza vremena[uredi|uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Sinoptička meteorologijaDa bi se dobili svi podaci o kojima ovisi vrijeme, organizirana je u svakoj državi meteorološka služba pomoću meteoroloških stanica. Na tim stanicama mjere se u određeno vrijeme tokom dana i noći svi potrebni podaci kao tlak, temperatura, vjetar, oborine i promatra naoblaka. Sve podatke o vremenu objavljuje u svakoj državi određena stanica, pa se na osnovi tih podataka sastavlja vremenska karta, koja se zove sinoptička karta. U toj su karti ucrtane izobare, a pomoću posebnih znakova unesene su temperatura, vlažnost zraka, te smjer i jakost vjetra. Na temelju sinoptičke karte meteorolozi određuju kretanje zračnih masa i njihova svojstva, a ujedno i kretanje ciklone. Europska ciklona uglavnom ima središte u područjuIslandai kreće se prema istoku brzinom od 25 do 40km/h,a zahvaća područje s promjerom do 3 000 km. Prema navedenim podacima mogu meteorolozi datiprognozu vremena,to jest unaprijed reći kakvo će biti vrijeme. Prognoza vremena je vrlo važna u pomorskom i zračnom saobraćaju, te u poljoprivredi.
Međunarodne organizacije[uredi|uredi kôd]
Izvori[uredi|uredi kôd]
- ↑meteorologija,[1]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
- ↑"Tehnička enciklopedija" (Meteorologija), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
- ↑meteorološki elementi,[2]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
- ↑Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
- ↑temperatura zraka,[3]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
- Za dio članka o podjeli meteorologije, izvor je knjigaOpća i prometna meteorologija(Branko Gelo).
Vanjske poveznice[uredi|uredi kôd]
| ||||||||||||||||||||