Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A légkör függőleges szondázása. A légkör vertikális szerkezete.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A légkör függőleges szondázása. A légkör vertikális szerkezete."— Előadás másolata:

1 A légkör függőleges szondázása

2 A légkör vertikális szerkezete

3 Troposzféra 0 – kb. 10 km magassággal csökken a hőmérséklet időjárási jelenségek helye Felső határa: tropopauza ahol a hőmérséklet magassággal való csökkenése megáll Tropopauza hőmérséklete: kb °C

4 A légkör vertikális szerkezete Sztratoszféra kb. 10 – 50 km magassággal nő a hőmérséklet ózonréteg: km Felső határa: sztratopauza ahol a hőmérséklet magassággal való növekedése megáll Sztratopauza hőmérséklete: kb. -10 °C

5 A légkör vertikális szerkezete Mezoszféra kb. 50 – 90 km magassággal csökken a hőmérséklet légköri ionizáció, meteorok elégése Felső határa: mezopauza Mezopauza hőmérséklete: kb °C

6 A légkör vertikális szerkezete Termoszféra kb. 90 km - világűr magassággal nő a hőmérséklet ionizált, ritka légkör

7 A légkör vertikális szerkezete Milyen magasan van? Nemzetközi Űrállomás: 360 km Kvázipoláris műholdak: 800 – 900 km Geostacionárius műholdak: km Hold: km

8 Nyomási koordinátarendszer Miért jó nyomásban megadni a magasságokat? –Időjárási folyamatokat a légnyomás irányítja –Könnyebben mérhető (repülőgépeken, szondákon) –Modellekben könnyebben megadható peremfeltételek (a felső határon nullává válik a nyomás) –Könnyen átváltható méterben mért magasságra:

9 Nyomási koordinátarendszer Nyomás – magasság átváltás: Nyomási szint Réteg átlagos hőmérséklete! Főizobárszintek: 1013,25 hPareferencia-légnyomás tengerszint 1000 hPafelszíni főizobárszint 925 hPakb. 700 mtéli határréteg-magasság 850 hPakb mnyári határréteg-magasság 700 hPakb mlegnagyobb feláramlás 500 hPakb mRossby-hullámok, tiszta geosztrófia 300 hPakb mjet stream 200 hPakb mtropopauza körülbelüli helye

10 Nyomási koordinátarendszer Mitől függ az adott nyomási szint magassága? Nyomási szint Réteg átlagos hőmérséklete!

11 Nyomási koordinátarendszer Mitől függ az adott nyomási szint magassága? Méterben mért magasság Réteg átlagos hőmérséklete!

12 Konvekció: a részecske-módszer …egy szép nyári nap…

13 Konvekció Alaptételek: –A meleg levegő felfelé száll, mert a sűrűsége kisebb. –A légkör alul melegebb, mint magasabban, mert a földfelszín hosszúhullámú sugárzása alulról melegíti, mert fölfelé a csökkenő nyomás miatt kitágul, lehűl.  „Fazék a tűzhelyen” Miben különböznek a légköri feláramlások a tűzhelyen forralt vízben kialakulóktól?

14 Konvekció Miben különböznek a légköri feláramlások a tűzhelyen forralt vízben kialakulóktól? A feláramló levegő emelkedés közben kitágul, lehűl! KÉRDÉS: A felemelkedő levegő melegebb-e, mint ugyanazon a szinten a környezet? IGEN: tovább emelkedik  labilisNEM: megáll az emelkedése  stabil

15 Konvekció Mennyit hűl a feláramló levegő 1 m emelkedés során? Ez a száraz adiabatikus hőmérsékleti gradiens. A felemelkedő levegő nem telített, nincs kondenzáció A felemelkedő levegő nem keveredik és nem cserél hőt a környezetével. kb. 1 °C / 100 m

16 Konvekció A felemelkedő levegő melegebb-e, mint ugyanazon a szinten a környezet? IGEN: tovább emelkedik  labilisNEM: megáll az emelkedése  stabil Száraz adiabatikus hőmérsékleti gradiensA környező légkör hőmérsékleti profilja

17 Konvekció A feláramló, lehűlő levegő egy bizonyos magasságban telítetté válik, kicsapódik.  Konvektív felhőalap-magasság, CCL Felszíni harmatpont-hiány Felhőalap magassága méterben A felhőben emelkedő, telített levegő mennyit hűl 1 m emelkedés során?

18 Konvekció A felhőben emelkedő, telített levegő mennyit hűl 1 m emelkedés során? Ez a nedves adiabatikus hőmérsékleti gradiens. A felemelkedő levegő telített, a kondenzáció hőt szabadít fel. A felemelkedő levegő nem keveredik és nem cserél hőt a környezetével. Pontosan nehéz megmondani (függ a hőmérséklettől, feláramlási sebességtől, magasságtól), de biztosan kevesebbet, mint a száraz esetben!(kb. 0,5 °C / 100 m)  A felszabaduló látens hő melegíti az emelkedő levegőt.

19 A felhőalap elérése után a feláramlás a felhőben folytatódik. A felszabaduló kondenzációs hő melegíti a feláramló levegőt, növeli az instabilitást. 1. Cu humilis 2. Cu mediocris 3. Cu congestus (TCu)4. Cb calvus

20 Kondenzációs szint (felhőalap) felett:  labilis! Konvekció Lehetséges, hogy a környezeti hőmérsékleti gradiens a száraz és nedves adiabatikus hőmérsékleti gradiens közé esik. Kondenzációs szint (felhőalap) alatt:  stabil Ha „valami” (front, hegy, konvergencia) felemeli a levegőt a szabad emelkedési szintig, onnan a felszabaduló látens hő révén már szabadon emelkedik tovább. Ez a feltételes instabilitás.

21 Konvekció Ha „valami” (front, hegy, konvergencia) felemeli a levegőt a szabad emelkedési szintig, onnan a felszabaduló látens hő révén már szabadon emelkedik tovább. Ez a feltételes instabilitás. Miért nem esik egybe a szabad emelkedési szint a kondenzációs szinttel?

22 Gyakorlás: emagram LFC: szabad emelkedési szint; LCL: kondenzációs szint

23 CAPE és CIN Az emagramon az emelkedő részecske és a környezet hőmérsékleti profilja által közrefogott terület. Energia dimenziójú (J/kg) mennyiség. Pozitív terület (labilis szakasz): CAPE Convective Available Potential Energy Az az energia, ami a szabad emelkedési szint felett a feláramlás gyorsításához rendelkezésre áll. Negatív terület (stabil szakasz): CIN Convective Inhibition Az az energiagát, amit az emelkedő légrésznek le kell küzdenie, hogy a szabad emelkedési szintet elérje. Kis CAPE, nagy CIN:  stabil rétegződés Nagy CAPE, kis CIN:  záporos, zivataros időjárás Nagy CAPE és CIN:  kevés, de heves zivatar

24 CAPE és CIN Az emagramon az emelkedő részecske és a környezet hőmérsékleti profilja által közrefogott terület. Energia dimenziójú (J) mennyiség. Pozitív terület (labilis szakasz): CAPE Convective Available Potential Energy Az az energia, ami a szabad emelkedési szint felett a feláramlás gyorsításához rendelkezésre áll. Negatív terület (stabil szakasz): CIN Convective Inhibition Az az energiagát, amit az emelkedő légrésznek le kell küzdenie, hogy a szabad emelkedési szintet elérje. Kis CAPE, nagy CIN:  stabil rétegződés Nagy CAPE, kis CIN:  záporos, zivataros időjárás Nagy CAPE és CIN:  kevés, de heves zivatar

25 A planetáris határréteg

26 A légköri turbulencia Turbulencia hatása: hatékony átkeverés Mi okozza a turbulenciát? –Termikus turbulencia: konvekció –Mechanikai turbulencia: szélnyírás Mindkettő a felszínhez közel a legnagyobb! Videó itt! Videó

27 A légköri turbulencia Az a felszín feletti tartomány, ahol a turbulencia átkeverő hatása jelentős, a planetáris határréteg. Mit kever át a turbulencia? –Hőmérsékletet (fentről lefelé, adiabatikusan) –Szennyezőanyagokat (lentről felfelé, hígulás!) –Nedvességet (köd feloszlása!) –Momentumot (szélerősséget) Mitől függ a turbulencia erőssége? –Stabilitás és besugárzás (nyári, nappali max.) –Szélerősség

28 A planetáris határréteg napi menete Videó!

29 A planetáris határréteg A planetáris határréteg tipikus magassága: –Nyári nappalokon m (850 hPa) –Téli nappalokon m (925 hPa) –Derült éjszakákon m (stabil éjszakai határréteg) A határréteg-magasság pontos értéke függ: –besugárzás, borultság, labilitás, talajnedvesség, felszínhasználat, domborzat, felhőalap-magasság… Ahol a határréteg biztosan véget ér: –Ahol a hőmérséklet felfelé emelkedni kezd: felhőalap v. inverziók

30 Inverziók +1

31 Inverzió Rendkívül stabil rétegződés –Gyilkolja a turbulenciát és a konvekciót A hőmérséklet emelkedik a magassággal Az inverzió, mint „kupak”, elszigeteli az alatta lévő levegőt a magasabb szintektől Az inverziós réteg hullámzik (gravitációs hullámzás) A tartósan fennmaradó inverziók szmoghelyzet kialakulásához vezethetnek Az inverzió csak a termikus turbulenciát szünteti meg. Mi történik, ha a rétegződés stabil, de erős szélnyírás van?

32 Kelvin-Helmholtz-féle felhők Az inverzió csak a termikus turbulenciát szünteti meg. Mi történik, ha a rétegződés stabil, de erős szélnyírás van? Videó!

33 Kisugárzási inverzió Derült éjszakákon –A felszín és a talajközeli levegő gyorsan hűl –Turbulencia híján a fenti melegebb levegő nem keveredik le Késő ősszel és télen kisugárzási köd és hideglégpárna kialakulásához vezethet Felszakadása: erősödő szél, melegadvekció, besugárzás (napkelte)

34 Kisugárzási inverzió

35 Zsugorodási inverzió Leszálló levegő felmelegszik (pl. anticiklonban) A legnagyobb leáramlás helyén inverzió lép fel –kb. 700 hPa Elfojtja a kialakulóban lévő konvekciót.

36 Zsugorodási inverzió

37 Völgyi inverzió Hegyről lezúduló levegő felmelegszik (  főn) A völgy mélyén megül a hideg levegő

38 Völgyi inverzió

39 Parti inverzió A felszín közelében a hideg óceán felől fújó szél lehűti a part feletti levegőt. elsősorban hideg tengeráramlatok közelében figyelhető meg

40 Frontális inverzió Hidegfrontok mentén A hideg levegő a felszín közelében előretör Általában erős széllel jár és rövid ideig tart, ezért a többi inverzióval ellentétben nem jelenik meg benne köd vagy szmog

41 Összefoglalás A légkör vertikális szerkezete –Troposzféra: időjárás –Sztratoszféra: ózonréteg –Mezoszféra, termoszféra Konvekció –Függőlegesen elmozduló légrészt vizsgálunk –Száraz adiabatikus hőmérsékleti gradiens –Stabil és labilis hőmérsékleti rétegződés –Nedves adiabatikus hőmérsékleti gradiens –Feltételes instabilitás –Kondenzációs szint, szabad emelkedési szint –CIN és CAPE Planetáris határréteg –Mechanikai és termikus turbulencia –A határréteg-magasság napi és évi menete –A határréteg jelentősége az időjárás alakításában –Inverziók –Kisugárzási inverzió –Zsugorodási inverzió –Völgyi inverzió –Parti inverzió –Frontális inverzió

42


Letölteni ppt "A légkör függőleges szondázása. A légkör vertikális szerkezete."

Hasonló előadás


Google Hirdetések