Pomiary meteorologiczne

Informacji na temat aktualnej pogody dostarczają pomiary, które wykonuje się na stacjach meteorologicznych rozmieszczonych głównie na lądzie co kilkadziesiąt kilometrów, a które uzupełniane są m.in. za pomocą danych radarowych, sondaży aerologicznychsondaż aerologicznysondaży aerologicznych czy pomiarów satelitarnych. Znajomość zmienności warunków pogodowych z poprzednich lat pozwala na prognozowanie pogody z wykorzystaniem modeli matematycznych. Podstawowym źródłem danych do prognozowania krótkoterminowej prognozy pogody są wyniki pomiarów poszczególnych elementów pogody prowadzonych przez stacje naziemne. Te dane dla każdej stacji prezentowane są na mapach synoptycznych w postaci tzw. krążka stacji (rys. 1, 2).

R1UjvqrBD5PZQ

Ilustracja przedstawia wyjaśnienie znaczenia symboli dla przykładowego krążka stacji meteorologicznej. W centrum ilustracji znajduje się koło podzielone pionowo na pół - Lewa połowa jest biała, prawa czarna. Koło zostało opisane: zachmurzenie ogólne 5 na 8. Nad Kołem znajduje się symbol przypominający połowę przewróconej na bok ósemki, z podpisem: chmury średnie altocumulus. Nad nim kolejny symbol, przypominający nartę, z podpisem chmury wysokie cirrus. Obok, po prawej znajduje się liczba 154 zapisana dużą, grubą czcionką. Jest ona opisano jako ciśnienie atmosferyczne 1015,4 hektopaskali. Poniżej zapisano liczbę 1,4 poprzedzoną plusem. Opisano ją jako zmiana ciśnienia w ciągu ostatnich 3 godzin - wzrost o 1,4 hektopaskala. Obok liczby umieszczono znak tak zwanego ptaszka, opisany jako tendencja ciśnienia w ciągu ostatnich 3 godzin spadek a potem wzrost. Pod tym znakiem umieszczono kolejny symbol, wyglądający jak krótka błyskawica zwisająca z odwróconej litery L. dodano do niej opis: pogoda ubiegła - burza. Kolejny symbol to wystający z centralnego koła u jego prawej dolnej części mocno pochylona w dół długa litera F. Opisano ją jako kierunek i prędkość wiatru - wiatr południowo‑wschodni 10 metrów na sekundę. Pod kołem centralnym znajduje się symbol przypominający klepsydrę, w której górna część ma kształt trójkąta, a dolna półkola. Symbol opisano jako rodzaj chmur niskich - cumulonimbus. Pod tym symbolem znajduje się liczba 4 łamane na 400,. czwórkę opisano jako wielkość zachmurzenia przez chmury niższe 4 na 8, natomiast 400 opisano jako podstawę chmur niskich 400 metrów. Na lewo od koła centralnego znajdują się trzy liczby i jeden symbol. Od góry wyliczając najpierw jest liczba 18 poprzedzona plusem. Opisano ją jako temperaturę powietrza 18 stopni Celsjusza. Pod nią znajduje się liczba 4,5, opisana jako widzialność 4,5 kilometra, a także symbol odwróconego trójkąta równobocznego z czarną kropka nad nim. Opisano go jako aktualne zjawisko pogody: deszcz przelotny. Poniżej trójkąta znajduje się jeszcze liczba 14 poprzedzona plusem, opisana jako temperatura punktu rosy 14 stopni Celsjusza.

Ciśnienie atmosferyczne i układy baryczne

Do wykreślania map synoptycznych podstawową informacją jest rozkład ciśnienia atmosferycznegociśnienie atmosferyczneciśnienia atmosferycznego. Wartości ciśnienia w poszczególnych rejonach Polski, Europy czy świata zawarte są na krążku stacji w prawym górnym narożniku. Wartości przedstawione są w postaci ciągu trzech cyfr – dziesiątek, jedności i części dziesiętnych, z pominięciem pierwszej cyfry 9 lub liczby 10 i przecinków. I tak zapis na krążku 980 będzie oznaczał ciśnienie 998,0 hPa, a 025 ciśnienie 1002,5 hPa. Podstawowym zadaniem dla synoptyka jest wyrysowanie linii jednakowego ciśnienia, czyli tzw. izobar (rys. 3). Izobary na mapach synoptycznych najczęściej wyrysowuje się co np. 2 lub 5 hPa.

R13GCFkKr4jF6

Dwie połączone ilustracje. Na pierwszej znajdują się czarne punkty z dopisanymi liczbami z przedziału od 990 do 1010. Liczba 990 i liczba 1005 występują dwukrotnie. Druga z ilustracji zawiera te same punkty i liczby, w tym samym układzie. Punkty o tych samych wartościach zostały połączone liniami. Pojawiły się także dodatkowe linie. Linia łącząca punkty o wartości 990 została otoczona linią z wartością 995, którą z kolei otoczono linią o wartości 1000.

Izobary na mapach synoptycznych przyjmują charakterystyczne kształty i wraz z informacją o ich wartościach umożliwiają wyróżnienie układów barycznych, czyli wyżów i niżów atmosferycznych. Część atmosfery, w której ciśnienie jest niższe od tego, które występuje na danym obszarze, nazywamy niżem (cyklonem). Na mapie synoptycznej taka sytuacja będzie miała miejsce wtedy, gdy wewnątrz zamkniętego układu izobar (czyli zamkniętych okręgów) będzie występowało najniższe ciśnienie. Odwrotna sytuacja, czyli układ zamkniętych izobar, w którego centrum znajduje się najwyższe ciśnienie, będzie świadczył o wystąpieniu wyżu (antycyklonu). Jeżeli układ izobar o obniżonym ciśnieniu przybiera na mapie kształt litery V i wcina się pomiędzy dwa obszary o ciśnieniu wyższym, wówczas mówimy o wystąpieniu zatoki niskiego ciśnienia. Również w tym przypadku odwrotna sytuacja, tj. wystąpienie układu izobar o podwyższonym ciśnieniu między dwoma obszarami o ciśnieniu niższym, nosi nazwę klinu wysokiego ciśnienia. Na mapie ten układ izobar przypomina kształtem literę U. Obszar pomiędzy dwoma niżami (lub zatokami niskiego ciśnienia) a dwoma wyżami (lub klinami wysokiego ciśnienia), które ułożone są na przemian, określa się mianem siodła barycznego (rys. 4).

RPF3fXmA0H9M6

Na ilustracji przedstawiono pięć układów izobar. Układ A to niż. W centrum znajduje się litera N, otoczona ona jest zbliżonymi do owali liniami, z których każda kolejna otacza poprzednią. Przy każdej z linii jest wartość liczbowa - tym wyższa, im dalsza od centrum linia. Układ B to wyż. W centrum znajduje się litera W, otoczona ona jest zbliżonymi do owali liniami, z których każda kolejna otacza poprzednią. Przy każdej z linii jest wartość liczbowa - tym wyższa, im dalsza od centrum linia. Układ C to zatoka niskiego ciśnienia. Widoczne linie to nieforemne łuki wygięte w dół, przypominające nico litery V, jeden umieszczony w drugim. Każda z linii ma oznaczoną wartość, tym większą, im bardziej zewnętrzna linia. Układ D to klin wysokiego ciśnienia. Widoczne linie to nieforemne łuki wygięte w górę, jeden umieszczony na drugim. Każda z linii ma oznaczoną wartość, tym mniejszą, im bardziej zewnętrzna linia. Układ E to siodło. Jest to jakby miejsce spotkania czterech różnych układów klinowych, z których każdy nadchodzi z innej strony.

W wyżu dominują zstępujące ruchy powietrza, które sprzyjają powstawaniu chmur warstwowych, mgły lub bezchmurnej pogody. W naszych szerokościach geograficznych pogoda wyżowa oznacza zazwyczaj silne mrozy zimą (bez obecności chmur ciepło Ziemi ulega szybszemu wypromieniowaniu) lub gorące dni latem. Wyże obejmują zazwyczaj większe obszary niż niże. To właśnie tym drugim towarzyszy duże zachmurzenie. W niżu początek bierze także formujący się front atmosferyczny, który oprócz opadów modyfikuje również temperaturę – latem temperatury są niższe, zimą – wyższe. Ma zatem łagodzący wpływ na warunki pogodowe.

Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz z wysokością, co sprawia, że pomiary dokonywane na różnych wysokościach stają się nieporównywalne. Różne jest także tempo zmiany ciśnienia w powietrzu ciepłym i w powietrzu chłodnym (rys. 5).

RI285GVn9Hrmp

Ilustracja ukazuje zmiany wartości ciśnienia atmosferycznego wraz z wysokością w chłodnej i ciepłej masie powietrza. Przedstawione zostały dwie kolumny. Na dole każdej z nich zapisana jest wartość 1000 hektopaskali. Na boku znajduje się podziałka, na której zaznaczono wartość od 1 do 6 kilometrów. W lewej kolumnie zapisano: słup powietrza o średniej temperaturze minus 10 stopni Celsjusza. Na wysokości 5 kilometra zaznaczono wartość 526 hektopaskali, a wyżej o wartość oznaczoną jako 350 metrów zapisano 500 hektopaskali. W prawej kolumnie zapisano: słup powietrza o średniej temperaturze plus 10 stopni Celsjusza. Na wysokości 5 kilometra zaznaczono wartość 546 hektopaskali, a wyżej o wartość oznaczoną jako 700 metrów zapisano 500 hektopaskali.

Aby wyeliminować wpływ wysokości na otrzymywane wyniki, sprowadza się wskazania barometrów do wspólnego poziomu, którym zazwyczaj jest poziom morza. Wszystkie zjawiska w przyrodzie, podobnie jak występujące układy wysokiego i niskiego ciśnienia, dążą do wyrównania, w tym wypadku – wyrównania różnicy ciśnień. Mechanizm, który na to pozwala, to poziomy ruch powietrza poruszający się z wyżu do niżu, czyli wiatr. Powietrze przemieszcza się po torach kołowych równolegle do linii izobar. Na skutek działania siły Coriolisa oraz siły tarcia ruch ten ulega odchyleniu – w niżu na półkuli północnej wiatr zmienia kierunek przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, w wyżu – zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Na półkuli południowej jest odwrotnie (rys. 6). Na podstawie układu linii jednakowego ciśnienia możemy prognozować o prędkości wiatru – tam, gdzie izobary są położone blisko siebie, gradient ciśnienia będzie znacznie większy, stąd prędkość wiatru również będzie wyższa.

RiDBPxpd2UzYd

Ilustracja przedstawia schemat kierunków wiania wiatru w niżu i wyżu. Na górze grafiki przedstawiono linie prądów na półkuli północnej. Kierunki wiania wiatru w wyżu na półkuli północnej są zgodne z ruchem wskazówek zegara, skierowane od centrum wyżu na zewnątrz, jednak częściowo wiatr wieje także przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, ku centrum wyżu. Kierunki wiania wiatru w niżu na półkuli północnej są przeciwne do ruchu wskazówek zegara skierowane ku centrum. Na dole grafiki przedstawiono kierunki wiania wiatru na półkuli południowej. Kierunki wiania wiatru w wyżu na półkuli południowej są przeciwne do ruchu wskazówek zegara, skierowane od centrum na zewnątrz. Kierunki wiania wiatru w niżu na półkuli południowej są zgodne z ruchem wskazówek zegara, skierowane ku centrum.

Obecność wyżów i niżów atmosferycznych występujących w masach powietrza o różnych właściwościach sprzyja powstawaniu frontów atmosferycznych (zob. temat Masy powietrza wpływające na pogodę w Polsce). Swój początek front bierze w dobrze rozbudowanym (głębokim) niżu atmosferycznym (ryc. 7). Na mapach synoptycznych fronty atmosferyczne o różnych właściwościach przedstawia się za pomocą linii, na których zaznaczone są figury geometryczne odpowiadające określonym frontom (ryc. 8). W Polsce fronty atmosferyczne występują średnio przez 230 dni w ciągu roku. Więcej informacji na temat frontów znajdziesz w materiałach:

• Analiza przebiegu zjawisk meteorologicznych w strefie frontu ciepłego i chłodnego

• Fronty zokludowane i okluzje

• Rodzaje i rozmieszczenie frontów atmosferycznych na Ziemi

R1bmYqQzhFQam

Zdjęcie satelitarne przedstawia układ niskiego ciśnienia rozbudowany między Grenlandią i Islandią. Nad Grenlandią i Islandią są izolinie łączące punkty o takiej samej wartości ciśnienia. Można odczytać wartość w centrum niżu 992, która rośnie z każdą kolejną izolinią. Tak jest nad Grenlandią. Nad Islandią jest izolinia druga od środka z wartością 1026. Nad Grenlandią są białe chmury.

RpFyoeClCMZog

Ilustracja przedstawia sposoby prezentowania frontów na mapach synoptycznych. Front chłodny przedstawiony jest jako cienka linia, na której w równych odległościach od siebie ustawione są trójkąty równoboczne. Front ciepły przedstawiony jest jako cienka linia, na której w równych odległościach od siebie ustawione są figury zbliżone do półkoli. Front zokludowany przedstawiony jest jako cienka linia, na której w równych odległościach od siebie ustawione są naprzemiennie trójkąty równoboczne i figury zbliżone do półkoli. Wszystkie oznaczenia mają kolor czarny.

R1QsCD4Vx7EH2

Mapa synoptyczna. Mapa obejmuje Europę. Zaznaczono na niej izoliniami wyże i niże. Wyż jest nad Wielką Brytanią i Irlandią, obejmuje część Skandynawii, Polskę i sięga daleko na południe aż po Włochy, Hiszpanię. Od strony Skandynawii wdziera się jednak front chłodny - niż. Nie jest również w rejonie Turcji. Na mapie podano także temperaturę w różnych państwach, opady, tendencję ciśnienia, masy powietrza, na przykład P Pms nad Rumunią i Rosją, P Pmc nad Francją.

Słownik