Trochę teorii
Mechanizm cyrkulacji atmosferycznej
Powietrze nad powierzchnią Ziemi jest w nieustannym ruchu i przemieszcza w różnych kierunkach, dlatego wyróżniamy ruchy powietrza:
poziome (wiatr),
pionowe (konwekcja),
nieregularne (turbulencje).
Wiatr to poziomy ruch powietrza w dolnej warstwie troposfery, spowodowany różnicą ciśnienia atmosferycznego. Przyczyną tego zjawiska jest nierównomierne nagrzewanie się powierzchni Ziemi. Wiatr zawsze wieje z ośrodka o wysokim ciśnieniu do tych o niskim. Prędkość wiatru wyrażana jest w k/h lub m/s, zależy ona od różnicy między ciśnieniami – im jest ona większa, tym wiatr jest silniejszy, prędkość wiatru mierzy się w skali Beauforta, od 0 do 12 stopni. Na kierunek wiatru mają wpływ dwa główne czynniki: wzajemne położenie dwóch ośrodków barycznych oraz siła Coriolisa. Nazwa wiatru bierze się z kierunku, z którego on wieje, nigdy odwrotnie.
Wiatry stałe
Pasaty
Pasaty są ciepłymi i suchymi wiatrami stałymi, powstającymi w wyniku różnicy ciśnienia pomiędzy równikiem a zwrotnikami. Wieją od wyżów zwrotnikowych ku równikowej strefie ciszy. Na kierunek pasatów wpływa oddziaływanie siły Coriolisa, dlatego na półkuli północnej wieją one z kierunku północno‑wschodniego, a na półkuli południowej – z kierunku południowo‑wschodniego.

Pasaty zbiegają się w okolicach równika w tzw. międzyzwrotnikowej strefie konwergencji. W ciągu roku miejsce to zmienia swoje położenie, przesuwając się na południe lub północ wraz ze zmianą kąta padania promieni słonecznych.
Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji
Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji (ITCZ) jest miejscem, w którym występuje zbieżność pasatów. ITCZ znana jest również jako strefa ciszy ze względu na monotonną, bezwietrzną pogodę. Strefa ta występuje między 3° a 10°N szerokości geograficznej. Jej położenie jest zmienne w ciągu roku oraz uzależnione od pory roku i szerokości geograficznej górowania Słońca w zenicie. Często ITCZ jest utożsamiane z równikiem termicznymrównikiem termicznym. Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji na zdjęciach satelitarnych widoczna jest w postaci pasa chmur, które otaczają kulę ziemską. Z uwagi na to, że pojemność cieplna oceanów jest większa niż lądów, zmiana położenia ITCZ jest bardziej widoczna na obszarze kontynentów niż nad oceanem.
Strefa konwergencji - galeria grafik
Skutkami przesuwania się ITCZ są:
występowanie pory suchej i deszczowej w strefie równikowej,
cyrkulacja monsunowa i występowanie cyklonów tropikalnych,
upalne i suche lata oraz deszczowe zimy w rejonie basenu Morza Śródziemnego.
Wiatry zachodnie
Od pasa wyżów zwrotnikowych powietrze odpływa w stronę niżów umiarkowanych szerokości geograficznych. Są to wiatry zachodnie, dlatego że są modyfikowane przez siłę Coriolisa. Pomiędzy równoleżnikami 40°S a 50°S na obszarach wód oceanicznych występują silne wiatry zachodnie, powodujące ogromne sztormy.
Wiatry wschodnie
Zimne i ciężkie masy powietrza na biegunach osiadają, tworząc obszary wysokiego ciśnienia. Od biegunów powietrze przemieszcza się w stronę niżów strefy umiarkowanej, tworząc w ten sposób zimne wiatry wschodnie, których kierunek jest skutkiem oddziaływania siły Coriolisa.
Wiatry okresowe
Globalna cyrkulacja atmosferyczna modyfikowana jest przez wiele czynników o charakterze regionalnym i lokalnym. Jednym z nich jest kształtująca się sezonowo cyrkulacja monsunowa. Powstaje tam, gdzie sąsiadują ze sobą duże powierzchnie lądowe i oceaniczne. Ze względu na różne tempo ogrzewania się tych powierzchni okresowo zmieniają się kształtujące się nad nimi układy baryczne oraz związane z nimi kierunki wiatrów. Nazywane są monsunami. Są to ruchy powietrza o stałych dla określonej pory roku cechach i wyraźnych zmianach kierunków na przeciwny lub zbliżony do przeciwnego, na przełomie półrocza letniego i zimowego.
W porze letniej kontynent ogrzewa się znacznie szybciej niż ocean. Rozgrzane od podłoża powietrze atmosferyczne unosi się, a nad lądem powstaje niż baryczny. Ocean w tym samym czasie jest znacznie chłodniejszy, co powoduje osiadanie zimnego powietrza i kształtowanie się ośrodka wysokiego ciśnienia atmosferycznego. Znad oceanu chłodne i wilgotne powietrze przemieszcza się, powodując powstanie wiatru nazywanego monsunem letnim. Nad lądem powietrze rozgrzewa się od podłoża i unosi. Zawarta w nim para wodna ulega skropleniu, w efekcie czego powstają opady atmosferyczne.

Zimą cyrkulacja atmosferyczna zmienia kierunek. Kontynent wychładza się szybko, a powietrze zalegające nad jego powierzchnią osiada, tworząc układ wysokiego ciśnienia. Cieplejsze wody oceanu rozgrzewają masy zalegającego nad nim powietrza, które zaczyna się unosić. Kształtuje się tu niż baryczny. W jego kierunku znad lądu przemieszcza się suche powietrze, czyli monsun zimowy.
Ghaty Zachodnie - galeria fotografii

Cyrkulacja monsunowa wpływa na pogodę i klimat, a także inne elementy środowiska przyrodniczego. Wraz z sezonową zmianą kierunku wiatru następuje zmiana pogody. Monsunowi zimowemu towarzyszy pogoda sucha o małym zachmurzeniu, z rzadka występującymi opadami, a letniemu – deszczowa o dużym zachmurzeniu. Opady mogą być bardzo intensywne, co często prowadzi do wezbrań w rzekach, a nawet powodzi. W wielu obszarach monsunowych roczne sumy opadów przekraczają 1000 mm, a większość z nich występuje w półroczu letnim (do 90%). Z rozkładem opadów związana jest gospodarka rolna, a zwłaszcza uprawa ryżu, która odbywa się na polach zalewanych wodą deszczową.
Cyrkulacja monsunowa występuje na wielu obszarach kuli ziemskiej, ale szczególnie stabilnie i regularnie zaznacza się w Azji Południowo‑Wschodniej, w wyniku sąsiadowania dużego kontynentu azjatyckiego z Oceanem Indyjskim. Występuje także w północnej Australii i wschodniej części Afryki, obejmując Półwysep Somalijski i Wyżynę Wschodnioafrykańską, oraz kilku innych miejscach na świecie.
Wiatry lokalne
Wiatry lokalne czyli wiatry powstające miejscowo, zwykle o małym zasięgu oddziaływania, są charakterystyczne dla niewielkich obszarów. Mogą być wynikiem powstawania o niewielkim zasięgu, niezależnej od cyrkulacji globalnej, na przykład w wyniku miejscowych różnic w ogrzewaniu się powierzchni lądowych i wodnych cy na skutek orografiiorografii terenu. W różnych miejscach na świecie wyodrębniono ponad 2 tysiące wiatrów lokalnych. Są to najczęściej wiatry o takiej samej genezie, przebiegu, różniące się jedynie miejscem występowania.
Bryza
Bryza jest lokalnym wiatrem wiejącym na wybrzeżu morskim, który zmienia swój kierunek w cyklu dobowym wskutek różnic w nagrzewaniu się lądu i morza. Mechanizm powstawania bryzy jest analogiczny do powstawania monsunów, jednak z tą różnicą, że zasięg działania bryzy dotyczy bezpośrednich okolic wybrzeży.
Bryza dzienna
Różnica ciśnienia atmosferycznego między morzem a lądem wynika z nierównomiernego nagrzewania się obu powierzchni. W słoneczny dzień ląd szybko się ogrzewa, co powoduje spadek ciśnienia. W tym samym czasie morze nagrzewa się znacznie wolniej, panuje nad nim zatem wyższe ciśnienie. Różnica ciśnienia powoduje ruch orzeźwiającego powietrza od strony morza w kierunku lądu. Ponieważ bryza w ciągu dnia wieje znad morza, powoduje na wybrzeżu uczucie świeżości. Dlatego też na plaży zwykle odczuwa się znacznie niższą temperaturę niż w głębi lądu. Bryza przynosi również porwane przez wiatr cząsteczki soli (z czubków fal).

Bryza nocna
W nocy wiatr wieje od strony wychłodzonego lądu w kierunku morza, co sprawia, że jest to wiatr suchy. W nocy powietrze nad lądem szybko się ochładza i panuje tam wyższe ciśnienie niż nad cieplejszym morzem. Wiatr wieje od strony obszaru o podwyższonym ciśnieniu, dlatego można zaobserwować ruch powietrza znad lądu w kierunku morza.

Charakter podobny do bryzy ma cyrkulacja powietrza w otoczeniu wysp ciepła nad obszarami wielkomiejskimi. Nad aglomeracjami miejsko‑przemysłowymi tworzą się tzw. miejskie wyspy ciepła. Nagrzewają się one silnie w dzień i stają się ośrodkami niskiego ciśnienia, do których napływają masy powietrza z otaczających terenów o wyższym ciśnieniu. Powstaje słaby wiatr lokalny zwany bryzą miejską.

Wiatry fenowe
Inną przyczyną występowania wiatrów lokalnych jest miejscowa zmiana cyrkulacji powietrza atmosferycznego na skutek orografii terenu. Taką genezę ma fen – ciepły wiatr wiejący od szczytów gór w kierunku dolin. Powstaje, gdy pasmo górskie rozdziela masy powietrza o różnym ciśnieniu. Wywołuje to ruch powietrza od wyżu do niżu barycznego, które przemieszcza się nad górami. Zstępujący ruch fenu po stronie zawietrznej wzniesienia powoduje ocieplanie się powietrza. Ponieważ jest ono pozbawione pary wodnej, która uległa kondensacji po stronie dowietrznej, jest to wiatr suchy i zwykle bardzo porywisty. Może występować przez kilka godzin, a nawet kilka dni. Wiatry typu fenowego występują w wielu pasmach górskich na kuli ziemskiej. Przykładami wiatrów typu fenowego występujących na świecie są:
halny – Tatry,
chinook – Góry Skaliste,
föhn – Alpy,
puelche – Chile (Andy),
zonda – Argentyna (Andy),
austrul – Karpaty Rumuńskie.



Wiatry halne (fenowe) są często bardzo gwałtowne i powodują poważne zniszczenia. Zrywają dachy domów albo przewracają ogromne połacie lasu, tworząc wiatrołomy.
Wiatr halny (albo fen) wywołuje znaczne pogorszenie samopoczucia u ludzi. Stają się podenerwowani, agresywni. Odnotowano, że w czasie, gdy wieje halny, wzrasta liczba samobójstw.
Wiatry lokalne - film edukacyjny

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R92LUQL8RQXMX
Nagranie filmowe lekcji dotyczące wiatrów lokalnych.
Skąd się biorą osady i opady atmosferyczne?
Parowanie (ewaporacja) to proces przechodzenia wody (w stanie ciekłym) w parę wodną (woda w stanie gazowym). Proces ten jest związany z pochłanianiem dużej ilości ciepła. Zachodzi głównie z powierzchni wód, roślinności (transpiracja) i gleb (parowanie z gleb i roślinności to ewapotranspiracja). Natomiast przechodzenie lodu (np. z powierzchni lodowców) bezpośrednio w stan gazowy to sublimacja.
Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć
Para wodna jest jednym z gazów w powietrzu atmosferycznym. Powstaje wskutek parowania wody albo przez sublimację lodu. W atmosferze kondensuje (skrapla się) lub resublimuje. Pierwsza zmiana stanu skupienia następuje w temperaturze dodatniej, druga zaś – w ujemnej. Zachodzą one wówczas, gdy powietrze jest nasycone parą wodną. Para wodna można osiągnąć stan nasycenia, gdy nastąpi spadek temperatury powietrza przy braku zmiany ciśnienia lub gdy na skutek parowania lub napływu wilgotnych mas powietrza nastąpi wzrost prężności pary wodnej. Tworzą się wtedy chmury i mgłę, a na powierzchni ziemi jest przyczyną powstawania osadów atmosferycznych.
Kondensacja w atmosferze ziemskiej zachodzi na tzw, jądrach kondensacjijądrach kondensacji do których należą np. aerozole atmosferyczne będące naturalnymi lub antropogenicznymi cząstkami, do których należą drobne ziarna skalne, higroskopijne kryształki soli morskiej, cząstki kwasów, mikroorganizmy, zarodniki i pyłki roślin, pyły wulkaniczne, pyły przemysłowe i in. Aerozole atmosferyczne występują głównie w troposferze. W idealnie czystym otoczeniu para wodna nie kondensuje pomimo osiągnięcia stanu nasycenia. Kondensacji pary wodnej towarzyszy wydzielanie ciepła i wzrost temperatury powietrza lub powierzchni, na której proces ten zachodzi. Kondensacja w atmosferze ziemskiej zachodzi na tzw.
Chmura to widoczne gołym okiem zgrupowanie kropelek wody (chmura wodna) lub kryształków lodu (chmura lodowa), ewentualnie jedynych i drugich (chmura mieszana) w atmosferze.

Opady atmosferyczne
Powstawanie opadów atmosferycznych czyli spadającej wody w stanie ciekłym lub stałym z chmur i dochodzącej do powierzchni ziemi, zależy od procesów zachodzących w chmurze. Procesy te podlegają oddziaływaniu podłoża, nad którym się rozwijają.
Mechanizm powstawania opadów atmosferycznych:
pod wpływem promieniowania słonecznego powierzchnia ziemi paruje, a powietrze staje się coraz bardziej bogate w parę wodną,
pod wpływem dostarczonego ciepła powietrze rozpręża się, unosi, następnie wraz z wysokością ochładza się, nasyca parą wodną i osiąga temperaturę punktu rosy,
para wodna ulega kondensacji (lub resublimacji),
powstają chmury złożone z małych, bardzo lekkich kropel wody i lodu osadzonych na jądrach kondensacji,
w chmurach wodnych krople zderzają się i pochłaniają mniejsze, a kiedy są już zbyt ciężkie, pokonują opór powietrza i opadają w postaci deszczu; w chmurach mieszanych krople wody zwiększają swoją objętość poprzez krzepnięcie, a także przez łączenie się kropel i lodu, a następnie zaczynają opadać pod wpływem ciężaru w postaci deszczu lub – gdy temperatura powietrza poniżej chmur jest ujemna – w postaci śniegu, natomiast gdy chmury są bardziej rozbudowane w pionie – w postaci krupy śnieżnej czy nawet gradu.
Rodzaje opadów - opisy do rozwinięcia

Roczna suma opadów atmosferycznych to zsumowanie miesięcznych sum opadów atmosferycznych w danym roku, czyli ilość opadów, jaka spadła na danym obszarze w ciągu roku. Średnia roczna suma opadów na świecie wynosi około 850 mm.
Korzystając z danych przedstawiony w tabeli, oblicz roczną sumę opadów atmosferycznych w Kopenhadze.
Miesięczne sumy opadów atmosferycznych w Kopenhadze w okresie 1989‑2019 [w mm] | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII |
48,8 | 36,3 | 37,0 | 35,3 | 45,3 | 66,0 | 58,2 | 76,6 | 66,9 | 68,4 | 56,3 | 49,9 |
Czynniki wpływające na ilość opadów atmosferyczne
Ilość opadów jest zróżnicowana w czasie i przestrzeni. Rozkład opadów na kuli ziemskiej jest związany z szerokością geograficzną, odległością od oceanów i mórz, występowaniem prądów morskich, rzeźbą terenu i wysokością nad poziomem morza.
W miarę oddalania się od mórz i oceanów, które są źródłami pary wodnej, opady maleją. Ważną rolę odgrywa jednak kierunek cyrkulacji powietrza. Jeżeli ma ona kierunek od oceanu w stronę lądu, to opady mogą występować na obszarach położonych daleko w głębi lądu. Jeżeli zaś ma kierunek przeciwny – to nawet w strefie wybrzeża będą bardzo skąpe. Na obszarach nadbrzeżnych na ilość opadów mają wpływ także prądy morskie. Na obszarach położonych w bliskiej odległości od prądu ciepłego notuje się wzrost opadów. Odwrotny wpływ ma prąd chłodny – powoduje on osuszanie terenu i stabilność atmosfery.

Opady atmosferyczne zazwyczaj wzrastają wraz z wysokością nad poziomem morza. W górach na ilość opadów wpływa nie tylko wysokość nad poziomem morza, lecz także ekspozycja stoków. Na stokach dowietrznych, na których zachodzi wymuszone wznoszenie powietrza, następuje jego adiabatyczne ochładzanie. Jeżeli jest ono dostatecznie wilgotne, może stworzyć chmury będące źródłem opadów. Po drugiej stronie bariery orograficznej spływa jako ciepły, suchy i porywisty wiatr. Obszary w zasięgu takiego powietrza otrzymują małe ilości opadów – to zjawisko cienia opadowego. Na rozmieszczenie opadów atmosferycznych ma wpływ również globalna cyrkulacja atmosferyczna. Bardzo wysokie sumy opadów notuje się w strefie równikowej, gdzie występują deszcze zenitalne, a także w Azji Południowo‑Wschodniej podczas cyrkulacji monsunowej.
Osady atmosferyczne
Osady atmosferyczne to produkty kondensacji pary wodnej osiadające na roślinach i przedmiotach oraz produkty krzepnięcia deszczu na wychłodzonej powierzchni.
Osady atmosferyczne | Charakterystyka |
|---|---|
rosa | osad kropelek wody na różnych powierzchniach (np. glebie, roślinności, skałach) powstający jako efekt skraplania się pary wodnej; do głównych przyczyn powstawania tego osadu należą: nocne ochłodzenie powietrza spowodowane radiacją oraz zetknięcie się mas powietrza o różnych właściwościach (ciepłego i wilgotnego z chłodnym i bardziej suchym); rosa powstaje w dodatniej temperaturze |
szron | osad w postaci drobnych lodowych kryształków powstający na skutek resublimacji pary wodnej; do głównych przyczyn powstawania tego osadu należą: nocne ochłodzenie powietrza spowodowane radiacją oraz zetknięcie się mas powietrza o różnych właściwościach (ciepłego i wilgotnego z chłodnym i bardziej suchym); powstaje w ujemnej temperaturze |
szadź (sadź) | osad występujący w postaci szczotek lodowych; powstaje na wyziębionych, cienkich przedmiotach; szczotki te rozwijają się w tym kierunku, z którego napływa wilgotne powietrze; powstaje w wyniku zamarzania mgieł napływających nad chłodny obszar |
gołoledź | osad przezroczystej i gładkiej warstwy lodu, powstały przez szybkie zamarzanie deszczu na podłożu o temperaturze niższej niż 0°C; występuje, gdy po mroźnej i suchej pogodzie przychodzi ocieplenie przynoszące opady; gołoledź jest bardzo niebezpieczna, gdy występuje na szlakach transportowych |
Mgła to zawiesina kropelek wody, która zmniejsza widoczność poniżej 1 km. Jej podstawa styka się z podłożem. Natomiast zamglenie to zawiesina kropelek wody, która zmniejsza widoczność powyżej 1 km. Występuje ono zwykle w początkowych i końcowych stadiach rozwoju mgły.




