ikona
1. Stupeň
Studijní témata pro 1. stupeň základní školy.

Vzduch a počasí

Meteorologie

Procesy a jevy, probíhajícími v atmosféře, se zabývá meteorologie. To, co se děje v atmosféře, která nás obklopuje, do značné míry ovlivňuje náš každodenní život. Jinak se oblékneme, pokud mrzne, nebo je horký den, vezmeme si deštník, pokud prší, a půjdeme pouštět draka, když fouká vítr.

pocasi_velka

Předpověď počasí je prognóza počasí, založená na využití poznatků o fyzikálních zákonitostech. Počasí je definováno mnoha faktory (hlavně atmosférickým tlakem, vlhkostí, teplotou a větry). K předpovědi počasí je třeba tyto faktory sledovat a k tomu slouží mnoho technických zařízení a přístrojů. Nicméně povaha atmosféry a neúplné chápání přírodních procesů znamenají, že předpovědi nejsou zcela přesné a neomylné.

Meteorologická stanice je zařízení pro měření meteorologických údajů potřebných pro další předpověď průběhu počasí. Meteorologických stanic je více typů, na typické stanici se provádějí měření teploty vzduchu (maximální, minimální teplota, minimální teplota ve výšce 5 cm a 2 m nad zemí), měření vlhkosti vzduchu, směru a rychlosti větru, množství vodních srážek, množství napadaného sněhu, určuje se množství oblačnosti a pozorují se další meteorologické jevy (bouřky, mlha, jinovatka, náledí, námraza, rosa apod.). Nejstarší meteorologická stanice v České republice se nachází v pražském Klementinu.

Co je počasí a co klima?

Počasí označuje současný stav všech atmosférických podmínek v daném místě a čase. Můžeme ho popsat pomocí řady veličin, jako jsou teplota a tlak vzduchu, vzdušná vlhkost, rychlost a směr proudění, oblačnost a srážky.

Klima, nebo-li česky podnebí, označuje dlouhodobý průběh počasí na daném místě. Pokud si podnebí představíme jako filmový pás, pak počasí je jedno políčko tohoto filmu. Jiné klima je u mořského pobřeží, kde dlouhodobě převažuje deštivé a chladnější počasí, a jiné je například na Sahaře. Charakter podnebí je ovlivněn řadou faktorů – nejvýznamnější jsou energetická bilance, proudění vzduchu a charakter povrchu. V posledním století se na ovlivňování podnebí podílí i lidská činnost.

Atmosférický tlak

Hmotnost vzduchu v atmosféře vytváří atmosférický tlak, který se měří obvykle v hektopascalech (hPa). Průměrný atmosférický tlak u hladiny moře se nazývá normální atmosférický tlak a má hodnotu 1013,25 hPa. Atmosférický tlak klesá s přibývající výškou. Závislost tlaku na výšce vyjadřuje tzv. barický stupeň (udává výšku, o kterou musíme vystoupat či sklesat, abychom zaznamenali změnu tlaku vzduchu o 1 hPa.) nebo tlakový gradient (udává změnu tlaku vzduchu na jednotkovou vzdálenost).

Atmosférický tlak je velice důležitý pro předpověď počasí. Absolutní hodnota atmosférického tlaku není tak důležitá jako jeho změna a rychlost změny.

Teplý vzduch má nižší hustotu, studený má naopak vyšší hustotu. Rozdělení tlaku se na synoptických mapách znázorňuje pomocí izobar. Izobara je čára spojující na mapě místa se stejnou hodnotou tlaku vzduchu, přepočítanou na hladinu moře. Přístroj, který zaznamenává tlak, který se nazývá barometr. Základní charakteristické objekty tlakového pole jsou tlakové útvary.

tlak_vzduchu

Tlaková výše

Tlaková výše čili anticyklóna oblast vyššího tlaku vzduchu, která se projevuje aspoň jednou uzavřenou izobarou. Pohyb vzduchu kolem tlakové výše se na severní polokouli děje ve směru hodinových ručiček (v důsledku působení Corialisovy síly). V oblastech vysokého tlaku dochází k sestupným pohybům vzduchu a tím k rozpouštění oblačnosti. Charakter počasí je odlišný pro zimní a letní období. V létě jsou tlakové výše nositelem teplého a slunečného počasí bez bouřek a přeháněk, v zimním období je v tlakové výši zpočátku jasno, později se ale vytváří teplotní inverze a s ní spojené nepříjemné jevy, jako jsou smog, nízká inverzní oblačnost a velké chladno.

Hřeben nebo výběžek vysokého tlaku nevytváří izobary uzavřené, ale obvykle zakřivené. Směr pohybu vzduchu je obdobný jako u anticyklóny.

Tlaková níže

Tlaková níže čili cyklóna je „oblast nižšího tlaku vzduchu, která se projevuje aspoň jednou uzavřenou izobarou. Pohyb vzduchu kolem tlakové níže se na severní polokouli děje proti směru hodinových ručiček. V oblasti nízkého tlaku vzduchu převládají výstupné pohyby vzduchu. Tlakové níže jsou většinou spojeny s frontálními systémy, které přinášejí srážky. Počasí v tlakové níži je odlišné v teplé a studené polovině roku. V létě je přechod tlakové níže špatná zpráva, většinou způsobuje ochlazení, déšť, bouřky a vítr. V zimě tlaková níže přináší opět srážky, ale většinou spojené s relativním oteplením a rozpuštěním nízké inverzní oblačnosti.

Brázda nízkého tlaku nevytváří izobary uzavřené, ale obvykle zakřivené. Směr pohybu vzduchu je obdobný jako u cyklóny.

Tlakové pole se silně mění, často nepravidelně. Přesto lze zprůměrováním mnoha hodnot vysledovat jisté pravidelnosti, a to permanentní a sezónní. Mezi celoroční patří pás nízkého tlaku podél rovníku, tlakové výše (anticyklóny) v oblasti azorských a havajských ostrovů a tlakové níže (cyklóny) v oblasti Islandu a Aleut. Na severní polokouli se v zimě vyskytuje kanadská a zejména sibiřská tlaková výše, v létě iránská a severoamerická tlaková níže.

Počasí v tlakové níži

Tlakové níže jsou většinou spojeny s frontálními systémy, které přinášejí srážky. V oblasti nízkého tlaku vzduchu převládají výstupné pohyby vzduchu (proto je tlak nižší), které jsou spojeny s tvorbou oblačnosti a srážek. Počasí v tlakové níži je odlišné v teplé a studené polovině roku. V létě je přechod tlakové níže špatná zpráva, většinou způsobuje ochlazení, déšť, bouřky a vítr. V zimě tlaková níže přináší opět srážky, ale většinou spojené s relativním oteplením a rozpuštěním nízké inverzní oblačnosti.

Počasí v tlakové výši

V oblastech vysokého tlaku dochází k sestupným pohybům vzduchu a tím k rozpouštění oblačnosti. Charakter počasí je odlišný pro zimní a letní období stejně jako u tlakových níží. V létě jsou tlakové výše nositelem teplého a slunečného počasí bez bouřek a přeháněk, v zimním období je v tlakové výši zpočátku jasno, později se ale vytváří teplotní inverze a s ní spojené nepříjemné jevy, jako jsou smog, nízká inverzní oblačnost a velké chladno.

Vlhkost vzduchu

Vlhkost je základní vlastnost vzduchu. Vlhkost vzduchu udává, jaké množství vody v plynném stavu (vodní páry) obsahuje dané množství vzduchu. Množství vodní páry je časově velice proměnlivé a liší se také od místa k místu.

Absolutní vlhkost vzduchu vyjadřuje hmotnost vodní páry obsažené v jednotce objemu vzduchu. V meteorologii se vyjadřuje nejčastěji v gramech vodní páry na metr krychlový vzduchu.

Relativní vlhkost vzduchu udává poměr mezi okamžitým množstvím vodních par ve vzduchu a množstvím par, které by měl vzduch o stejném tlaku a teplotě při plném nasycení. Udává se v procentech (%).

Rosný bod je teplota, při které je vzduch maximálně nasycen vodními parami (relativní vlhkost vzduchu dosáhne 100 %).

Atmosférické srážky jsou vodní kapky nebo ledové částice vzniklé následkem kondenzace nebo desublimace vodní páry v ovzduší. Jde tedy o všechnu atmosférickou vodu v kapalném nebo tuhém skupenství, vypadávající z různých druhů oblaků.

K padajícím srážkám patří déšť, mrholení, sníh, kroupy a ledové jehličky, k usazeným srážkám pak rosa, jinovatka, námraza a ledovka.

Úhrn srážek udává množství vody spadlé na vodorovnou plochu v daném místě za určitý časový interval. Vyjadřuje se výškou vodního sloupce v mm (1 mm srážek odpovídá 1 litru vody spadlé na plochu 1 m2). K určování množství srážek se používá srážkoměr (hyetometr). Pro registraci úhrnu a časového průběhu srážek slouží ombrografy (hyetografy).

Extrémy atmosférických srážek:

Nejvyšší roční úhrn srážek na Zemi – 22 990 mm se vyskytl na stanici Čerápundží v Indii v roce 1861.

Nejnižší roční úhrn srážek na Zemi – 0 mm se uvádí pro stanici Iquique v Chile, kde 14 let nepršelo.

Nejvyšší průměrný roční úhrn srážek na Zemi – 12 344 mm se uvádí pro stanici Mount Waialeale na Havaji za období 1920 – 1945.

Nejnižší průměrný roční úhrn srážek na Zemi – 0,7 mm se uvádí pro stanici Arica v Chile za období 1911 – 1949.

Teplota vzduchu

Teplota vzduchu je pro člověka nejdůležitější veličina charakterizující stav atmosféry.    V předpovědi počasí je uváděna na prvním místě společně se srážkami, případně větrem. Podle teploty se oblékáme, podle teploty topíme. Teplota vzduchu se mění v závislosti na roční i denní době.

Dlouhodobé teplotní trendy

V důsledku změn klimatu teplota v našich zeměpisných šířkách kolísá v průběhu staletí v poměrně velkém rozpětí od dob ledových až po příjemné, téměř subtropické klima. V posledních zhruba sto padesáti letech dochází k pozvolnému růstu teploty, který je ovšem na rozdíl od předchozích period přičítán především činnosti člověka, zejména pak skleníkovému efektu způsobenému spalováním fosilních paliv a rozvinutou zemědělskou činností. Od roku 1900 do dneška je tak pozorován vzrůst teploty o zhruba 0,6 stupně.

Roční chod teploty

Teplota se v průběhu roku mění podle toho, kolik energie ze Slunce dopadá na zemský povrch. Maxima a minima ročních teplot jsou kvůli setrvačnosti atmosféry posunuta zhruba o měsíc vůči zdánlivému pohybu Slunce. Maximum teploty je tedy v červenci, nikoli na letní slunovrat, naopak nejchladněji je v lednu.

Změny teploty s nadmořskou výškou

Za normálních podmínek teplota vzduchu klesá s rostoucí výškou zhruba o 0,65°C na každých 100 m. Tedy při výstupu z Prahy na Sněžku by se mělo ochladit téměř o 10 stupňů. Pokud teplota klesá rychleji, říkáme, že je atmosféra instabilní. Teplý vzduch vystupuje vzhůru, vodní pára v něm kondenzuje a vytváří se kupovitá oblačnost. Toto pozorujeme častěji v létě. Pokud klesá teplota pomaleji, nebo dokonce s výškou stoupá, mluvíme o teplotní inverzi, která je typická pro počasí v tlakové výši.

Teplota vzduchu se měří teploměrem. Naměřené hodnoty se udávají podle Celsiovy stupnice. Měření teploty vychází podle mezinárodních dohod ze dvou pevných bodů – bodu mrazu označenou v Celsiově stupnici jako 0°C a bodu varu 100°C. Teplota je v různých výškách různá – v nižších polohách je teplota vyšší a ve vyšších polohách nižší. Je to způsobeno ohřevem vzduchu o zemský povrch, který vydává teplo získané pohlceným slunečním zářením. Přenos tepla od zemského povrchu je provázen jevem zvaným konvekce, kdy ohřátý (lehký) vzduch stoupá a na jeho místo se shora tlačí těžký vzduch studený. Teplota stoupajícího vzduchu opět klesá s klesajícím tlakem ve větších výškách. Může však nastat i stav, kdy tomu tak nebude. Tento zvrat teploty vzduchu se nazývá inverze.

inverze

Inverze

Inverze teploty vzduchu neboli teplotní inverze je meteorologický jev, kdy teplota vzduchu v některé vrstvě dolní atmosféry s výškou neklesá, ale stoupá. Lokální inverze například v údolí může být způsobena stékáním chladného vzduchu po svazích dolů.  U dna kotliny se potom vytváří vrstva studeného vzduchu, v níž mnohdy dochází ke kondenzaci vodní páry a vzniku mlhy/nízké oblačnosti. Ve větším měřítku může inverzi způsobit nasunutí teplejší masy vzduchu nad vrstvu vzduchu studeného, čímž dojde k zastavení konvekčního proudění. Jedním z následků inverze teploty vzduchu je výrazné zvýšení koncentrace škodlivin z lokálního topení, dopravy a dalších zdrojů v nehybné přízemní vrstvě vzduchu. Charakteristická je nízká oblačnost, zahalující nížiny, zatímco vystupující horské oblasti se těší jasnému a teplému počasí.

Atmosféra je ve stavu inverze velmi stabilní a může tak setrvat i řadu dnů, někdy i týdny. Rozrušení inverze způsobí většinou až přechod výraznější atmosférické fronty a s ní spojené proudění.

Vítr

Rozdíly v tlaku vzduchu na Zemi jsou neustále vyrovnávány vertikálním prouděním vzduchu v atmosféře – větrem. Při jeho popisu nás zajímá jeho směr a rychlost. Rychlost a směr větru se měří pomocí anemometru. Směr větru se udává dle směru, odkud vítr vane – buď přesněji pomocí azimutu (0 až 360°), nebo pomocí světových stran Rychlost (síla) větru se klasifikuje buďto přesným určením jeho rychlosti (km/h, m/s), nebo ve stupních, které se určují odhadem podle Beaufortovy stupnice. Rychlost větru se v čase výrazně mění, proto se často udává průměrná rychlost větru (za určité období, např. 1 nebo 5 minut) a nárazová rychlost větru (maximální rychlost při jednorázovém nárazu).

Nepříznivá meteorologická situace pro rozptyl znečišťujících látek

Znečišťující látky se v atmosféře koncentrují hlavně při situacích s malým promícháváním vzduchu, tedy za bezvětří nebo malého větru. To je typické pro stabilní situace s inverzním zvrstvením teploty.

Teplotní inverze jsou typické pro zimní měsíce, špatné rozptylové podmínky se ale vyskytují i v létě v tlakových výších, pokud se vzduch dostatečně nepromíchává.

Sluneční záření

Veškeré děje na Zemi jsou ovlivňovány zemskými pohyby a dopadajícím slunečním zářením, které s sebou přináší energii. Tato energie vzniká jadernými přeměnami v nitru Slunce a k Zemi putuje jako energie elektromagnetického záření.

Spektrum slunečního záření lze rozdělit na:

  • záření ultrafialové (vlnová délka pod 400 nm)
    • UVC (vlnová délka 100 – 280 nm) – absorbováno ozonovou vrstvou
    • UVB (vlnová délka 280 – 315 nm) – absorbováno ozonovou vrstvou
    • UVA (vlnová délka 315 – 400 nm)
  • záření viditelné (vlnová délka 400 až 760 nm)
  • záření infračervené (vlnová délka přes 760 nm)

 

Při své cestě k Zemi je záření odraženo, absorbováno či rozptýleno atmosférou či na částicích v atmosféře obsažených.

Viditelné záření tvoří asi 45 % dopadajícího záření, přičemž jeho podíl je vyšší při zatažené obloze (může dosáhnout až 60 %). V rostlinné fyziologii se používá též pojem fotosynteticky aktivní záření, což je záření o vlnových délkách přibližně odpovídajících viditelnému záření.

Globální cirkulace atmosféry nebo také všeobecná cirkulace atmosféry jsou více méně pravidelné pohyby vzduchových mas v planetárním měřítku Země způsobené jejich ohříváním a ochlazováním a rotací Země. Spolu s oceánskou cirkulací vyrovnávají teplotní rozdíly, rozvádějí energii slunečního záření po celé atmosféře a podílejí se na cirkulaci vody, spoluvytvářejí také klima i počasí.

0

Diskuse


Zapojte se do diskuse!