LÉGTÖMEGEK, FELHŐ- ÉS CSAPADÉKELETKEZÉSI FOLYAMATOK

Az előadások a következő témára: "LÉGTÖMEGEK, FELHŐ- ÉS CSAPADÉKELETKEZÉSI FOLYAMATOK"— Előadás másolata:

1 LÉGTÖMEGEK, FELHŐ- ÉS CSAPADÉKELETKEZÉSI FOLYAMATOK

2 Hogyan keletkezik a csapadék-rendszer a Földön?

3

4 Hogyan keletkeznek ezek
a csapadékzónák?

5 Hogyan keletkezhet csapadék?
Orografikus akadály? hegyvidék

6 Hogyan keletkezhet csapadék? Frontok???

7 Hogyan alakulnak ki ezek az örvények, s a hozzájuk tartozó csapadékrendszerek?
Néhány lehetséges folyamat …

8 Felhő- és csapadékképződési folyamatok 3 alaptípus, 5 módozat
I. Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék jellegű emelkedés] II. Kényszerített felemelkedés [légréteg, vagy légtömeg felemelkedése] II/1. Orografikus II/2. Front hatására II/3. Alacsony szintű konvergencia (súrlódás) II/4. Magas szintű divergencia (jet stream) III. Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

9 Felhőképződési folyamatok:
Konvektív felemelkedés Spontán felhajtóerő Méret: 5 km Cumulus felhők …

10 A többi négy kényszerített felemelkedési folyamat … (a) Hegy felett (b) Front által
Méret: 150 km Méret: 1500 km

11 (c) Konvergencia a felszíni alacsony nyomású területek felé
Összeáramló levegő (konvergencia) (c) Konvergencia a felszíni alacsony nyomású területek felé Alacsony nyomású terület Méret: 500 km

12 (d) Jet stream-ek (futóáramlások) által kényszerített felemelkedés
Hideg (d) Jet stream-ek (futóáramlások) által kényszerített felemelkedés Meleg 500 hPa Hideg Divergencia a magasabb légrétegekben Meleg Felszín 500 hPa 500 hPa Hideg Meleg Hideg Meleg Felszín Felszín

13 Felhő- és csapadékképződési folyamatok (3 alaptípus, 5 módozat)
I. Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék jellegű emelkedés] II. Kényszerített felemelkedés [légréteg, vagy légtömeg felemelkedése] II/1. Orografikus II/2. Front hatására II/3. Alacsony szintű konvergencia II/4. Magas szintű divergencia (jet stream) III. Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

14 1. Felhajtóerő hatására történő felemelkedés
(buborék emelkedés)

15 A cumulus felhők növekedése
A légrész hidegebb a környezeténél Légnyomás hPa The surface air is unstable: parcel T is > environmental T from the surface to CL, 900 mb. As the parcel rises with a MALR, it stays warmer than the environment until ‘A,’ 735 mb. Further lifting causes the parcel to become colder and denser than the environment, thereby losing its buoyancy. A légrész melegebb a környezeténél Hőmérséklet

16 A cumulus felhők növekedése
a hőmér- séklet vált. stabil stabil nem stabil Magasság (km) stabil nem stabil nedves száraz Hőmérséklet Hőmérséklet Hőmérséklet Cumulus humilis Cumulus congestus Cumulonimbus When a deep stable layer starts near the surface, only Cumulus humilis can develop. If deep instability occurs above cloud base, then Cumulus congestus clouds can form. When the unstable layer is extremely deep (>4 km), then Cumulonimbus clouds may develop.

17 A hegyvonulatok felemelő hatása általában a légtömegek destabilizációjához vezet, …ezért ez a leggyakoribb keletkezési helye a Cumulus (Cu) felhőknek

18 Felhő- és csapadékképződési folyamatok
I. Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék emelkedés] II. Kényszerített felemelkedés [légréteg, vagy légtömeg felemelkedése] Orografikus Front hatására Alacsony szintű konvergencia Magas szintű divergencia (jet stream) III. Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

19 (a) Orografikus felhők
Orografikus felemelkedés Altocumulus lenticularis, Grönland

20 A főn vagy ún. „Chinook” hatás
Erős szél Chinook fal felhő Hő hozzá-adás Nedvesség vesztés Meleg, száraz

21 Orografikus felhő fal

22 Kvíz: Ha egy orografikus akadály miatt a légtömeg felemelkedésre kényszerül, milyen időjárás várható a hegy túloldalán? A: napos, hűvös B: napos, meleg, száraz és szeles C: napos, hűvös, párás és szélcsendes D: hűvös, felhős, párás és szeles.

23 Kvíz: Ha egy orografikus akadály miatt a légtömeg felemelkedésre kényszerül, milyen időjárás várható a hegy túloldalán? A: napos, hűvös B: napos, meleg, száraz és szeles C: napos, hűvös, párás és szélcsendes D: hűvös, felhős, párás és szeles.

24 Felhő- és csapadékképződési folyamatok
I. Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék emelkedés] II. Kényszerített felemelkedés [légréteg, vagy légtömeg felemelkedése] Orografikus Front hatására Alacsony szintű konvergencia Magas szintű divergencia (jet stream) III. Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

25 (b) Front hatás által kényszerített felemelkedés
A front gyors váltás a légtömegek között (szakadási felületek) A cyclone is an area of low pressure around which the winds flow counterclockwise in the Northern Hemisphere and clockwise in the Southern Hemisphere. In the northern hemisphere, a developing cyclone is typically accompanied by a warm front pushing northward and a cold front pulling southward, marking the leading edges of air masses being wrapped around a center of low pressure - the cyclone’s center.

26 Légtömegek Légtömeg: a troposzféra levegőjének több millió km2 kiterjedésű hasábja, amelyen belül a fizikai tulajdonságok (elsősorban hőmérséklet és nedvesség) vertikálisan közel homogén eloszlásúak, és horizontálisan csak csekély és folytonos változást mutatnak. Légtömegek elnevezése forrás területek alapján is történhet Forrás területek: Sík, egységes összetételű, Gyenge szelek uralta térségek Hol vannak a Földön forrás területek? Pl. hóval borított poláris területek Pl. óceánok trópusi, szubtrópusi részei

27 Légtömeg típusok kontinentális óceáni mP mT cP cT poláris trópusi

28 Légtömeg típusok gyakori tartózkodási helye

29 Légtömeg típusok tulajdonságai
cP – kontinentális poláris: Télen hideg, vagy szélsőségesen hideg, nyáron enyhe, Évszaktól függetlenül száraz légtömeg. cT – kontinentális trópusi: Nyáron meleg, forró, Évszaktól függetlenül általában száraz légtömeg. mP – óceáni poláris: Télen hideg, nyáron enyhe, Évszaktól függetlenül nedves légtömeg. mT – óceáni trópusi: Származási helytől függően enyhe vagy meleg,

30 Kvíz: Milyen időjárás jellemző Magyarországon, ha:
1. Nyáron, afrikai eredetű levegő található tartósan Magyarország területén? Felhőtlen, forró, száraz idő Gyengén felhős, meleg idő Változóan felhős (cumulusok), gyenge zápor előfordulhat Délután a záporok, zivatarok gyakoriak

31 Kvíz: Milyen időjárás jellemző Magyarországon, ha:
1. Nyáron, afrikai eredetű levegő található tartósan Magyarország területén? Felhőtlen, forró, száraz idő Gyengén felhős, meleg idő Változóan felhős (cumulusok), gyenge zápor előfordulhat Délután a záporok, zivatarok gyakoriak

32 Kvíz: Milyen időjárás jellemző Magyarországon, ha:
2. Télen, mediterrán, szubtrópusi eredetű található tartósan Magyarország területén? Gyengén felhős, enyhe idő Gyengén felhős, hideg idő Borult, hideg idő Esős, borult, enyhe idő

33 Kvíz: Milyen időjárás jellemző Magyarországon, ha:
2. Télen, mediterrán, szubtrópusi eredetű található tartósan Magyarország területén? Gyengén felhős, enyhe idő Gyengén felhős, hideg idő Borult, hideg idő Esős, borult, enyhe idő

34 Időjárási frontok Időjárási front: két légtömeg közötti átmeneti zóna, amelyben a meteorológiai elemek értéke horizontális irányban jelentősen megváltozik. Mivel az egyes légtömegek homogén eloszlásúak, két légtömeg határán nem lehet folytonos az átmenet, ún. ”szakadása” van a légköri állapothatározóknak. Frontok típusai: Meleg front Hideg front Okklúziós front

35 A hideg légtömegre felkúszik a meleg …
Meleg front -2°C Alacsonyabb hőm.-ek Meleg front 10°C 0°C Magasabb hőm.-ek 13°C A hideg légtömegre felkúszik a meleg … A warm front is defined as the transition zone where a warm air mass is replacing a cold air mass. Warm fronts generally move from southwest to northeast, and the air behind a warm front is warmer and more moist than the air ahead of it. When a warm front passes through, the air becomes noticeably warmer and more humid than it was before.

36 Meleg front felhőrendszere
Hol található a hideg levegő??

37 Meleg front felhőrendszere
HIDEG LEVEGŐ MELEG LEVEGŐ Milyen irányba mozog a front??

38 Meleg front felhőrendszere
HIDEG LEVEGŐ MELEG LEVEGŐ Milyen irányba mozog a melegfront??

39 Hőmérséklet Légnyomás Felhőzet Szél
-6°C -2°C 2°C 6°C Hőmérséklet Légnyomás 10°C Keleties szél Felhőzet Szél Párás Délies szél

40 Alacsonyabb hőmérséklet
Hideg front Meleg és nedves levegő Hideg front Hideg levegő -2°C 10°C Alacsonyabb hőmérséklet A cold front is defined as the transition zone where a cold air mass is replacing a warmer air mass. Cold fronts generally move from northwest to southeast. The air behind a cold front is noticeably colder and drier than the air ahead of it. When a cold front passes through, temperatures can drop more than 15ºF within the first hour. Magasabb hőmérséklet 0°C 13°C Hideg front

41 Hideg front felhőrendszere
Stabil levegő van a hideg front előtt Gyenge eső, vagy nincs eső (2) Instabil levegő van a hideg front előtt As the front advances, the colder air lifts the warmer air ahead of it (red arrows). The air cools as it rises and the moisture condenses to produce clouds and precipitation ahead of and along the cold front. In contrast to lifting along a warm front, upward motions along a cold front are typically more vigorous, producing deeper clouds and more intense bands of showers and thunderstorms. These bands are typically quite narrow, and move rapidly just ahead of the cold front.

42 Hőmérséklet Felhőzet Légnyomás Szél
-6°C -2°C 2°C 6°C 10°C Hideg légtömeg Meleg légtömeg Párás Felhő-mentes Hőmérséklet Felhőzet Légnyomás Szél

43 Okkludált front I. fázis II. fázis Hűvös levegő Okkludált front Hűvös levegő Meleg front Meleg, nedves levegő Közeledő hideg levegő Közeledő hideg levegő As the cyclone develops, the cold front rotates around the storm and catches the warm front. This forms an occluded front - the boundary that separates the new cold air mass from the older cool air mass already in place north of the warm front. Changes in temperature, dew points, and wind direction occur with the passage of an occluded front. In the example below, temperatures ahead of the front are in the low 40s, while temperatures behind (west of) the front are in the 20s and 30s. The air mass behind the front is also drier, as indicated by the lower dew point temperatures. There is also a shift in wind direction across the occluded front East of the front, winds are reported from the east-southeast while behind the front, winds are from the west southwest. Meleg front Meleg, nedves levegő Hideg front Hideg front

44 Egy okkludált front vertikális metszetei
A B C

45 Meleg okklúzió Hideg okklúzió cP: kontinentális poláris mP: óceáni
mT: óceáni trópusi légtömeg Okkludált front a felszínen Meleg okklúzió mP: óceáni poláris cP: kontinentális mT: óceáni trópusi légtömeg Okkludált front a felszínen

46 Stacionárius frontok When a warm or cold front stops moving, it becomes a stationary front. Once this boundary resumes its forward motion, it once again becomes a warm front or cold front. A stationary front is represented by alternating blue and red lines, with blue triangles pointing towards the warmer air and red semicircles pointing towards the colder air. Temperatures south of this stationary front were in the 50s and 60s, with winds generally from the southeast. North of the front, temperatures were in the 40s while the winds had shifted around to the northeast. Cyclones migrating along a stationary front can dump heavy amounts of precipitation, resulting in significant flooding along the front. A noticeable temperature change and/or shift in wind direction is commonly observed when crossing from one side of a stationary front to the other.

47 Száraz sávok kialakulása (hegyvonulatok mögött, a gerinccel párhuzamosan)
Lökéses, DNY-as szél DK-es szél Meleg száraz levegő Meleg nedves levegő A dry line is a boundary that separates a moist air mass from a dry air mass. Also called a “Dew Point Front,” sharp changes in dew point temperature can be observed across a dry line. Dry lines are most commonly found just east of the Rocky Mountains, separating a warm moist air mass to the east from a hot dry air mass to the west. TX, NM, OK, KS, and NB frequently experience dry lines in the spring and summer. Dry lines are extremely rare east of the Mississippi River. Dew points east of this dry line ranged from the upper 50s to low 70s, with winds from the southeast. West of the dry line, dew points were in the 20s and 30s, a decrease of nearly 50 degrees. Air temperatures ahead of the dry line were generally in the 70s and 80s, while behind the dry line, temperatures ranged from the mid 80s to mid 90s. Drier air behind dry lines lifts the moist air ahead of it, triggering the development of thunderstorms along and ahead of the dry line (see cold fronts). It is not uncommon for tornadic supercells to develop along a dry line. Szinoptikus térképen felismerhetők: nincs csapadék szélirány ellentétes meleg, száraz (DNY-as) és meleg, nedves (DK-es) levegő összeáramlása Sziklás hegység Száraz sáv

48 Hol van/vannak a front/frontok?
2003. március 12. Fierce winds coupled with the heavy snow resulted in the cancellation of 25% of the nation's flights on two consecutive days, interstates were impassable, and millions were without power at one point in time or another during the passage of the storm. 270 people died; total property damage estimates exceeded $3 billion. Hol van/vannak a front/frontok?

49 melegfront okklúziós front hidegfront

50 Felhő- és csapadékképződési folyamatok
Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék emelkedés] Kényszerített felemelkedés (légréteg, vagy légtömeg felemelkedése) Orografikus Front hatására Alacsony szintű konvergencia Magas szintű divergencia (jet stream) Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

51 (c) Alacsonyszintű konvergencia
Kialakulásának okai lehetnek: Alacsony szinten, meleg levegő advekciója Gyorsabb mint a melegfront és meredekebb a dőlésszöge Intenzívebb és nagyobb mennyiségű csapadék (zápor, zivatar) Súrlódás Különböző felszíneknek eltérő a súrlódása => módosíthatja a felszínközeli szél sebességét és irányát => konvergencia Időjárási frontok Parti szél

52 1) Frontok hatására

53 2) Parti szél

54 (c) Alacsonyszintű konvergencia hatására alacsony nyomású centrumok, örvények alakulhatnak ki:
Trópusi ciklonok (hurrikánok) energiájukat a látens hőből nyerik – elsősorban meleg óceáni felszín Mérsékelt övi ciklonok Near-surface rising air in the vicinity of a low pressure center favors the development of clouds and precipitation, which is why cloudy weather (and likely precipitation) are commonly associated with an area of low pressure.

55 Felhő- és csapadékképződési folyamatok
Felhajtóerő hatására történő felemelkedés [buborék emelkedés] Kényszerített felemelkedés (légréteg, vagy légtömeg felemelkedése) Orografikus Front hatására Alacsony szintű konvergencia Magas szintű divergencia (jet stream) Gyakran a felhőképződés több, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredményeként keletkezik

56 (d) Magas szintű divergencia (jet stream)
Ismétlés – jet stream Nagy sebességű szélcsatornák a szubtrópusi és a polár fronthoz kapcsolódóan a tropopauza közelében, A nagy hőmérsékleti gradienssel konzisztens az elhelyezkedése, Átlagos tengelymenti sebessége >30m/s, Hullámzó horizontális mozgás – Rossby – hullám, A poláris jet – nem folytonos, A szubtrópusi és poláris jet összekapcsolódhat.

57 (d) Magas szintű divergencia (jet stream)
„nyereg” „teknő” Konvergencia Divergencia Jet stream mozgása 3 dimenziós, függőleges és vízszintes irányban egyaránt végez hullámmozgást Egy adott szinten a különböző légnyomás értékek hatására ún. nyomási „teknők” (alacsony) és „nyergek” (magas) alakulnak ki Nyomási teknőben sűrűsödnek az izobárok => levegő szűkebb csatornába kényszerül Teknő előoldalán összeáramlás – konvergencia alakul ki Teknő hátoldalán a szűkebb légtérbe jutva a kiáramló levegő szétáramlik – divergencia alakul ki

58 (d) Magas szintű divergencia (jet stream)
A magasban kialakuló divergencia a felszínen konvergenciát okoz => szerepet játszik a mérsékelt övi ciklonok keletkezésében Mivel a magaslégköri divergencia „megelőzi” az alacsony nyomású teknőt, a felszínen kialakuló ciklon alacsony nyomású központja is előrébb van => ciklonok tengelye döntött Egyes esetekben a szupercellák erősítésében és fenntartásában is közre játszik

59 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
1. Nyáron egy észak-nyugati irányból mP, hideg légtömeggel kísért HIDEG FRONT érkezik és előtte afrikai, szubtrópusi eredetű levegő hatására, felhőtlen égbolt és 34°C körüli napi maximum hőmérséklet volt jellemző? Gyengén felhős, cumulusokkal tarkított égbolt, csapadék nincs, meleg idő Erősen felhős, alacsony és közép magas felhőzet egyaránt előfordul, csapadék nincs, enyhe idő Változóan felhős, zápor előfordulhat, meleg idő Front mentén záporok, zivatarok alakulnak ki, a hőmérséklet visszaesik

60 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
1. Nyáron egy észak-nyugati irányból mP, hideg légtömeggel kísért HIDEG FRONT érkezik és előtte afrikai, szubtrópusi eredetű levegő hatására, felhőtlen égbolt és 34°C körüli napi maximum hőmérséklet volt jellemző? Gyengén felhős, cumulusokkal tarkított égbolt, csapadék nincs, meleg idő Erősen felhős, alacsony és közép magas felhőzet egyaránt előfordul, csapadék nincs, enyhe idő Változóan felhős, zápor előfordulhat, meleg idő Front mentén záporok, zivatarok alakulnak ki, a hőmérséklet visszaesik

61 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
2. Télen mediterrán, szubtrópusi eredetű levegőt (napi maximum hőmérséklet 7°C körüli, változóan felhős égbolt, csapadék nincs) Kelet-Európai síkságról érkező cP légtömeg váltja fel? Gyengén felhős, enyhe idő Gyengén felhős, igen hideg idő Borult, hideg idő Esős, enyhe idő

62 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
2. Télen mediterrán, szubtrópusi eredetű levegőt (napi maximum hőmérséklet 7°C körüli, változóan felhős égbolt, csapadék nincs) Kelet-Európai síkságról érkező cP légtömeg váltja fel? Gyengén felhős, enyhe idő Gyengén felhős, igen hideg idő Borult, hideg idő Esős, enyhe idő

63 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
3. Télen cP légtömeg tartózkodik Közép-Kelet-Európában (napi maximum hőmérséklet -4°C körüli, felhő szinte nincs) majd egy „mediterrán” ciklon helyeződik az Magyarország fölé? Ködös, hideg idő Gyengén felhős, enyhe idő Havazás, hideg idő Esős, enyhe idő

64 Kvíz: Milyen lesz az időjárás Magyarországon, ha:
3. Télen cP légtömeg tartózkodik Közép-Kelet-Európában (napi maximum hőmérséklet -4°C körüli, felhő szinte nincs) majd egy „mediterrán” ciklon helyeződik az Magyarország fölé? Ködös, hideg idő Gyengén felhős, enyhe idő Havazás, hideg idő Esős, enyhe idő

65 Köszönöm a figyelmet!