Éghajlat, klíma „Az életközösségekre, szupraindividuális rendszerekre ható kényszerfeltételek egy csoportja” WMO def.: az éghajlati rendszer által véges időszak alatt felvett állapotainak statisztikai sokasága Éghajlati rendszer elemei: légkör hidroszféra krioszféra földfelszín bioszféra +ezek közötti kölcsönhatások Legfontosabb éghajlat alakító tényezők: besugárzás földrajzi elhelyezkedés (távolság az óceánoktól, tengeráramlatoktól) tengerszint feletti magasság

Csökken a jég mennyisége Visszacsatolások Csökken a jég mennyisége Melegszik a légkör Csökken az albedó Növekszik a CO2 mennyisége Melegszik a légkör Növekszik a H2O koncentráció Több lesz a felhő Hűl a légkör (több napsugárzás verődik vissza)

Sugárzási törvények: Planck tv.: E = f (λ-5,T) Wien tv.: λmax = 2897 / T (eltolódási tv.) Stefan-Boltzmann tv.: E=σ*T4

Egyes bolygók felszíni hőmérsékletei sugárzásmérések (a spektrum enregiaeloszlása alapján)→ Planck eloszlás, Wien törvénye

Üvegházhatás (H2O, CO2, CH4, N2O, O3, CFC-k) Üvegházhatás nélkül a földi átlaghőmérséklet 33°C-kal lenne alacsonyabb.

Milyen irányú a Föld forgása? „tévhitek”: Télen a Föld távolabb van a Naptól mint nyáron Az északi sarkkörön túl mindig hideg van (de valami tényleg jellemző arrafelé)

Napállandó: 1360 Wm-2 (a Föld légkörének tetejére egységnyi merőleges felszínre egységnyi idő alatt érkező besugárzás)

Lambert-féle koszinusz törvény I= Io*cosΘ

Éghajlati övek (többféle osztályozás): SZOLÁRIS jellegű - csak a Nap évi járása alakítja ki, csillagászati elkülönítés  3 öv  trópusi öv: a besugárzás mennyisége a legnagyobb, és legalább egyszer zeniten delel a Nap (térítők között)  mérsékelt öv: a Nap minden nap felkel és lenyugszik, de egyszer sem delel a zenitben  poláris öv: a sarkkörön túl, a besug. itt a legkisebb, a Nap évente legalább egyszer a horizont felett/alatt marad - az osztályozás hibái:  túl kevés fajtát különböztet meg  ezek területi megoszlása aránytalan  a mérs. övön belül nagy különbségek vannak (itt nagyon szélsőségesek az égh. viszonyok)   veszi figyelembe a földi tényezők hatását

TREWARTHA-FÉLE: 6 fő öv, 16 típus A] Trópusi nedves éghajlatok a hőm. sohasem < 0C leghidegebb hónap középhőm. > 18C évi hőingás kicsi évi csap.összeg > 1000mm, zöme záporeső. B] Száraz éghajlatok csap. évi összege < 500mm. A hőm. a jelentős földrajzi szélességbeli különbségek miatt nem egységes. C] Meleg-mérsékelt éghajlatok kifejezett évi hőingás. a leghidegebb hónap középhőm. is > 0C. zömmel a közepes szélességeken találhatók, csak a kontinensek nyugati partvidékén húzódnak magasabb szélességekre (a meleg tengeráramlások miatt).

D] Hűvös éghajlatok hideg tél, meleg nyár, alacsonyabb évi khek. a közepes és magas szélességeken a kontinensek belsőbb részein alakulnak ki csap. évi összege 500-1000mm, nagy része nyáron hull le Magyarország: D1: Kontinentális égh. hosszabb meleg évszakkal E] Sarkvidéki éghajlatok hiányzik a meleg évszak. évi csap. összeg < 250mm, mégis vízfelesleg van  gleccserek. F] Magashegyi éghajlatok hőm. felfelé csökk. csap. a magassággal nő több egymás fölött fekvő égh-i zóna állandó hóhatár a földrajzi szélesség szerint vált.

tengerszint feletti magasság, az évi középhőmérséklet és az éves csapadékösszeg (10 éves átlag) havi bontású (átlag, összeg) A két függőleges tengely eltérő skálázása (hőmérséklet = 2 x csapadék (100 mm csap. felett 10x-es skála)) teszi lehetővé a száraz és nedves időszakok előfordulásának bemutatását. Ahol a hőmérsékletet ábrázoló vonal a csapadékot ábrázoló vonal fölé fut, ott száraz időszakról van szó, s ez fordítva is igaz. A vízszintes tengelyen a satírozás azt az időszakot jelöli, amikor előfordulnak fagyos éjszakák, a teljes kitöltés pedig a 0°C alatti átlaghőmérsékletű napokat jelöli. A Walter-Lieth klímadiagram potenciális evapotranszspiráció

A légkör szerkezete: Troposzféra Tropopauza: Az energiát a földfelszíntől kapja, így felfelé haladva csökken a hőmérséklet. A magassággal csökken a nyomás, és így a levegő sűrűsége is. Ebben a rétegben zajlanak az időjárási folyamatok. Átlagosan γ = 6,5°C/km DE! időjárástől, évszaktól függően ± 1 és 10°C/km között változhat Tropopauza: kb. 2km vastag rétegben a dt<2°C Az egyenlítő környékén kb. 14-16 km magasan van, a sarkoknál 6-8 km magasan. Csak „szakadás” esetén van anyagcsere a tropopauza és a felette lévő rétegek között.

A légkör szerkezete: Sztratoszféra: Hőmérséklet növekedés: az itt található jelentős mennyiségű ózon sugárzás (UV) elnyelése miatt. Sztratopauza: kb. 50 km ~ tropopauza Mezoszféra: a hőmérséklet újra csökken a magassággal, a hőmérséklet a légkörben a mezoszféra tetején a legalacsonyabb. Mezopauza: kb. 90 km Termoszféra: 90-400 km A hőmérséklet a molekulák rövid hullámú sugárzás elnyelése miatt emelkedik. A légkör szerkezete:

Általános légkörzés George Hadley, 1735 - Egyenlítő melegedés → a tropopauzáig emelkedő levegő a sarkok felé áramlik, miközben a hosszúhullámú kisugárzás hűti → nyomásnövekedés és visszaáramlás. A Föld forgásából származó eltérítő erő figyelembe vétele. William Ferrel, 1856 Három meridionális cellát tartalmaz (2 direkt, 1 indirekt) Jelentősége:  első kísérlet a Corioliserő korrekt figyelembevételére  felvetette, hogy az egymással szomszédos cellák között a levegő jelentős keveredése következik be

Az általános légkörzés ma elfogadott modelljét a Defant testvérek, 1958 építettek fel. Alacsony szélességeken a Hadleycirkuláció dominál. Közepes szélességeken a szinoptikus skálájú hullámok, örvények kerülnek előtérbe, ezek a cellák nem zártak, a poláris eredetű hideg levegő a nagyméretű örvényekkel belép a trópusi övbe, miközben a meleg levegő hasonlóképpen északra hatol. Ráadásul ezek a mozgások 3D-ben zajlanak, így a mérséklet övi örvények nyugati oldalán délre tartó hideg levegő lesüllyed és szétterül, másrészt pedig a keletei oldalon északra tartó meleg levegő felemelkedik, és ott terül szét. 2 fő frontálzóna választja el őket egymástól, a szubtrópusi frontálzóna és a polárfront. Az Egyenlítő térségében és a sarkoknál viszonylag szabályos az áramlási kép.

Globális óceáni szállítószalag termohalin cirkuláció Szubpoláris eredetű (hideg, sós) víz lesüllyedése hajtja.  Helyére az Egyenlítő térségéből érkezik meleg, sós víz. Kölcsönhatás az éghajlattal: Melegedés, több csapadék  gyengül, vagy le is állhat a termohalin cirkuláció. Golf-áramlat  éghajlat módosító hatás

ENSO - Normál állapot Normál esetben a szél Dél-Amerika felől fúj Indonézia felé. Dél-Amerika partjainál egy feláramlási zóna alakul ki A hideg és meleg vízfelszín eloszlása miatt Dél-Amerikánál száraz, Indonéziánál nedves időjárási viszonyok az uralkodóak. Normál esetben a szél Dél-Amerika felõl fúj Indonézia felé, ezért ott mintegy fél méterrel magasabb lesz a tengerszint, míg az óceán másik oldalán mintegy 20 cm-rel alacsonyabb. A rózsaszínû meleg vízréteg Dél-Amerika partjainál vékonyabb lesz (kb. 50 m vastag). Ott egy feláramlási zóna alakul ki, és az alsó, hideg mélységi víz jön a felszínre. A hideg és meleg vízfelszín eloszlása miatt Dél-Amerikánál száraz, Indonéziánál nedves idõjárási viszonyok az uralkodóak. A meleg és a mélységi hideg vizet egy olyan zóna választja el, ahol a hõmérséklet elég gyorsan változik, ezért ezt a viszonylag vékony réteget termoklin-nek nevezzük. A normál viszonyokkal ellentétben a szél Indonézia felõl fúj Dél-Amerika felé, ezért ott a tengerszint az átlag feletti, a felszín hõmérséklete is az átlag feletti, nincs feláramlás. Ezért itt nedves viszonyok uralkodnak, míg a medence másik oldalán szárazak. Ezért vannak nagy erdõtüzek az El Niño-s években Indonéziában.

El Niño A szél Indonézia felől fúj Dél-Amerika felé  nincs feláramlás. Itt nedves viszonyok uralkodnak, míg a medence másik oldalán szárazak (erdőtüzek). Peruban kevesebb hal, bővebb termés. Az események a légkört instabillá teszik, nagy változásokat okozva ezzel a Föld jelentõs részének idõjárásában és csapadékában Korallok vizsgálata alapján a jelenség kb. 40-100E éve létezik.

La Niña A normálisnál hidegebb a tengerfelszín. A keleties passzátszelek megerősödnek Nagyon stabillá teszi a légkört, és közel ellentétes éghajlati hatásai vannak, mint az El Niño-nak. Fele olyan gyakran fordul elõ, mint az El Niño.

Észak Atlanti Oszcilláció (North Atlantic Oscillation, NAO) Normál állapot: izlandi ciklon D = alacsony nyomás azori anticiklon A = magas nyomás

Pozitív NAO (Észak-Atlanti Osszciláció) az átlagnál nagyobb szubtrópusi magas nyomású központ az átlagnál alacsonyabb nyomású izlandi ciklonnal. több és nagyobb téli vihart eredményez az Atlanti-óceánon, amelyek pályája északabbra van. Ennek hatásaként meleg és nedves a tél Európában, hideg és száraz a tél Észak-Kanadában és Grönlandon. Kelet-Amerikában ilyenkor enyhe és meleg tél uralkodik. A pozitív NAO index az átlagnál nagyobb szubtrópusi magas nyomású központot jelent, az átlagnál alacsonyabb nyomású izlandi ciklonnal. A növekvõ nyomáskülönbség több és nagyobb téli vihart eredményez az Atlanti-óceánon át, amelyek pályája északabbra van. Ennek hatásaként meleg és nedves a tél Európában, de hideg és száraz a tél Észak-Kanadában és Grönlandon. Kelet-Amerikában ilyenkor enyhe és meleg tél uralkodik. Például magas index volt 1989, 1990 és 1995 telén és tavaszán, amikor a légtömegek az arktikus és az izlandi régióból áthelyezõdtek a szubtrópusi övbe, közel az Azori-szigetekhez és az Ibériai-félszigethez, illetve megerõsödtek a nyugati szelek az Atlanti-óceán északi területein. Az erõsebb nyugati szelek több meleg és nedves levegõt szállítanak Európa fölé, ezáltal óceáni jellegû, enyhe telet okoznak.

Negatív NAO gyenge szubtrópusi anticiklont és izlandi ciklont jelez A kelet-nyugat irányú mozgás legyengül. Ez inkább a mediterrán területekre visz nedves levegõt, jellemzõek a hideg levegõ kitörések és ezért a havas idõjárás. Grönlandon azonban enyhébb a tél. A negatíve NAO index gyenge szubtrópusi anticiklont és izlandi ciklont jelez. A nyomáskülönbség kicsi, ezért a kelet-nyugat irányú mozgás legyengül. Ez inkább a mediterrán területekre visz nedves levegõt, jellemzõek a hideg levegõ kitörések és ezért a havas idõjárás. Grönlandon azonban enyhébb a tél. Az alacsony index volt 1917, 1936, 1963 és 1969 telén és tavaszán, amikor a gyenge nyugati szelek uralkodtak az Atlanti-óceán északi fele felett, ami megfelel az átlagnál hidegebb európai télnek.

Beérkező rövid és hosszúhullámú sugárzás Visszavert rövid- (albedo) és hosszúhullámú sugárzás A felszín hőmérsékletétől függő hosszúhullámú (infravörös) kisugárzás

A felszíni energia (nettó radiáció) melegítésre (talaj—levegő), párolgásra (halmazállapot változás, látens hő), fotoszintézisre fordítódik.

Bowen arány: H/(L*E) Rn:nettó radiáció (összes↓-összes↑) Rn=H+LE+G+P H: érzékelhető/szenzibilis hőáram L: a (víz) párolgás látens hőmennyisége (2 440J/g) E: evapotranszspiráció Bowen arány: H/(L*E) Ha kicsi a párolgás (látens hőáram)  B nagy Sivatgok: 10 Száraz területek: 2-6 Mérsékelt övi gyepek, erdők: 0.4 – 0.8 Trópusi esőerdők: 0.2 Rn=H+LE+G+P

A légkör évi átlagos sugárzási egyenlege Kimenő, hosszúhullámú sugárzás Visszavert összesen Beérkező, rövidhullámú sugárzás A felhőkről, aeroszolokról, légköri gázokról visszavert 31% A légkör által kibocsátott 20% A felhők által kibocsátott Légköri ablak 16+7% Üvegházhatású gázok A légkör által felvett Napállandó:1370 Wm-2 Teljes felszínre átlagolva:342 Wm-2 Látens hő 49% A felszínről visszavert Viszza-sugárzás 8% A felszín hosszúhullámú kisugárzása Szenzibilis hő A felszín által felvett Párolgás Forrás: IPCC, 2007 A felszín által felvett

Éghajlatváltozás Sugárzási kényszer: a globális energiamérlegben az éghajlati rendszer valamely elemének megváltozása által okozott kiegyensúlyozatlanság (a sztratoszféra szintjében )

CO2 Forrás: fosszilis tüzelőanyagok égetése, 280 ppm  389 ppm (2010) Ez magasabb, mint az elmúlt 650.000 évben valaha (180-300 ppm). A növekedés átlaga 2000-2010 között: 2 ppm/év (1995-2005: 1,9 ppm/év, 1960-2005: 1,4 ppm/év) Forrás: fosszilis tüzelőanyagok égetése, 6,4 GtC (1990)  7,2 GtC (2000-2005) földhasználati ágak megváltoztattása 1,5 GtC (1990)

CH4: 715 ppb  1774 ppb (2005) Ez magasabb, mint az elmúlt 650.000 évben valaha (320-790 ppb). A növekedés üteme azonban 1990-től csökken. Forrás: mezőgazdaság, fosszilis tüzelőanyagok (arány nem ismert) N2O: 270 ppb  319 ppb (2005) A növekedés üteme kb. 1980-tól állandó. Forrás: mezőgazdaság

1995-2006 közötti évekből a 11 legmelegebb 12 év közé tartozott. Lineáris trend: 1901-2000: 0,6°C 1906-2005: 0,74°C Vízgőz növekedés (1980) = amennyivel többet a meleglevegő be tud fogadni.

Extrém hőmérsékletek: Hideg napok, hideg éjszakák, fagyok: ritkábbak Forró napok, forró éjszakák, hőhullámok: gyakoribbak Az egyes extrém esetek (pl. hőhullámok az utóbbi években) Különböző faktorok egybeesése: 2003-as hőhullám okai: Állandósult magasnyomású rendszer (több besugárzás), száraz talaj (kevesebb hő fordítodott párolgásra). Egy svájci állomás átlag-hőmérsékletei 1864 és 2003 között

A nedves levegő mérőszámai a vízgőz parciális nyomása (e, hPa, mbar) (gőznyomás) a telített levegő gőznyomása: (es): hőmérséklet függő, Magnus-Tettens formula telítési hiány (es-e) (telítési gőznyomás – tényleges gőznyomás) relatív nedvesség (f=e/es) (adott hőm-en lehetséges vízgőztartalomnak hány %-a van a levegőben) nedves hőmérséklet (Tw): az a hőmérséklet, amit a levegő akkor vesz fel, ha abba mindenkori hőmérsékletén infinitezimális mennyiségben vizet vezetünk be, és ott adiabatikus feltétellel állandó nyomáson elpárologtatjuk a telítettségig; a levegőnek az a legalacsonyabb hőmérséklete, amelyre izobárikusan lehűthető harmatpont (Td): az a hőm, amelyre lehűtve a levegőt az éppen telítetté válik. Magnus-Tetens formula: adott hőmérsékletre a telítési gőznyomás értéke