F - Meteorologie
Autor: Mgr. Jaromír JuřekKopírování a jakékoliv další využití výukového materiálu je povoleno pouze s uvedením odkazu na www.jarjurek.cz.
Tento dokument byl kompletně vytvořen, sestaven a vytištěn v programu doSystem - EduBase. Více informací o programu naleznete na www.dosli.cz.
VARIACE
1
F - Meteorologie 1
Meteorologie±
Meteorologie
Meteorologie se zabývá studiem a měřením vlastností ovzduší a dějů, které v ovzduší probíhají.
Základní meteorologické prvky:• tlak vzduchu• teplota vzduchu• vlhkost vzduchu• proudění vzduchu (směr a rychlost větru)• sluneční svit• oblačnost• výpar vody na povrchu Země• srážky
Tyto prvky ovlivňují řadu dalších atmosférických jevů a dějů, jako např. elektrické jevy, znečištění ovzduší, ozonovou vrstvu, změnu klimatu, apod.Jednotlivé meteorologické prvky se neustále sledují a současně měří na mnoha meteorologických stanicích na různých místech povrchu Země a v různých vrstvách atmosférického obalu Země. Využívá se k tomu umělých družic (satelitů), sond a balónů s meteorologickými přístroji. Výsledky současných měření se soustřeďují v ústředních meteorologických ústavech, zaznamenávají se do meteorologických map, které jsou podkladem pro předpovídání průběhu počasí jako okamžitého stavu atmosféry. Při předpovědi počasí se rovněž využívá snímků z meteorologických družic.Průměrné hodnoty základních meteorologických prvků, získané mnohaletým sledováním, jsou významné pro určitou oblast nebo území. Určují průměrný ráz podnebí neboli klima.
V naší republice se předpovědí počasí zabývá Český hydrometeorologický ústav, jehož centrum je v Praze Komořanech. Meteorologický radar a místo, odkud se pravidelně vypouštějí meteorologické sondy, je v Praze na Libuši. ČHMÚ má mnoho dalších pohoček po celém území naší republiky, mimo jiné i v Plzni na Mikulce.Aktuální informace o počasí lze nalézt na Internetu:http://www.pocasi.cz Adresa Českého hydrometeorologického ústavu na Internetu:http://www.chmi.cz
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 1 z 9
F - Meteorologie 1
Zaznamenávání snímků z družic:
Meteorologické radary jsou umístěny na střední Moravě (Českomoravská vysočina) na Skalkách u Protivanova a ve středních Čechách v Brdech - na vrcholu Praha.
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 2 z 9
F - Meteorologie 1
Měření z těchto radarů se slučují a výstup je možno aktuálně sldovat na Internetu. Data se v současné době aktualizují každých 30 minut.
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 3 z 9
F - Meteorologie 1
Atmosféra Země a její složení
Země je obklopena vzduchovým obalem, který se nazývá atmosféra Země a sahá přibližně do výšky 1000 km.
Vrstvy atmosféry
Teplota a složení zemské atmosféry se liší podle nadmořské výšky; konkrétní úměra mezi výškou a teplotou se však rovněž mění s výškou. Podle tohoto vztahu tedy dělíme zemskou atmosféru na tyto vrstvy:
· troposféra: Název pochází z řeckého slova „tropos“. Troposféra sahá od povrchu země až do 7 km v polárních oblastech a 17 km okolo rovníku a je tedy nejnižší vrstvou atmosféry vůbec. Teplota troposféry klesá s nadmořskou výškou.
· stratosféra: sahá od konce troposféry, přibližně do 50 km. Teplota vzrůstá s nadmořskou výškou. · mezosféra: sahá od konce stratosféry, přibližně do 80 až 85 km. Teplota s nadmořskou výškou klesá. · termosféra: sahá od konce mezosféry zhruba do vzdálenosti 640 km od povrchu. Teplota stoupá s
nadmořskou výškou. · exosféra: sahá od konce termosféry zhruba do vzdálenosti 20 000-70 000 km od povrchu (až tam, kde
poklesně počet částic na 1/10 průměrné hodnoty v troposféře). Teplota s nadmořskou výškou klesá. Hranice mezi těmito vrstvami jsou nazývány tropopauza, stratopauza, mezopauza a termopauza.Průměrná teplota atmosféry u povrchu země je 14 °C.
Zvláštní části atmosféry
Atmosféra má také tyto části, rozdělené podle odlišného mechanismu:· ionosféra: obsahuje elektricky nabité částice (ionty). Sahá přibližně od začátku mezosféry až do výšky
550 km. Obsahuje mimo jiné vrstvy F2 (350 km), F1 (180 km), E (120 km) a (D - 90 km). Umožňuje odraz rádiových vln.
· exosféra: nachází se nad ionosférou. V této oblasti zemská atmosféra plynule přechází do meziplanetárního prostoru.
· magnetosféra: část atmosféry ve které zemské magnetické pole reaguje se slunečním větrem. V této oblasti se tvoří polární záře. Může dosahovat až několik tisíc kilometrů nad povrch Země.
· ozónová vrstva: se nazývá také ozonosféra; nachází se ve výšce přibližně od 10 do 50 km, kde se nachází větší množství ozónu.
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 4 z 9
F - Meteorologie 1
· homosféra je vrstva atmosféry ve výšce 0 - 90 až 100 km nad povrchem Země. Má s výškou převážně stabilní složení: 99% dusíku a kyslíku dohromady, kolísání jen O3, CO2 a vodních par.
· heterosféra: je vrstva atmosféry ve výšce 90 - 500 až 750 km nad povrchem Země. Roste zde podíl vodíku, helia a lehkých plynů vůči homosféře, nad 200 km je dusíku méně než kyslíku. Kyslík se zde vyskytuje pouze v atomární formě.
· neutrosféra je ve výšce 750 až 2100 km nad povrchem Země. Obsahuje kyslík, vodík a helium v podobě iontů a atomů. Zákony fyziky plynů zde neplatí.
Složení atmosféry při povrchu Země
Základní meteorologické jevy a jejich měření
Měření teploty
· Skleněné teploměry - pracuje na principu různé teplotní a délkové (objemové) roztažnosti plynů a kapalin · Kapalinové
· Lihové · Rtuťové teploměry
· Přízemní teploměry · Maximominimální teploměr
· Bimetalové teploměry - deformační teploměr tvořený bimetalem, pracuje na principu různé teplotní a délkové (objemové) roztažnosti kovů dvojkovu (bimetalu)
· Odporové teploměry (elektrické) · Polovodičové teploměry (termistory) · Termočlánky · Infrateploměry
Termograf - registrační přístroj k měření teploty - používá bimetalový teploměr
Měření větru
Měření větru znamená určení směru a rychlosti větru. Obvykle se měří horizontální vektor větru, ale existují přístroje pro měření vertikální složky.
· Anemometr - přístroj pro měření rychlosti a popřípadě i směru větru
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 5 z 9
F - Meteorologie 1
Rychlost větru je vyjádřena v Beaufortově stupnici:
Měření záření
· Slunoměr - přístroj určený pro měření trvání slunečního svitu. Jedná se o skleněnou kouli, která propaluje registrační pásek
Měření tlaku
· Aneroid - kovový tlakoměr, pracuje na principu deformace kovové krabičky (vidiových dóz) · Rtuťový tlakoměr (staniční) - kapalinový tlakoměr · Barograf - registrační přístroj zaznamenávající změny tlaku, používá aneroid
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 6 z 9
F - Meteorologie 1
Měření vlhkosti
Absolutní metoda (hmotnostní) měření vlhkosti spočívá ve změření a výpočtu rozdílu hmotnosti vlhkého vzorku a vzorku zcela vysušeného
· Hygrometr vlasový - pracuje na principu změny délky odmaštěného světlého vlasu (jiného média) s měnící se vlhkostí vzduchu (plynu)
· Elektrické metody - měření relativní vlhkosti elektrickým převodníkem je obvykle založeno na změně kapacity kondenzátoru, jehož dielektrikum je vytvořeno tenkou vrstvou speciálního polymeru. Změnou vlhkosti se mění se mění elektrické vlastnosti polymeru.
Atmosférický vzduch obsahuje za každé teploty vodní páry, které způsobují jeho vlhkost.
Absolutní vlhkost vzduchu je určena počtem kilogramů vodní páry v jednom metru krychlovém vzduchu. Platí tedy vzorec:
V
m=F
Jednotkou absolutní vlhkosti vzduchu je kilogram na metr krychlový [kg/m3].
Je-li vzduch za dané teploty vodními parami plně nasycen, má největší (maximální) vlhkost, kterou označujeme Fm.
Údaj absolutní vlhkosti není vždy dostatečný. Např. za chladného rána v létě se nám vzduch zdá dosti vlhký, celá příroda je svěží. Avšak při téže absolutní vlhkosti v parném létě se nám vzduch zdá suchý, vše v přírodě usychá. Proto zavádíme pojem relativní vlhkost. Relativní (poměrná) vlhkost vzduchu je určena poměrem absolutní vlhkosti vzduchu F a maximální absolutní vlhkosti Fm, která by byla možná za dané teploty. Platí tedy vzorec:
%100.mF
F=f
Dokonale suchý vzduch (bez vodních par) má relativní vlhkost 0 %. Je-li vzduch parami nasycen, je jeho relativní vlhkost 100 %. Nejpříznivější podmínky pro člověka jsou při teplotě 20° C. Relativní vlhkost se měří vlhkoměry (hygrometry). Hlavním měřícím prvkem v těchto přístrojích bývá odmaštěný lidský vlas.
Měření srážek
· Srážkoměr (hyetometr) - přístroj pro měření úhrnů srážek, obvykle za 24 hodin. Používají se srážkoměry s různou záchytnou plochou
· Ombrograf - registrační přístroj pro měření srážek
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 7 z 9
F - Meteorologie 1
Počasí a jeho změny závisí na vzniku a pohybu cyklón (tlakových níží) a anticyklón (tlakových výší). Cyklóny obvykle přinášejí větrné počasí s velkou oblačností a srážkami (s deštěm a v chladném období se sněhem), kdežto v anticyklónách převládá jasné počasí s malým množstvím oblaků a téměř vždy beze srážek. Srážky a vítr se v anticyklónách vyskytují jen ojediněle při jejich okraji. Ve středu anticyklón bývá často bezvětří, v noci a ráno se tvoří a udržují mlhy nebo nízké oblaky z mlhy (zvláště v zimě).
Problémy znečišťování atmosféry
Pod pojmem znečišťování chápeme veškeré příměsi, které se do atmosféry dostaly jako přímý či nepřímý produkt lidské činnosti. Jistou část znečištění atmosféry rovněž tvoří látky, které se do ní dostaly z ryze přírodních zdrojů (např. z činnosti sopek).Znečištění ovzduší je chemický, fyzikální nebo biologický činitel (částicové podstaty), jenž mění přírodní
vlastnosti zemské atmosféry. Atmosféra je komplexní, dynamický, přírodní plynný systém, jenž je nezbytný pro
výskyt života na Zemi. Zmenšování vrstvy stratosférického ozónu z důvodu znečištění vzduchu je dlouhodobě
vnímáno jako hrozba pro lidské zdraví, stejně jako pro zemské ekosystémy.
Znečištění vzduchu je dnes celosvětovou příčinou řady úmrtí a výskytů nemocí dýchacích cest. Výskyt
znečišťujících prvků v atmosféře se částečně podařilo snížit díky restriktivním opatřením, jako jsou zákony o
ochraně ovzduší v USA, Kanadě, Evropské unii, Japonsku a v dalších zemích. Hlavní stabilní zdroje znečištění
vzduchu je možno jasně rozpoznat, největšími zdroji znečištění jsou však mobilní zdroje, zejména automobily na
fosilní paliva a (v menší míře) letadla.
Některé plyny, jako třeba oxid uhličitý, jenž se podílí na globálních změnách klimatu, byly vědci teprve nedávno
označeny jako polutanty. Jiní toto označení odmítají, neboť tento plyn je zároveň nezbytný pro život.
Ozon (racionální chemický název trikyslík) je modifikace kyslíku. Jeho molekuly sestávají ze tří atomů kyslíku namísto dvou, které tvoří molekuly stabilního běžného dikyslíku. Ozón je silné oxidační činidlo. Je nestabilní a reakcí
2O3 › 3O2 se rozkládá na obyčejný dikyslík. Průběh reakce se zrychluje se stoupající teplotou a klesajícím tlakem. Přeměnu ozónu na dikyslík urychlují také některé chemické sloučeniny a radikály, např. atomy chlóru (viz heslo ozonová vrstva). Ve vysokých koncentracích je jedovatý. Protože v těle člověka způsobuje tvorbu volných radikálů, je pro člověka a některé živočichy karcinogenní. U řady druhů bakterií byla pozorována při nízkých koncentracích i mutagenicita ozónu, ve vyšších koncentracích ozón mikroorganismy zabíjí.Při povrchu Země se vyskytuje přízemní (troposférický) ozon, ve velkých výškách jde o stratosférický
ozon. Přítomnost ozonu v atmosféře na nás působí kladně i záporně podle toho, jedná-li se o ozon
troposférický, či stratosférický. Nadbytek přízemního ozonu působí záporně, neboť ovlivňuje organismus jako
jedovatá a škodlivá látka. Přítomnost freonů v atmosféře naopak vede k úbytku stratosférického ozonu, což má
za následek zesílení škodlivého vlivu nadměrného množství ultrafialového záření.
Příčinou vzniku přízemního ozonu jsou často oxidy dusíku a nespálené uhlovodíky. Významným zdrojem obou
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 8 z 9
F - Meteorologie 1
znečišťujících látek je automobilová doprava a vznik smogu ve velkých městech.
Ozonová díra (úbytek stratosférického ozonu) je způsobena rozpouštěním troposférického ozonu
chlorofluorovodíky, které jsou obecně známy pod pojmem freony. Jich se donedávna používalo jako náplně
sprejů, či jako chladících látek do ledniček a mrazniček.
Skleníkový efekt je proces, při kterém atmosféra způsobuje ohřívání planety tím, že snadno propouští sluneční záření, ale tepelné záření o větších vlnových délkách zpětně vyzařované z povrchu planety účinně absorbuje a brání tak jeho okamžitému úniku do prostoru.Skleníkový efekt se vyskytuje přirozeně na Zemi téměř od jejího vzniku. Bez výskytu skleníkových plynů by průměrná teplota při povrchu Země byla -18 °C. Skleníkový efekt je nezbytným předpokladem života na Zemi.Antropogenní skleníkový efekt je označení pro příspěvek lidské činnosti k skleníkovému efektu. Je způsoben spalováním fosilních paliv, kácením lesů a globálními změnami krajiny. Antropogenní skleníkový efekt přispívá ke globálnímu oteplování. Přestože většina vědců považuje vliv lidského konání na klima za prokázaný, je předmětem sporu míra tohoto vlivu.
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04 9 z 9
Obsah
F - Meteorologie 1
Meteorologie 1
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)1.6.2009 12:43:04
