1. Mgły i ich rodzaje
Produktami skraplania się pary wodnej w warstwach troposfery bliższych powierzchni Ziemi są mgły. Mgła to zawiesina mikroskopijnych kropelek wody w powietrzu ograniczająca widzialność poniżej l km (zmniejszanie widzialności do l0 km jest nazywane zamgleniem). Zależnie od warunków powstania dzieli się je na mgły powstałe na skutek ochłodzenia lub parowania.
Rodzaje mgieł:
Do mgieł powstających na skutek ochłodzenia należą m.in. mgły radiacyjne (z wypromieniowania). Są to najczęściej mgły lokalne powstające w wyniku ochłodzenia przyziemnych warstw powietrza przez wyziębione podłoże. Tworzą się zwykle w godzinach nocnych, a czasem już wieczornych i zanikają po wschodzie Słońca. Ich powstawaniu sprzyja bezchmurna pogoda, duża zawartość wilgoci w powietrzu i słaby, ledwie odczuwalny, wiatr. Sięgają kilku lub kilkunastu metrów wysokości. Zimą mogą zalegać przez dłuższe okresy i obejmować większe obszary, a ich wysokość może dochodzić do kilkuset metrów. 17
Mgły tego rodzaju pojawiają się najczęściej podczas pogody wyżowej, kiedy brak chmur sprzyja wychładzającemu, długofalowemu promieniowaniu powierzchni Ziemi. Nad akwenami morskimi pojawiają się w miejscach, gdzie zalega stała pokrywa lodowa.
Innym rodzajem mgieł powstających na skutek ochłodzenia są mgły adwekcyjne. Tworzą się one w wyniku ochłodzenia dolnych warstw ciepłej i wilgotnej masy powietrza, napływającej nad chłodniejsze podłoże, a także w wyniku ochłodzenia się ciepłego, wilgotnego powietrza po wymieszaniu się z napotkanym chłodniejszym. Mgły adwekcyjne obejmują zwykle duże, liczące dziesiątki i setki kilometrów obszary, a ich wysokość sięga kilkudziesięciu, a nawet kilkuset metrów. Niekiedy łączą się one bezpośrednio z chmurami. Bardzo często występują na pograniczu obszarów morskich i lądowych w warunkach, kiedy ciepłe wilgotne powietrze morskie napływa nad chłodniejszy ląd lub ciepłe powietrze znad lądu przemieszcza się nad chłodniejszą powierzchnię morza.
Mgły tego rodzaju, zwykle o bardzo dużej intensywności, także są obserwowane na akwenach oceanicznych. Dotyczy to głównie miejsc, gdzie spotykają się ze sobą ciepłe i zimne prądy oceaniczne (np. rejon Nowej Fundlandii, La Płaty, Przylądka Dobrej Nadziei lub Wysp Kurylskich), oraz przybrzeżnych stref oceanów, gdy na skutek długotrwałego wiatru wiejącego od lądu nastąpi odepchnięcie ciepłych wód powierzchniowych i wypłynięcie na ich miejsce chłodnych wód przy dennych (zjawisko upwellingu - patrz część druga - Oceanografia). To ostatnie zjawisko zachodzi głównie na wschodnich rubieżach oceanicznych, na szerokościach geograficznych o przewadze wiatrów wschodnich - pasatów (strefa ta zmienia położenie w ciągu roku, oscylując od ok. 10° do ponad 20° szer. geogr. obydwu półkul).
Mgły adwekcyjne, powstałe na skutek napłynięcia ciepłego powietrza znad lądu i wychłodzenia go przez chłodne wody Atlantyku, są obserwowane często w Zatoce Biskajskiej i w pobliżu wejścia do Cieśniny Gibraltarskiej. Ocenia się, że mgły adwekcyjne stanowią nad obszarami morskimi ok. 80% wszystkich rodzajów mgieł.
Do mgieł powstających na skutek ochłodzenia należą również mgły orograficzne (zboczowe) występujące na terenach górzystych oraz na pograniczu wód i wysokich przybrzeżnych gór. Przyczyną ich powstawania jest zasysanie do góry znajdującego się nad zboczem ciepłego powietrza przez wiejący ponad szczytami wiatr. W podobny sposób powstaje zjawisko dymienia gór, czyli zwiewanie przez wiatr mgły tworzącej się od strony zawietrznej góry. Takie dymiące wierzchołki są charakterystyczne dla wielu gór, m.in. Góry Gibraltarskiej. Na obszarach tych obserwuje się ponadto mgły powstałe w wyniku spływania po zboczach wychłodzonego powietrza. Zbocza te w dzień mocno się nagrzewają, a nocą oddają ciepło na skutek wypromieniowania i stają się mocno wyziębione.
Do mgieł powstających na skutek parowania zaliczane są mgły frontowe.
Tworzą się one w strefie przejściowej pomiędzy ciepłą i chłodną masą powietrza, czyli na froncie atmosferycznym, głównie ciepłym. Zajmują pas rozciągający się przed frontem. Przyczyną ich powstawania jest nasycenie powietrza parą wodną spowodowane parowaniem opadów i najczęściej jednoczesne jego ochłodzenie na skutek wymieszania z chłodniejszym. Mgły te przemieszczają się razem z frontem i zajmują obszary o zróżnicowanej szerokości, niekiedy mają kilkadziesiąt kilometrów. Zdarza się, że są one chmurą warstwową sięgającą do powierzchni Ziemi.
Lokalnie mgły powstające z powodu parowania pojawiają się najczęściej po burzy, gdy nastąpi ochłodzenie, a rozgrzana jeszcze powierzchnia Ziemi intensywnie paruje.
Nad obszarami morskimi mgły spowodowane parowaniem występują przeważnie w wysokich szerokościach geograficznych. Tworzą się, gdy nad wodę napłynie mroźne powietrze. W takich warunkach morze intensywne paruje, a unosząca się para ma postać smug osiągających niekiedy kilkadziesiąt metrów. Zjawisko to nosi nazwę dymienia morza.
2. Chmury i ich rodzaje.
Chmura to zbiór drobnych kropelek wody lub kryształków lodu (chmury jednorodne) bądź kropelek wody, kryształków lodu i śnieżynek jednocześnie (chmury mieszane) zawieszonych w swobodnej atmosferze, powstałych w wyniku kondensacji pary wodnej. Spadek temperatury prowadzący do procesów kondensacji pary wodnej następuje na skutek: adiabatycznego ochłodzenia się unoszącego się powietrza, mieszania się powietrza ciepłego i chłodniejszego lub oddziaływania na ciepłe powietrze chłodniejszego podłoża.
Cirrus (Ci) - pierzaste
Cirrocumulus (Cc) - kłębiasto-pierzaste,
Cirrostratus (Cs) - warstwowo-pierzaste,
Altocumulus (Ac - średnie kłębiaste,
Altostratus (As) - średnie warstwowe,
Nimbostratus (Ns) - warstwowe deszczowe,
Stratocumulus (Sc ) - kłębiasto-warstwowe,
Stratus (St) - warstwowe,
Cumulus (Cu) - kłębiaste,
Cumulonimbus(Cb) - kłębiaste deszczowe.
Chmura pierzasta - Cirrus (Ci). Jest to chmura wysoka. Jej podstawa zaczyna się nie niżej niż na wysokości 6000 m. Składa się z igiełek lodu. Chmura ta ma budowę włóknistą. Oglądana z ziemi - jest biała, przy czym wyglądem przypomina tzw. "włosy anielskie". Kształtem przypominać może pojedyncze maźnięcia pędzlem, pióra, kreski lub haczyki (Cirrus uncinus). Jest na ogół pierwszym zwiastunem pogarszania się pogody. Nie daje żadnego opadu.
Chmura kłębiasto-pierzasta - Cirrocumulus (Cc). Jest to chmura wysoka, która od opisanej chmury Cirrus różni się tym, że przybiera kształt ławicy składającej się z pączków lub płatków ułożonych w drobne fale. Na ogół występuje z innymi chmurami pierzastymi. Laicy często nazywają ją "barankami". Chmura ta nie daje żadnego opadu.
Chmura warstwowo-pierzasta - Cirrostratus (Cs). Należy ona do tej samej rodziny chmur wysokich, a różni się od wyżej opisanych warstwową budową. Zalega ona znaczną część nieboskłonu, zasłaniając mniej lub bardziej grubym woalem. Chmura ta nie przesłania całkowicie słońca czy księżyca, lecz powoduje załamywanie się promieni świetlnych dająca w efekcie tzw. "halo". Pojawienie się tego rodzaju chmur, zwłaszcza jeśli grubieją one ku zachodniemu krańcowi nieboskłonu, zapowiada zbliżanie się strefy opadów - zwykle nadejście frontu ciepłego.
Chmury pierzaste - omówione wyżej - nie mają dla szybownictwa większego znaczenia, gdyż nie towarzyszą im prądy wznoszące możliwe do wykorzystania przez szybowce. Składają się na to dwie przyczyny: chmury te są bardzo wysokie, a więc z reguły nie osiągalne w normalnych lotach szybowcowych, a ponadto prądy wznoszące towarzyszące chmurom pierzastym są słabe i o małym zasięgu - a więc nie wystarczają do ich praktycznego wykorzystania. Jedynym znaczeniem chmur pierzastych może być fakt sygnalizowania o zbliżaniu się frontu ciepłego, a więc o zmianie pogody (dotyczy to zwłaszcza chmur Cs), oraz fakt, że większe ławice chmur Cc lub Cs zmniejszają skuteczność promieniowania słonecznego, a więc utrudniają powstawanie prądów wznoszących na mniejszych wysokościach i przy ziemi.
Chmura średnia kłębiasta - Altocumulus (Ac). Jest to chmura występująca na wysokościach 2-6 km, nieco przypominająca Cc, jednak o bardziej "grubej" budowie. "Baranki" chmury Altocumulus są większe. Daje ona niekiedy słaby opad śniegu. Chmury te występują w postaci charakterystycznych pasm i fałd jako cienkie ławice (translucidus) albo jako gruba powłoka pokrywająca niebo (opacus).
Chmura średnia warstwowa - Altostratus (As). Wysokość podstawy tej chmury wynosi również 2000 - 6000 m. Przypomina ona nieco grubą chmurę warstwowo-pierzastą Cs, jest jednak grubsza i nie tak przejrzysta. Słońce nie zawsze przez nią prześwieca lub prześwieca tylko niewyraźnie nie dając przy tym zjawiska "halo". Z chmury tej może padać nawet dość obfity śnieg, deszcz natomiast słaby ze względu na to, że wyparowuje przed spadnięciem na ziemię.
Chmura kłębiasto-warstwowa - Stratocumulus (Sc). Jest to chmura niska (poniżej 2000 m), która występuje w formie warstw lub ławic składających się ze zbitych ze sobą kłębów, przy czym często pomiędzy tymi kłębami prześwieca błękit lub przynajmniej można rozróżnić jaśniejsze miejsca. Grubość tej chmury może być różna: mniejsza - jeśli występuje lokalnie, gruba powłoka - przed frontami. Chmura ta daje niekiedy słaby opad w postaci śniegu. Tego typu chmury zakrywają często cały nieboskłon (przed frontami) tworząc niesprzyjające warunki dla lotów szybowcowych. Rzadko tylko i to tuż pod podstawą chmury udaje się wykorzystać niewielkie i nieregularne prądy wznoszące.
Chmura niska warstwowa - Stratus (St). Jest to nisko zalegająca, ale nie dosięgająca powierzchni ziemi, jednolicie szara warstwa chmur. Występuje ona lokalnie albo przy napływaniu ciepłego powietrza nad chłodne podłoże. Chmura ta może dać opad w postaci mżawki lub drobnego śniegu. Stratus nie tylko uniemożliwia wykonywanie termicznych lotów szybowcowych, ale często ze względu na niską podstawę chmury uniemożliwia wykonywanie lotów w ogóle.
Chmura warstwowa deszczowa - Nimbostratus (Ns). Podobnie jak Stratus jest to nisko zalegająca warstwa chmur o ciemnoszarym jednostajnym wyglądzie. Jej grubość sięga jednak poziomu chmur pierzastych. Chmura ta daje opad ciągłego deszczu lub śniegu. Występuje przede wszystkim we frontach: ciepłym oraz w okluzji o charakterze frontu ciepłego. Poniżej podstawy chmury Nimbostratus występują na ogół porozrywane chmury Fractostratus lub Fractocumulus. I ten rodzaj chmur nie sprzyja wykonywaniu lotów, a w szczególności lotów szybowcowych.
Chmura kłębiasta - Cumulus (Cu). Ten rodzaj chmury należy według przyjętego podziału do chmur o rozwoju pionowym. Chmury tego typu, będące nieomylną odznaką prądów wznoszących, widzimy często w pogodne dni cieplejszej pory roku. Pojedyncza chmura Cumulus stanowi rozwijający się pionowo pojedynczy kłąb lub zbiór kłębów o płaskiej podstawie. Rozbudowany Cumulus oglądany z boku wygląda jak kalafior. Zresztą trudno dokładnie opisać kształt Cumulusa, bowiem zmienia się on dość szybko wraz ze stadium rozwoju chmury. We wczesnych godzinach przedpołudniowych lub w suchym powietrzu Cumulusy mogą mieć kształt pojedynczych płaskich placków. Bardziej rozwinięte chmury tego typu "rosną" ku górze i przechodząc przez stadium "kalafiora" rozrastają się do olbrzymich rozmiarów osiągając bardzo duże wysokości.
Chmury kłębiaste płaskie noszą nazwę Cumulus humilis. Chmury kłębiaste wypiętrzone nazywają się Cumulus congestus. Warto wspomnieć jeszcze o jednej odmianie chmury Cumulus, a mianowicie o Cumulus castelatus. Jest to szereg złączonych podstawami dość płaskich chmur, z których wystrzelają pojedyncze wieżyce. Jest to nieomylny znak sprzyjających warunków dla przeradzania się w późniejszych godzinach chmur Cumulus w burzowe Cumulonimbus.
Chmura kłębiasta deszczowa - Cumulonimbus (Cb). Jest to dalsze stadium rozwoju chmury Cumulus congestus, a więc również chmury o rozwoju pionowym. Gdy osiągnie ona dużą wysokość, jej górna część przybiera budowę włóknistą i jeśli dalszy rozwój zostanie zahamowany przez warstwę inwersji, wtedy chmura przybiera charakterystyczny kształt kowadła. Górne partie tej chmury zwykle składają się z igiełek lodowych.
Wewnątrz tej potężnie rozbudowanej chmury panują bardzo silne prądy wstępujące (wznoszące) i zstępujące (opadające). W chmurze tego typu zawsze stykamy się z opadami deszczu, śniegu, krupy lub gradu. Również pod tą chmurą obserwujemy prawie zawsze przelotny opad. Opad ten jest nieomylnym znakiem, że pochodzi właśnie z chmury Cumulonimbus, nawet gdyby przez rozległą podstawę tej chmury, często niknącą wśród innych chmur, nie było widać samej chmury kłębiasto-deszczowej. Poniżej chmur Cumulonimbus mogą się tworzyć strzępy chmur Fractocumulus i Fractostratus.
3. Pasaty.
Pasaty są charakterystyczne dla szerokości międzyzwrotnikowych. Wieją na obydwu półkulach w stronę przyrównikowej strefy niskiego ciśnienia i stanowią przyrównikowe części cyrkulacji powietrza w wyżach stacjonarnych Tworzących podzwrotnikową strefę wysokiego ciśnienia. Zgodnie z kierunkiem ruchu powietrza w tych układach pasaty docierają do przyrównikowej strefy niskiego ciśnienia na półkuli północnej z północnego wschodu, a na południowej z południowego wschodu. Im bliżej tej strefy, tym bardziej przeważa kierunek wschodni.
4. Monsuny.
Monsuny są wiatrami sezonowymi zmieniającymi kierunek na przeciwny dwukrotnie w ciągu roku - latem wieją one znad oceanu w głąb kontynentu (monsun letni), a zimą - znad kontynentu nad ocean (monsun zimowy). Zmiany kierunku wiatru są wynikiem sezonowych zmian ciśnienia pomiędzy kontynentami Azji, Afryki i Australii i obszarami przyległych oceanów, a także cyklicznym przemieszczaniem się przyrównikowej strefy niskiego ciśnienia związanym ze zmianami deklinacji Słońca
5. Bryzy
Do wiatrów powstających w wyniku lokalnych różnic ciśnienia należą m.in. bryzy (rys. 11). Są to wiatry rozwijające się na pograniczu mórz i większych jezior oraz lądów. Charakteryzują się zmiennością dobową - w ciągu dnia wieją znad morza w stronę lądu, a nocą znad lądu w kierunku morza. Pierwsze z nich to bryzy morskie, a drugie - bryzy lądowe. Zmiany kierunku wiatru są wywołane zmieniającymi się na przemian ośrodkami wysokiego i niskiego ciśnienia - w dzień niższe ciśnienie panuje nad rozgrzanym lądem, nocą natomiast, kiedy jest on wychłodzony - nad cieplejszą wodą. W godzinach rannych i wieczornych, po wyrównaniu się temperatur nad lądem i morzem, bryza okresowo zanika.
Bryzy pojawiają się podczas utrzymującej się dłuższy czas upalnej pogody i obejmują strefę brzegową o szerokości kilku lub kilkunastu kilometrów. Niekiedy, przy dużych kontrastach termicznych pomiędzy lądem i wodą, sze-rokość tego pasa może osiągać kilkadziesiąt kilometrów.
6. Szkwał.
Szkwał to gwałtowny i krótko trwający wiatr związany najczęściej z przemieszczającą się i dającą opady burzowe, rozbudowaną i wypiętrzoną chmurą Cb. Jego prędkość przekracza niekiedy znacznie 30 m/s. Jeśli chmura ta towarzyszy frontowi atmosferycznemu, który, szybko postępując, wślizguje się pod powietrze ciepłe i unosi je do góry, szkwały noszą nazwę frontalnych, jeśli zaś powstaje w wyniku lokalnych prądów konwekcyjnych powietrza występujących w jednorodnej masie powietrza - wewnątrzmasowych. Wzrost prędkości wiatru jest związany z istnieniem w przedniej części przemieszczającej się chmury prądów wstępujących, natomiast w jej środkowej i tylnej prądów zstępujących. Na styku powietrza unoszonego i opadającego tworzy się wir o osi poziomej ustawionej poprzecznie do kierunku ruchu frontu - kołnierza burzowego. Największa prędkość wiatru jest związana z przechodzeniem tego kołnierza. Ciśnienie, które wraz ze zbliżaniem się chmury Cb spadało, w chwili przechodzenie szkwału nagle wzrasta i równie nagle spada, dając charakterystyczny „zygzak" na barografie.
7. Punkt rosy.
W jednostce objętości powietrza może pomieścić się tylko pewna ilość pary wodnej. Jeżeli będziemy usiłowali dostarczyć jej jeszcze więcej, to nadmiar wydzieli się w postaci kropelek wody, a więc nastąpi skroplenie. Zauważymy jednak, że ilość pary wodnej, która może pomieścić się w jednostce objętości powietrza nie jest zawsze taka sama i zależy od temperatury. Im niższa jest temperatura powietrza, tym mniej pary wodnej mieści się w jednostce objętości. Jeśli więc zaczniemy pewną ilość powietrza oziębiać, to w miarę spadku temperatury okaże się, że dojdziemy do stanu, gdy istniejąca aktualnie ilość pary wodnej okaże się maksymalnie możliwa do pomieszczenia w tym powietrzu. Mówimy wówczas, że osiągnięty został stan nasycenia i że wilgotność względna osiągnęła 100%. Dalsze ochładzanie spowoduje skroplenie się nadmiaru pary wodnej, a więc jej kondensację. Temperaturę zaś, przy której to nastąpiło nazywamy temperaturą punktu rosy.
8. Ciśnienie atmosferyczne.
Ciśnienie atmosferyczne to ciśnienie (ciężar) słupa powietrza, sięgającego górnej granicy atmosfery, jakie wywiera on na znajdującą się pod nim powierzchnię. Ciśnienie to zmniejsza się wraz z wysokością w postępie geometrycznym i na poziomie 5 km jest dwukrotnie, a na poziomie 10 km prawie czterokrotnie mniejsze od ciśnienia na poziomie morza. Jednostkami ciśnienia atmosferycznego są hektopaskale (hPa)
Wartość ciśnienia zależy od:
1. wysokości słupa atmosfery znajdującego się nad powierzchnią pomiaru,
2. gęstości powietrza znajdującego się w słupie atmosfery nad powierzchnią pomiaru,
3. wartości przyspieszenia ziemskiego (siły ciężkości)
Jednostką pomiaru ciśnienia w układzie SI jest Pascal (1N/m2). W przypadku pomiarów ciśnienia atmosferycznego, używając tej jednostki, uzyskiwałoby się duże wartości, z tego względu używa się jako jednostki podstawowej jednostki stukrotnie większej - hektopaskala (skrót - hPa). W nieodległej przeszłości podstawową jednostką pomiaru ciśnienia atmosferycznego był milimetr słupa rtęci (skrót mm Hg),
9. Skala Beauforta.
Siłę wiatru określa się za pomocą umownej,opisowej skali Beauforta. Podstawą, na której opiera się określ...
tussimi