Gotovi Seminarski Diplomski Maturalni Master ili Magistarski

Puna verzija: Geografija-klimatologija
Trenutno pregledate Lite verziju foruma. Pogledajte punu verziju sa odgovarajućim oblikovanjima.
KLIMATOLOGIJA

Vrijeme i klima
Vrijeme je momentalno stanje atmosfere na određenom mjestu. Klima je prosječno stanje atmosfere nad određenim mjestom u određenom razdoblju uzimajući u obzir prosječna i ekstremna odstupanja. Ona je skup svih klimatskih elemenata. Da bi se odredila klima jednog mjesta potreban je dugogodišnji niz pouzdanih podataka kako bi iz toga izvedeni srednjaci bili reprezentativni. Za dobivanje ovih podataka potreban je period od 25-35 godina motrenja.

[Slika: dzdv1k.jpg]

Klimatologija i geografija
U širem smislu geografija je znanost koja istražuje sadržaj prostora. U užem smislu geografija je interdisciplinarna znanost, skup posebnih znanosti koje istražuju sadržaj i uzročno-posljedične odnose u geografskom prostoru. Klimatologija je znanost o klimi. Svrha joj je prikaz klima raznih dijelova svijeta, njihova klasifikacija i rasprostranjenost. Može se podijeliti na 2 dijela: opću (fizičku), koja istražuje fizičke osnove prosječnih stanja atmosfere i klimatografiju, prikaz klime pojedinih krajeva.
Granice između pojedinih klima-u onom dijelu koji nas zanima postoji oštro izdvojen prizemni poremećen sloj (oko 1,5-2 m) u kojem postoje golemi gradijenti vlage i temperature, velike razlike brzine vjetra. Neki smatraju da se ovaj sloj treba zvati mikroklimom, a znanost o tom sloju mikroklimatologija.

Klimatski elementi i faktori
Stanje atmosfere je skup njezinih fizičkih osobina. Veličine koje utječu na klimu dijele se na: klimatske elemente i klimatske faktore. Klimatski elementi su promjenjive, meteorološke prirode, a klimatski faktori su stalni. Klimatski elementi su: radijacija (kratkovalna i dugovalna), temperatura (zraka i površine Zemlje), tlak zraka, smjer i brzina vjetra, vlaga zraka i evaporacija, naoblaka i trajanje sijanja Sunca, padaline i snježni pokrivač. Klimatski faktori su: Zemljina rotacija, Zemljina revolucija, geografska širina, atmosfera, nadmorska visina, raspodjela kopna i mora, morske struje, udaljenost od mora, jezera, reljef, vrste tala i biljni pokrov i rad čovjeka. Klimatski elementi neprestano se mijenjaju pod utjecajem klimatskih faktora, pa se ti nazivaju modifikatorima klime. Periodičke promjene vremena su promjene s određenim periodom. To su promjene meteoroloških elemenata u dnevnom i godišnjem hodu. Neperiodičke promjene vremena su promjene meteoroloških elemenata koje su različite od dnevnog hoda. U vezi su s naglom smjenom zračnih masa, prolaznom frontom ciklona i anticiklona.

ATMOSFERA

Najpovoljniji uvjeti za postanak, razvoj i opstanak života postoje na dodiru litosfere, hidrosfere i atmosfere. Atmosfera je mehanička mješavina nekoliko plinova čiji je udio u donjim dijelovima atmosfere ostaje manje ili više konstantan (N=78%, 0=20,9%, Ar=0,9%, CO2=0,03%.). U atmosferi postoje:
a) Permanentni sastavni dijelovi: dušik, kisik, ugljikov dioksid i dr. Dva glavna plina, dušik i kisik, čine 99% volumena atmosferskih plinova. Atmosfera, koja se sastoji samo od permanentnih sastavnih dijelova, tj. atmosfera bez vodene pare i tekućih i krutih primjesa, zove se suhi zrak.
b) Primjese su: vodena para te razne krute i tekuće čestice.
Dušik je inertan plin i nema gotovo nikakvu aktivnu ulogu u atmosferskim procesima. Kisik je klimatski važan zato što slabi Sunčevu radijaciju. Ima ga malo više ljeti. Iako u atmosferu dolazi u malenim količinama ugljik-dioksid je važan dio jer apsorbira dio dugovalne radijacije, pa time utječe na bilancu radijacije. Od primjesa vrlo važna je vodena para. Nje u zraku ima 4%. Ona utječe na bilancu radijacije. Njezin je relativni dio vrlo promjenjiv. U zraku ima i čađe (čistog ugljika koji nastaje izgaranjem organskih tvari bogatih ugljikom pri nedovoljnom pristupu zraka). Aerosol su sve krute primjese koje su koloidalno raspršene u atmosferi. Obična kiša je zbog prisutnosti ugljične kiseline kisela. Poveća li se kiselost onda se govori o kiselim kišama. Uzrok tome su otopljeni sumporovi i dušikovi oksidi, koji kemijskim reakcijama prelaze u sumpornu i dušičnu kiselinu.

Vertikalna struktura atmosfere
U klimatologiji je uobičajena podjela na sfere uzimajući temperaturu kao temelj njihovu diferencijaciju. Ako se za bazu uzme vertikalna promjena temperature, onda se atmosfera dijeli na: troposferu, stratosferu, mezosferu i termosferu. Troposfera je sloj između površine Zemlje i tropopauze, čija visina varira između 7-10 km na polovima i 18-20 km iznad ekvatora. Tropopauza je prekinuta (polarna, umjerena, tropska), ona nije kontinuiran sloj oko Zemlje. Bitna karakteristika troposfere je konstantan pad temperature s porastom visine. Između tropopauze i stratopauze (12-45 km) nalazi se stratosfera. Mezosfera je sloj između stratopauze i mezopauze koja se nalazi na visini od 45-80 km. Do stratopauze temperatura opet raste (jaka apsorpcija ultraljubičastih zraka koju obavija ozon). Sloj između tropopauze i stratopauze zove se ozonosferom. Troposferu karakterizira stalni porast temperature s visinom. Zbog visokog stupnja ionizacije atmosfera iznad 80 km zove se ionosfera.

Energetika atmosferskih procesa
Svi se atmosferski procesi prije ili poslije svode na izmjenu topline između dijelova kopna, mora i atmosfere, koji se nalaze na različitim energetskim razinama. Energija koja dolazi sa Sunca je jedini konačni uzrok svih energetskih promjena u atmosferi. Trajanje sijanja Sunca je insolacija, a ukupna elektromagnetska radijacija koju emitira Sunce zove se Sunčeva radijacija. Onaj dio Sunčeve radijacije koji dospije do gornje granice atmosfere zove se ekstraterestričkom radijacijom. 7% radijacije koja dolazi do Zemlje otpada na ultraljubičasti dio spektra, 46% na vidljivu radijaciju, a 47% na infracrvene zrake.

Solarna konstanta
Količina radijacijske energije što je Zemlja prima u 1 minuti na 1 cm2 na gornjoj granici atmosfere, pri srednjoj udaljenosti Zemlje o Sunca i okomito na Sunčeve zrake zove se solarna konstanta. Ona nije konstanta zato što se njezina veličina mijenja u toku godine ovisno o udaljenosti Zemlje od Sunca. U perihelu (zima na sjevernoj hemisferi) kad je Zemlja najbliža Suncu (147 milijuna km) ona se poveća na 8,42 J, a u afelu (ljeti na sjevernoj hemisferi) kad je Zemlja najdalje od Sunca (152 milijuna km) smanji se na 7, 87 J.

Utjecaj atmosfere na Sunčevu radijaciju
Fizička svojstva atmosfere su takva da se Sunčeva radijacija pod njenim utjecajem modificira. Zato Sunčeva radijacija dopire do površine Zemlje oslabljena. U tom se smislu govori o propustljivosti atmosfere za Sunčevu radijaciju. Ona ovisi o fizičkim svojstvima plinova koji čine zrak, o broju lebdeći čestica. Koeficijent propustljivosti ili transmisijski koeficijent pokazuje koliko od Sunčeve radijacije koja dođe do gornje granice atmosfere dospije do površine Zemlje. Slabljenje ili ekstinkcija Sunčeve radijacije na njezinu putu kroz atmosferu ovisi o apsorpciji i o raspršivanju Sunčevih zraka. Optička masa je broj koji pokazuje kroz koliko puta veću debljinu atmosfere moraju proći Sunčeve zrake kad padaju koso nego kad padaju vertikalno na površinu Zemlje. Jediničnom optičkom masom smatra se masa atmosfere kroz koju bi Sunčeve zrake prolazile od vrha atmosfere do razine mora pri zenitnom položaju Sunca.

Direktna Sunčeva radijacija
Radijacijska energija koja dolazi sa Sunca sastoji se od paralelnog snopa elektromagnetskih valova čija je valna duljina između 0,2-4 m. To je kratkovalna radijacija. Sunčeva radijacija sastoji se od mlaza fotona različite energije. Onaj dio Sunčeve radijacije koji se uspije netaknut probiti kroz atmosferu do površine Zemlje zove se direktna radijacija.

Apsorpcija Sunčeve radijacije u atmosferi
Dio Sunčevih zraka koje prolaze kroz atmosferu apsorbirati će vodena para. Dio Sunčeve radijacije na putu kroz atmosferu apsorbira ugljikov dioksid, kisik i ozon. Budući da oni apsorbiraju samo u strogo ograničenom području spektra takva se apsorpcija zove selektivna apsorpcija.

Difuzna radijacija
Raspršivanje je proces koji ima izraziti dnevni hod. Raspršivanjem Sunčeve radijacije difuzne zrake do površine Zemlje sredinom dana donose najviše kratkih valova, odatle nebu modra boja. Modrina raste i onda ako u atmosferi ima mnogo sitnih čestica prašine. Spuštanjem Sunca prema horizontu relativni udio kratkovalne radijacije u ukupnoj raspršenoj radijaciji sve se više smanjuje, a povećava se udio radijacije iz crvenog dijela spektra. Nebo sve više gubi modru boju, postaje bjelkasto, a nešto prije zalaza odnosno prije i poslije izlaza Sunce dobiva narančastu i crvenu boju. Sunčeva radijacija koja do nas ne dolazi direktno, nego joj se ili difuznom refleksijom ili raspršivanjem na putu kroz atmosferu promijeni smjer ili spektralni sastav zove se difuzna radijacija ili nebesko zračenje. Zbog ove radijacije svjetlost dolazi sa svih strana, na Zemlji nije mrak ni kad je nebo danju potpuno prekriveno oblacima. Sunčeve zrake dolaze do Mjeseca kroz praktički prazan prostor u kojem nema difuzne radijacije, pa te zrake ne vidimo. Vidimo samo one Sunčeve zrake koje se s Mjeseca reflektiraju do našeg oka.

Rasvjeta
Vidljiv dio spektra zove se svjetlošću. Intenzitet svjetlosti mjeri se fotometrom, a količina toka svjetlosti na jedinicu površine zove se rasvjetom. Rasvjeta se mjeri u luksima, to je rasvjeta što je daje svjetlosni tok od 1 lumena na 1 m2 površine.

Trajanje sijanja Sunca
Trajanje obasjavanja Zemlje direktnom Sunčevom radijacijom zove se trajanjem sijanja Sunca. Na geografskoj karti se prikazuje izohelama koje povezuju točke s istim trajanjem sijanja Sunca u označenom periodu. Trajanje sijanja Sunca određeno je astronomskim faktorima, tj. ne može biti duže od trajanja dana, određeno je stanjem atmosfere i ovisi o reljefu koji bacanjem sjene skraćuje trajanje sijanja Sunca. Trajanje sijanja Sunca povećava se prema jugu.

Globalna radijacija
Sunčeva radijacija dolazi do površine Zemlje na 2 načina: direktno i difuzno. Zbroj direktne i difuzne radijacije koja dospije do horizontalne plohe na površini Zemlje zove se globalnom radijacijom. Ona se mjeri piranometrom, a registrira se piranografom.

Albedo
Broj koji pokazuje moć reflektiranja Sunčeve radijacije s tijela koje samo ne svijetli zove se albedo ili koeficijent refleksije. Najveći albedo imaju svježi snijeg i oblaci obasjani odozgo i sa strane. Za istu podlogu albedo je manji kad je ona vlažna. Albedo ovisi o upadnom kutu Sunčevih zraka, manji je kad je Sunce visoko. Albedo je sve manji u nižim geografskim širinama. Planetarni albedo je kratkovalna radijacija koje se sa Zemljine površine, s oblaka i sastavnih dijelova atmosfere reflektira u svemir i ne sudjeluje u energetskim procesima na našem planetu. Faktori koji utječu na albedo na površini Zemlje i u atmosferi su: raspodjela kopna i mora (ako je vedro onda je albedo kopna veći od albeda mora na istim geografskim širinama), naoblaka, snježni pokrivač, ledeni pokrov i zaleđeno more. Za toplinske procese u atmosferi i u podlozi ispod nje bitno je da se zna koliki postotak globalne radijacije ostaje u podlozi, a koliki se reflektira. Onaj dio globalne radijacije koji se apsorbira u podlozi, na površini Zemlje zove se apsorbirana globalna radijacija ili efektivna kratkovalna radijacija. Apsorbiranu globalnu radijaciju neki zovu bilancom kratkovalne radijacije. Atmosfera je za dugovalnu radijaciju teško propusna (adijatermna).

[Slika: arctik-2%5B1%5D-67668-1-2.jpg]

TEMPERATURA
Atmosfera se najvećim dijelom zagrijava od podloge. Atmosfera i podloga zagrijavaju se i hlade: apsorpcijom kratkovalne radijacije te apsorpcijom i emisijom dugovalne radijacije, kondukcijom ili vođenjem topline, konvekcijom, turbulentnom difuzijom, molekularnom difuzijom. Apsorpcijom kratkovalne radijacije tijelu se povisuje unutrašnja energija. Prenošenje topline kondukcijom svodi se na prenošenje jednog dijela kinetičke energije molekula toplijeg tijela na molekule hladnijeg tijela. Kondukcija je jedini način prenošenja topline u krutim tijelima. Toplina je energija koja prelazi s tijela više temperature na tijelo niže temperature sve dok se njihove temperature ne izjednače. Tekućine i plinovi su loši vodiči topline. Voda je bolji vodič topline od zraka (zrak>snijeg>voda>led>kamen). Konvekcijom se toplina prenosi tako da se tijelo u kontaktu s podlogom ugrije kao cjelina, pa tako postaje lakše od hladnije podloge. Konvekcijom se toplina prenosi visoko u atmosferu. Turbulentni prijenos topline nastaje tako da se ugrijane vrlo male količine zraka zamjenjuju isto tako malim količinama relativno hladnijeg zraka, pa tako nastaje vrlo burno komešanje zraka. Toplina je energija, a stupanj topline je temperatura. Termometar mjeri temperaturu zraka s kojim se nalazi u termičkoj ravnoteži. Znatna količina Sunčeve radijacije koja dospije do površine Zemlje troši se za evaporaciju vode. Ta toplina sadržana u vodenoj pari zove se latentna toplina. Na temperaturu atmosfere utječu i kompresija i ekspanzija. Dizanjem zraka njegov stanoviti volumen dolazi iz područja višeg tlaka u područje nižeg tlaka, pa će ekspandirati. Ekspanzija uzrokuje sniženje temperature zraka koji se izdiže. Suprotno se događa pri kompresiji. Zrak se spušta iz područja nižeg tlaka na visini u područje višeg tlaka pri tlu. Kompresija uzrokuje povišenje temperature zraka. Spuštanje zraka u atmosferi zove se supsidencijom.

Horizontalna izmjena topline
Horizontalna izmjena topline je izmjena između nižih i viših geografskih širina. Horizontalna izmjena topline između pojedinih dijelova Zemlje zove se advekcija topline.

Termička svojstva kopna, mora i zraka
Termička svojstva atmosfere bitno ovise o količini topline sadržane u podlozi. Količina topline biti će veća što je veća masa i viša temperatura. Specifična toplina je količina topline koju treba dovesti jedinici mase neke stvari da se ona zagrije za 1°C. Voda ima veću specifičnu toplinu nego sva kruta tijela koja grade Zemljinu koru. U usporedbi s vodom sastavni dijelovi kopna imaju malenu specifičnu toplinu, pa će se brzo ugrijati. U usporedbi s morem, kopno akumulira znatno manju količinu topline. Toplina taljenja je količina topline potrebna da se rastali 1 kg neke tvari računajući od početka taljenja. Toplina sublimacije je toplina koju treba dovesti 1 kg leda ili snijega da se pri određenoj temperaturi iz kristaličnog stanja neposredno pretvori u vodenu paru. Isparavanje (evaporacija) dinamički je proces pri kojemu se tijelu koje isparava mora dovoditi toplina. Toplina isparavanja ili latentna toplina isparavanja je toplina koja je potrebna da jedinična količina neke tekućine na temperaturi vrelišta potpuno ispari. Isparavanje će rasti s povećanjem brzine vjetra, a bit će veće u suhu nego u vlažnu zraku. Ono naglo raste kad je zrak hladniji od vode. Mnogo se više topline troši nad morima nego nad kopnom na istoj geografskoj širini. Nad morima se najviše topline troši za evaporaciju u suptropskim područjima visokog tlaka, jer je apsorpcija radijacije jaka, a neprestano pušu vjetrovi koji odnose višak vodene pare. S povećanjem geografske širine evaporacija se smanjuje. Kontinentsku klimu karakteriziraju velike amplitude temperature, tj. velike razlike između noćnih i dnevnih odnosno zimskih i ljetnih temperatura, a za maritimnu (oceansku) klimu značajne su malene razlike između dnevnih i noćnih odnosno zimskih i ljetnih temperatura.

Dnevni hod temperature zraka
Dnevni hod temperature je promjena temperature u tijeku dana. Dnevni hod temperature u jednoj točki posljedica je odnosa primljene i odane energije, odnosno topline. Temperatura nije najniža u trenutku izlaska Sunca, niti je najviša kad ono prolazi kroz meridijan promatrane postaje. Najniža je nešto poslije izlaza Sunca, a najviša nešto poslije njegova najvišeg položaja. Kad se izmjena energije izjednači, temperatura je na najnižoj točki. Kad je primljena energija veća od potrošene, temperatura raste. Maksimalna je temperatura onda kad se izjednače apsorpcija i emisija energije.
Ledeni dan, dan s Tmin. -10°.
Studeni dan, dan s Tmax. < 0°.
Hladni dan, dan s Tmin. < 0°.
Dan s toplom noći, dan s Tmax.  20°.
Topli dan, dan s Tmax.  25°.
Vrući dan, dan s Tmax.  30°.
U dnevnom hodu temperature razlikuju se 2 osnovna tipa: maritimni (oceanski) i kontinentski. Kopno se brže zagrijava i hladi od vodene površine. Periodička amplituda temperature je razlika najviše i najniže temperature u srednjem dnevnom hodu temperature za mjesec. Aperiodička amplituda temperature je razlika između srednje maksimalne i srednje minimalne mjesečne temperature. Dnevne amplitude temperature iznad horizonta naglo opadaju s visinom. Vedrina povećava dnevnu amplitudu. Po vedru vremenu jaka je kratkovalna radijacija, a znatan se dio apsorbira u tlu i intenzivno zagrijava zrak. Najveće dnevne amplitude temperature bit će u pustinjama jer se danju toplina ne troši za evaporaciju vode, a noćna terestrička radijacija zbog male količine vodene pare u zraku lako se probije kroz atmosferu i izgubi u svemiru. Srednja dnevna amplituda temperature zraka nad oceanima uvijek je manja nego nad kopnom na istoj geografskoj širini.

Godišnji hod temperature
Godišnji hod temperature je niz srednjih mjesečnih temperatura izračunatih iz višegodišnjih nizova. Osim blizine mora, na godišnji hod temperature u nekim dijelovima svijeta znatno utječu i termičke osobine tog mora, tj. važno je teče li uz obale hladna ili topla morska struja, puše li vjetar s mora na kopno ili obratno. Promjene u prividnom gibanju Sunca po nebeskom svodu i godišnji hod naoblake glavni su uzrok diferencijacije četiriju osnovnih tipova godišnjeg hoda temperature:
1)Za ekvatorski tip karakteristična je neznatna godišnja amplituda temperature. Temperatura je neprekidno visoka.
2)Tropski tip karakterizira jedan maksimum i jedan minimum temperature, koji se pojavljuju poslije solsticija. Godišnja amplituda temperatura je malena, zbog monsunskih kiša.
3)Tip umjerenih širina. Najviša i najniža srednja mjesečna temperatura nastupa poslije solsticija.
4)Polarni tip. Zbog dugog trajanja polarne noći najhladniji je mjesec veljača ili ožujak, a najtopliji je srpanj ili kolovoz.

Vertikalna raspodjela temperature
Atmosfera se najvećim dijelom zagrijava od podloge, pa temperatura mora postupno opada s povećanjem topline. Promjena temperature na svakih 100 m visinske razlike zove se vertikalnim gradijentom temperature. U planinskim krajevima temperatura opada za 0, 56°C na svakih 100 m. U vedrim i toplim danima, kad se planinske padine intenzivnije zagrijavaju vertikalni gradijent temperature iznosi i do 1°C na 100 m. Temperatura opada s visinom. Najveći gradijent temperature je u prizemnom sloju, postupno opada s visinom, pa na granici troposfere prestaje daljnji pad temperature. U atmosferi se nerijetko događa suprotno, tj. temperatura povremeno ili trajnije, lokalno ili regionalno, pa čak i u kontinentskim razmjerima, u tanjem ili debljem sloju raste s visinom (topliji zrak iznad hladnijeg). To stanje atmosfere zove se inverzijom temperature. Uzroci postanka inverzije temperature su:
1)Radijacijska (prizemna) inverzija nastaje u prizemnim slojevima atmosfere, neposredno uz površinu Zemlje, koja se kao dobar radijator topline u tijeku noći brže i jače ohladi od zraka neposredno iznad nje. Za postanak jake radijacijske inverzije potrebni su: duge noći, kad dugovalna radijacija tla izrazito nadvladava slabo kratkovalno zračenje apsorbirano danju; vedrina ili niski tanki oblaci, tako da se protuzračenje atmosfere smanji na minimum; malene količine vodene pare u zraku, pa je protuzračenje atmosfere bitno slabije; neznatno miješanje već ohlađena zraka s višim toplijim zrakom; snježni pokrivač koji reflektira veći dio kratkovalne radijacije u tijeku kratkog dana.
2)Visinska inverzija nastaje u slobodnoj atmosferi u graničnom pojasu između dviju zračnih masa čije su relativne brzine gibanja različite.
3)Frontalna inverzija nastaje na kontaktu dviju različitih zračnih masa, i to advekcijom zraka, stoga je takva inverzija dinamičkog tipa jer nastaje tako da hladni zrak u obliku klina prodre ili se potkopa pod topliji zrak, ili topliji zrak nalegne na hladniji zrak ispod njega.
4)Inverzija spuštanja ili anticiklonska inverzija nastaje u slobodnoj atmosferi spuštanjem zraka, koji se pritom dinamički zagrijava i suši, pa može biti topliji od zraka uz podlogu. Takva inverzija nastaje u stabilnoj anticiklonskoj situaciji iznad kopna. Ova inverzija važna je za procese u atmosferi (raspadanje naoblake, onemogućavanje konvekcije).

Horizontalna (geografska) raspodjela temperature
Najniža apsolutna minimalna temperatura na sjevernoj hemisferi izmjerena je 1938.g. u Ojmjakonu (istočni Sibir) – 77,8°C, a na južnoj hemisferi na antarktičkoj postaji izmjerena je 1983.g. u Vostoku –89,2°C. Najviša temperatura izmjerena je u El Aziziju u Tripolitaniji (Afrika) +57,8°C, a isto toliko izmjereno je 1933.g. u San Luisu, Meksiko. Izoterme su krivulje koje na geografskoj karti spajaju mjesta s jednakom temperaturom. Da bi se eliminirao utjecaj različite nadmorske visine pojedinih postaja, temperatura se reducira na razinu mora, tj. za svakih 100 m nadmorske visine postaje njezinoj se stvarnoj temperaturi dodaje 0,5°C. Na pružanje izotermi utječu raspodjela kopna i mora, ali je taj utjecaj evidentan tek izvan ekvatorske zone. Zbog različitih termičkih osobina vode i kopna, u zimskoj polovici godine izoterme na kopnu povijaju se i dalje prodiru prema ekvatoru, nego one nad oceanima, pa će mjesto na kopnu biti hladnije od mjesta na moru koje se nalazi na istoj geografskoj širini. Suprotno je ljeti. Zbog termičkog kontrasta ocean-kopno, utjecaj hladnih struja izrazitiji je ljeti nego zimi. Ljeti je more hladnije od susjednog kopna bez obzira na to kakva struja teče uz obalu. Domet i intenzitet utjecaja mora, prije svega njegov termički utjecaj bitno ovisi o općoj cirkulaciji, a u nekim dijelovima svijeta i o sekundarnoj cirkulaciji. Linija koja povezuje točke s najvišom temperaturom zove se termički ekvator. On nije izoterma, jer ne spaja mjesta s najvišom godišnjom ili najvišom srednjom mjesečnom temperaturom, bez obzira na to koliko ona iznosi. Termički ekvator se ne poklapa s geografskim ekvatorom, jer je sjeverna hemisfera toplija od južne. To je posljedica nejednake raspodjele kopna i mora. Na kontinentima se termički ekvator udaljuje od ekvatora (ljeti), a na oceanima se približuje.

Broj hladnih dana
Potrebno je znati koliko dana u godini minimalna dnevna temperatura padne ispod 0°C. Ta se veličina zove hladni dan. Broj hladnih dana u godini pokazuje u koliko dana minimalna dnevna temperatura padne ispod 0°C. Drugi naziv za hladni dan je dan s mrazom. Mraz nastaje onda kada na površini tla temperatura padne na 0°C ili nešto niže od 0°C, jer se temperatura mjeri iznad površine tla. Najpovoljniji uvjeti za mraz postoje rano ujutro neposredno prije izlaza Sunca, kad je temperatura najniža. Ako su sinoptički uvjeti povoljni (vedro, slab povjetarac, suhi zrak) onda do potrebnog pada temperature dolazi radijacijskim procesom, pa se taj mraz zove radijacijskim mrazom. Raspodjela broja hladnih dana ovisi o: geografskoj širini, raspodjeli kopna i mora, radijacijski uvjeti u konkavnim oblicima reljefa. Mraz se ne pojavljuje u najvećem dijelu tropskog pojasa. Broj dana s mrazom raste s porastom geografske širine. I reljef utječe na geografsku raspodjelu broja hladnih dana. Ekvatorska granica mraza približava se ekvatoru nad kontinentima, a udaljava se d njega nad oceanima.

Godišnja amplituda temperature
Razlika između srednje mjesečne temperature najtoplijeg mjeseca i srednje mjesečne temperature najhladnijeg mjeseca daje srednju godišnju amplitudu temperature. Linije koje na geografskoj karti spajaju točke s istom srednjom godišnjom amplitudom temperature zovu se izoamplitude. Godišnja amplituda temperature površinske vode mora manja je od amplitude temperature površine kopna. Godišnja amplituda temperature vode manja je na južnoj nego na sjevernoj hemisferi. Najveća godišnja amplituda svjetskog mora je u sjevernom Atlantiku i Pacifiku. Atmosferska cirkulacija ima golemu važnost za godišnju amplitudu temperature. Srednja godišnja amplituda temperature zraka raste s udaljavanjem od obale mora.

Anomalija temperature
Razlika između reducirane srednje temperature nekog mjesta i srednje temperature paralele na kojoj se ono nalazi zove se anomalija temperature. Ona pokazuje stupanj utjecaja terestričkih faktora klime. Linije koje na geografskoj karti spajaju mjesta s istom anomalijom temperature zovu se izoanomale. Ako neka postaja ima višu srednju temperaturu godine nego što odgovara njezinoj geografskoj širini, onda ona ima pozitivnu anomaliju temperature. Anomalija temperature je mjera kontinentalnosti, odnosno maritimnosti, pa je anomalija temperature veća na sjevernoj nego na južnoj hemisferi, a više je izražena zimi. Najveću pozitivnu anomaliju na svijetu ima Skomvaer na Lofotskim otocima, pred obalom Norveške, a iznosi 25,7°C. Najveću negativnu anomaliju ima istočni Sibir. Karakteristično je da je anomalija temperature manja iznad stalno zaleđenog Grenlanda i centralnog dijela Sjevernog ledenog mora. To je posljedica hladnog ljeta. Svi oceani istodobno imaju negativnu anomaliju temperaturu.

DINAMIKA ATMOSFERSKIH PROCESA
Tlak zraka
Molekule plinova koje čine zrak u neprekidnom su gibanju. Djelovanje udaraca golemog broja molekula na svaku površinu definira se kao sila (F) koja se zove tlakom zraka (p=F/s). Tlak zraka na jediničnoj površini jednak je težini stupca zraka iznad te površine do gornje granice atmosfere. 1 bar= 750,062 mm Hg; 1mbar=1hPa. Tlak od 760 mm Hg ekvivalentan je tlaku od 1013,25 mbar. Promjene tlaka posredno su vrlo važne jer uzrokuju gibanje zraka (vjetar), a time utječu na niz promjena u atmosferi. Promjene tlaka uzrokuju vertikalno i horizontalno premještanje zraka.

Vertikalna raspodjela tlaka
Tlak zraka opada s porastom nadmorske visine. Ali tlak zraka ne opada jednoliko s porastom nadmorske visine. Promjena tlaka s visinom razmjerna je gustoći zraka na toj razini. Tlak zraka mora opadati s visinom brže u donjim gustim slojevima atmosfere nego u rijetkim gornjim slojevima. Veličina koja pokazuje koliko tlak zraka opada s visinom zove se barometrijska stopa. To je broj metara za koji se treba dignuti da bi tlak pao za jedinicu. Budući da barometrijska stopa ovisi o gustoći zraka, ona se mijenja zajedno s promjenom temperature i tlaka, odnosno s visinom. Za najniži dio troposfere karakterističan je nagli pad tlaka zraka. Što je zrak topliji, barometrijska stopa je veća.

Temperatura i promjena tlaka
Gustoća zraka mijenja se s promjenom temperature zraka. Izobarne plohe su zamišljene atmosferi u kojima je u svakoj točki tlak zraka jednak. S povećanjem temperature zraka izobarne plohe će se izdizati, a s hlađenjem zraka spuštati. Izobare povezuju mjesta na geografskoj karti s istim tlakom.

Barički reljef
Na nehomogenoj Zemlji izobare čine zatvorene, skoro koncentrične sisteme. Prikaz raspodjele tlaka zraka pomoću izobara i izohipsa zove se baričkim reljefom. Depresija (barometarski minimum), područje niskog tlaka (N) nastaje ako su zatvorene izobare raspodijeljene koncentrične, tako da je tlak najniži u središtu, a raste prema periferiji. To je ciklona. Barometarski maksimum, područje visokog tlaka (V) nastaje ako su zatvorene izobare raspodijeljene tako da je najviši tlak u centru, a opada prema periferiji. To je anticiklona. Baričko sedlo je područje između dviju ciklona i dviju anticiklona. Od sedla prema anticiklonama tlak raste, a od sedla prema ciklonama pada. Barička dolina je područje niskog tlaka s izduženim izobarama, pa postoji izrazita os doline. Barička dolina je dio ciklone čije su izobare izdužene u jednom smjeru. Barički greben ili klin visokog tlaka je područje visokog tlaka s izduženim izobarama u jednom smjeru, pa se može uočiti os grebena. Greben je dio anticiklone čije su izobare izdužene u jednom smjeru, u smjeru osi grebena. Sekundarna ciklona nastaje kada se u baričkoj dolini formiraju zatvorene izobare, pa se sekundarna ciklona odvoji od matične ciklone kao poseban barički sistem. Sekundarna anticiklona nastaje kada se u baričkom grebenu formiraju zatvorene izobare, pa tako nastane posebna anticiklona. Izohipse su krivulje koje spajaju mjesta neke izobarne plohe s istom nadmorskom visinom.

Geografska raspodjela tlaka zraka na Zemlji
Neposredno uz geografski ekvator bio bi ekvatorski pojas niskog tlaka. Sjeverno i južno od njega na oko 30°C N i 30°C bila bi 2 suptropska pojasa visokog tlaka. Na širinama sjeverne i južne polarnice nalaze se subpolarna područja niskog tlaka. U polarnim područjima nalaze se polarna područja visokog tlaka. Na kartama srednjeg tlaka u svim mjesecima postoje akcijski centri. To su velika područja visokog tlaka i niskog tlaka u više ili manje točno određenim geografskim područjima. Sve akcijske centre možemo podijeliti na:
1)Permanentni akcijski centri postoje cijele godine. U permanentne akcijske centre ubrajaju se: ekvatorski pojas niskog tlaka u subpolarnom pojasu na sjevernoj hemisferi i kontinuirani pojas niskog tlaka oko Antarktika; područja visokog tlaka iznad Arktika i Antarktika.
2)Sezonski akcijski centri su područja visokog ili niskog tlaka iznad kontinenata koji postoje samo u jednom dijelu godine, a u drugom dijelu godine je suprotna raspodjela tlaka. Termičkog su postanka. Tako nad kontinentima zimi nastaje polje visokog tlaka, a ljeti niskog tlaka.

VJETAR
Utjecaji na horizontalno gibanje zraka
Gibanje zraka u atmosferi zove se strujanjem. Horizontalna komponenta strujanja zove se vjetar. Vjetar je posljedica djelovanja više sile. To su: sila gradijenta tlaka, sila teže, devijacijska sila rotacije Zemlje ili Coriolisova sila, trenje. Vrlo je važan horizontalni gradijent tlaka. Tlak će najbrže padati ako su izobare guste. Gradijent tlaka izražava se u hPa/100 km. Posljedica djelovanja Coriolisove sile-činjenica da vjetar na sjevernoj hemisferi skreće udesno, a na južnoj hemisferi ulijevo. Vjetar koji puše paralelno s izobarama u homogenom polju tlaka, a rezultanta je uravnoteženja sile gradijenta tlaka i Coriolisove sile zove se geostrofičkim vjetrom. On puše samo u atmosferi gdje se ne osjeća utjecaj trenja s podlogom, iznad 600-1000 m. Razlika između geostrofičkog vjetra na dvije razine zove se termički vjetar.

Mehanička svojstva vjetra
Vjetar je definiran ako mu odredimo brzinu i smjer. Vjetar se prikazuje vektorom. Brzina vjetra kontinuirano se mjeri pomoću anemometra, a brzina i smjer se istodobno bilježe na vrpci anemografa. Samo smjer prizemnog vjetra određuje se pomoću vjetrulje. Jačina vjetra izražava se u boforima. Trajektorija je linija u prostoru koja spaja točke kroz koje je uzastopno prošao fluid. Strujnica je krivulja čija je tangenta u bilo kojoj točki fluida paralelna sa smjerom gibanja u toj točki.

Dnevni hod brzine vjetra
Dnevni hod brzine vjetra je promjena brzine vjetra u tijeku dana. Svi se dnevni hodovi brzine vjetra mogu podijeliti u 2 osnovna tipa: kontinentski i maritimni. Kod kontinentskog tipa maksimalna je brzina vjetra u podne, a minimalna je noću. Maritimni tip dnevnog hoda brzine vjetra je obrnut.

Geografska raspodjela vjetrova na površini Zemlje
Glavni smjerovi vjetra na Zemlji moraju odgovarati prostornoj raspodjeli tlaka. Vjetrovi mogu puhati samo iz područja višeg tlaka u područje nižeg tlaka, pa kad se uzme u obzir utjecaj rotacije Zemlje i trenje zraka s podlogom, može se načiniti shema vjetrova na površini Zemlje. Iz suptropskih maksimuma prema ekvatorskom pojasu niskog tlaka pušu pasati ili tropski istočni vjetrovi. Pod utjecajem trenja i Coriolisova efekta oni na sjevernoj hemisferi skreću udesno, a na južnoj ulijevo. Tipični pasati pušu samo nad oceanima. Iz suptropskih maksimuma , zbog anticiklonske cirkulacije, zrak se razilazi na sve strane: na zapadnim periferijama suptropskih maksimuma strujanje je južno, a zatim sve više skreće da bi konačno prešli u zapadni vjetar. Ti se vjetrovi zovu zonalnim zapadnim vjetrovima ili glavnim zapadnim vjetrovima. Njihova brzina raste s povećanjem geografske širine. Iz polarnih područja visokog tlaka prema subpolarnim područjima niskog tlaka pušu vjetrovi s izrazitom istočnom komponentom. To su polarni istočni vjetrovi.

ZRAČNE MASE I KLIMATSKE FRONTE

Postanak zračnih masa
U određenim dijelovima svijeta nalaze se velika područja s jednolikom podlogom. U tim se prostorima u određenim vremenskim uvjetima meteorološki elementi u horizontalnom smjeru mijenjaju. Takva je područja troposferskog zraka homogenih svojstava Bergeron nazvao zračnim masama. Prostori na površini Zemlje u kojima se stvaraju zračne mase zovu se izvorišna područja zračnih masa. Postoje 3 osnovna tipa izvorišnih područja: prostrane morske površine, unutrašnjost kontinenata i područja prekrivena snijegom i ledom. Za postanak zračnih masa najpovoljnija su prostrana anticiklonska područja sa slabim divergentnim strujanjem.

Transformiranje zračnih masa
Zračne mase su glavni prenosioci energije iz nižih geografskih širina u više. Zračna masa počinje polagano poprimati fizičke kvalitete nove prirodne sredine; počinje proces transformiranja zračne mase. Postoje dvije vrste izmjene zračnih masa:
1)Termodinamičko transformiranje zračne mase nastaje izmjenom topline između donjih slojeva zračne mase i podloge iznad koje se ona kreće. Brzina kojom se zračna masa transformira ovisi o prirodi podloge, o putanji zračne mase i o trajanju putovanja zračne mase. Ovo transformiranje pojačava se sa povećanjem vlage koja nastaje evaporacijom s podloge ili kapi kiše što padaju iz tople zračne mase koja se nalazi iznad hladne zračne mase.
2)Mehaničko transformiranje zračne mase nastaje pod utjecajem turbulencije, a ona nastaje ili trenjem između zračnih masa i podloge ili vertikalnim miješanjem zraka termičkom turbulencijom.

Klasifikacija zračnih masa
Zračne mase mogu se klasificirati s više stajališta. Najčešće se upotrebljava termodinamička i geografska klasifikacija zračnih masa. Termodinamička klasifikacija zračnih masa temelji se na tome prelazi li toplina iz podloge na zračnu masu ili obratno. Zračna masa koja se zagrijava od podloge zove se hladna zračna masa. Ako se podloga zagrijava od zračne mase zove se topla zračna masa. Geografska klasifikacija zračnih masa temelji se na geografskoj raspodjeli izvorišnih područja. Na toj se osnovi zračne mase dijele na: arktičke, polarne, tropske i ekvatorske. Geografska klasifikacija zračnih masa temelji se na još jednom kriteriju: fizička svojstva zraka bitno ovise o tome potječe li on s mora ili s kopna. Kontinentske zračne mase potječu s kopna, a oceanske (maritimne) s oceana. Kontinentske su mase suhe, a oceanske vlažne. Ako je zračna masa stabilna, ona zaobilazi visoku planinsku barijeru, a ako je labilna, manji dio zraka zaobilazi barijeru, a veći se dio izdiže preko nje, pa nastaje kondenzacija.

Frontalne plohe i fronte
Budući da su zračne mase relativno postojane, one se ne miješaju slobodno i bez posljedica. Između dviju zračnih masa nastaje frontalna zona široka 100 km, u kojoj se prelazi iz jedne zračne mase u drugu. Frontalna zona može se širiti ili sužavati. Sužena frontalna zona zove se frontalna ploha ili ploha diskontinuiteta, jer svojstva jedne zračne mase brzo prelaze u svojstva druge zračne mase. Presjek frontalne zone ili plohe s površinom Zemlje zove se fronta. Da bi nastala frontalna ploha moraju postojati:
1)Dvije zračne mase s izrazitim temperaturnim kontrastima.
2)Atmosfersko strujanje treba biti konvergentno. Na Zemlji postoje frontalne plohe koje odvajaju 4 vrste zračnih masa:
a)Između arktičkog i polarnog zraka nalazi se arktička fronta (AF), odnosno između antarktičkog i polarnog zraka je antarktička fronta (AAF).
b)Između polarnog i tropskog zraka je polarna fronta (PF).
c)Na sukobu tropskog i ekvatorskog zraka su intertropska fronta (IF), tropska fronta (TF), ekvatorska fronta (EF) i intertropska konvergencija (ITC).
Proces nastanka frontalnih ploha zove se frontogeneza, a područja u kojima one nastaju zovu se frontogenetskim područjima.

Geografska raspodjela zračnih masa i klimatskih frontalnih ploha
Kanadska arktička fronta je na krajnjem sjeveru Sjeverne Amerike, pruža se od Aljaske do Hudsonovog zaljeva. Atlantska arktička fronta pruža se pred istočnom obalom Grenlanda preko otočja Svalbard do duboko u centralni Arktik. Dalje na istoku uzima se da postoji azijska arktička fronta, a bila bi nastavak atlantske arktičke fronte. Pacifička arktička fronta zimi se pruža od Ohotskog mora preko aleutskog minimuma na južnu Aljasku, a ljeti se povlači na sjever. Atlantska polarna fronta zimi se u prosjeku pruža od Floride do Biskajskog zaljeva i Skandinavije, a ljeti od podnožja Stjenjaka preko Newfoundlanda do zapadne Europe i Skandinavije. Ona se ljeti povlači na sjever. U hladnom dijelu godine Sredozemno more mnogo je toplije od europskog kopna sjeverno od njega, pa zimi nad Sredozemnim morem nastaje sredozemna ili mediteranska polarna fronta. U široj obalnoj zoni Indijskog oceana nastaje jedna druga grana polarne fronte od Arabije do Burme (Mianmar). To je iranska polarna fronta. U sjevernom Pacifiku postoji pacifička polarna fronta. Ljeti se povlači na sjever. Sredozemna polarna fronta ljeti nestaje, a ljeti je za istočnu Europu vrlo važna istočno-europska polarna fronta. U istočnoj i srednjoj Aziji postoje 2 grane polarne fronte: jedna je mongolska polarna fronta, a istočno od nje je pacifička polarna fronta. Bitne su za monsunsku cirkulaciju.
Referentni URL