(Cu) (Ci) (St) (Cb) (Ac) (As) (Ns) (Sc) (Cu) (St)

Transcription

1 (Cc) (St) (Cs) (Cu) (Ci) (Cb) (Ac) (As) (Ns) (Cu) (Sc) (St)

2 Visoki oblaci Sastav sitni ledeni kristali Nikad ne daju oborinu Ne baca sjenu (Ci, Cc), propuštaju Sunčevu svjetlost do tla Ci Pri zalazu Sunca, mijenjaju boju (u žutu, narančastu itd.) Cc (ili male ovčice) Skupina visokih oblačića Cs Proziran sloj ili bjelkasta oblačna koprena Često prisutan halo(optički fenomen u obliku prstena zbog loma i obijanja svjetlosti od ledenih kristala) Postoji veći (vidljiv pod kutom od 46 ) i manji (vidljiv pod kutom od 22 ) halo Baca svoju sjenu

3 Srednji oblaci Ac (ili velike ovčice) Elementi poredani u valove brazde u obliku leće Srednji dijelovi oblaka gušći i deblji zato sivi i tamniji Sastavljen od uglavnom prehladnih kapljica Nema oborine Ac Uz njih vezane optičke pojave: irizacije(svjetlucanje rubova oblaka u lijepim pastelnim bojama ikorone (koju izaziva ogib Sunčeve svjetlosti pri prolasku kroz oblak). To su bijeli ili tamni kolutovi oko prividnog Sunčeva ili Mjesečeva diska (vidljiv pod kutem od 1 do 10 )

4 As Srednji oblaci As Jednoličan sloj sivkaste boje, koji potpuno ili djelomično prekriva nebo Sastoji se od sitnih običnih i prehladnih kapljica Može padati kiša (sitne kapljice) ili snijeg (male pahulje) Ns Ns Tipični oborinski oblak s mirnom i jednoličnom kišom ili iz njega sipi trajni snijeg Od sivog ili tamnog sloja da potpuno skriva Sunce ili Mjesec Najčešće razvija iz As Ljeti može nastati i od Cb

5 Niski oblaci St Niski slojevit oblak Daje oborinu u obliku rosulje, zrnatoga snijega ili finih ledenih iglica Stratus na samom tlu zovemo maglom rosulja koja tada pada ili lebdi zovemo izmaglicom Nastaje ohlađivanjem prizemnog sloja zraka zbog emisije dugovalnog zračenja u hladnom dijelu godine Nastaje uslijed advekcije hladnog zraka u toplom dijelu godine Zagreb pod St, Sljeme obasjano suncem pogled sa Medvednice (nad Zagrebom, vidljiv Medvedgrad) (izvor:

6 Niski oblaci Sc Čest u našim krajevima Obično ne daje oborinu Sastoji se od znatnog broja grudastih oblaka u skupini razlikuje se od Ac po veličini oblaka u skupini Vodeni oblak Sc

7 Niski oblaci Cu Obično u obliku pojedinačnih gruda Podnica mu je ravna, a gornji dijelovi bujaju poput cvjetače Pojavljuju se za sunčana vremena oko podneva čim se konvekcija razvije do 1 km visine (gdje vlažan zrak toliko ohladi da počne kondenzacija) U početnoj fazi sastavljeni od sitnih kapljica Uslijed jake konvekcije mogu prerasti u Cb

8 Cu 31 May 2001/14.08 UTC - NOAA RGB image (channel 1, 2 and 4)

9 Kumulonimbus, Cb Tipični grmljavinski oblak iz kojeg se izlijevaju pljuskovi kiše, sugradice ili tuče, a zimi katkad guste i krupne, poput krpica velike snježne pahulje Debeo je i gust Olovne je boje i dopire vrlo visoko, i često se širi u obliku nakovnja ili lepeze s gornje strane Često uz njega vezana grmljavina, sijevanje, udari vjetra Kad uzlazne struje u oblaku oslabe, Cb se razvlači i rasplinjuje Iz njega mogu nastati Ns, Ci, Sc Sastoji se u donjem dijelu od običnih kapljica, na većoj visini ima prehladne kapljice, zatim mješavinu prehladnih kapljica i ledenih tvorevina, a pri vrhu oblaka su same ledene čestice. A supercell. While many ordinary thunderstorms are similar in appearance, supercells are distinguishable by their large-scale rotation.

10 Cb Cumulonimbus calvus Mammatus clouds in Tulsa, Oklahoma, 1973 Cumulonibus incus

11 Opasne vremenske pojave vezane uz razvoj konvektivnih oblaka, posljedica otpuštanja ogromnih količina energije pri promjeni faznih stanja vode. r=5 km h=10 km sadrži u prosjeku kg kondenzirane vode oslobađa se ~ 1014 J latentne topline za t = 25 min snaga ovakvog konvektivnog oblaka odgovara ukupnoj snazi 60 najsnažnijih nuklearnih elektrana nazivne snage 1000 MW. Veći dio te energije služi za pokretanje same konvekcije (protivno sili teži) dok manji dio sudjeluje u opasnim popratnim pojavama. 11

12 Shema životnog vijeka kumulonimbusa. (a) kumulusna faza, (b) zrela faza tijekom koje se razvija oborina i forma nakovnja i (c) završna faza. 12

13 Overshooting tops 13

14 Glavnina n+ između -25 C i -60 C na visinama 8-16 km Nakupljanje n - između -10 C i -20 C izotermi na visinama 6-8 km Skica tripolarne strukture električnog naboja u kumulonimbusu, sa snažnom ćelijom negativnih naboja u središnjem dijelu oblaka i s dvije ćelije pozitivnog naboja, od kojih je donja slabo razvijena. Postoji 4 vrste električnog pražnjenja: oblak-tlo (eng. cloud-to-ground, CG tip pražnjenja), unutar oblaka (eng. intracloud, IC tip pražnjenja), oblak-oblak (eng. cloud-to-cloud, CC tip pražnjenja), oblak-gornja atmosfera (eng. cloud-to-air pražnjenja) 14

15 Skica pojedinih faza oblaka pri razvoju groma ili električnog izbijanja između negativno nabijene baze oblaka i pozitivno nabijenog tla ispod oblaka kao najčešćeg tipa električnog izbijanja u atmosferi. 1) Koraci vodilice svakih m uz brzinu napredovanja od m/s 2) Susret glave kanala s hvataljkom odozdo = stvoren ionizirani kanal za munju 3) Pojava prethodnice i nagli dotok struje u susret glavi kanala = povratni udar kratkotrajno neutralizira naboj kanala 4) Povratna struja uz zasljepljujući sjaj ili bljesak i prasak, brzine ~ m/s Bljesak povratne struje =munja Završna faza udara groma Single-stroke flash Nakon stanke obnavljanje vodljivog kanala i sljedeći povratni udar Proces dok razlika potencijala donje baze oblaka i tla ne nestane 15

16 Električna izbijanja između oblaka i tla dadu se klasificirati u četiri kategorije prema smjeru kretanja vodilice i predznaku njenog naboja u ioniziranom kanalu. (1) Negativno nabijena vodilica kreće silaznim kanalom od oblaka prema tlu. (~ 90%) (2) Pozitivno nabijena vodilica kreće silaznim kanalom od oblaka prema tlu iz ćelije pozitivnog naboja oblaka. (~ 10%) (3) i (4) Vodilice se kreću od tla prema gore i ove vrste munja su izazvane električnim izbijanjem od tla prema oblaku. Vrste električnog izbijanja između oblaka i tla Tip pražnjenja: Cloud-to-ground (CG) Cloud-to-cloud (CC) Intracloud (IC) 16

17 Nakon munje ili bljeska zvučni efekt: grmljavina zbog jakog zagrijavanja i ekspanzije zraka unutar kanala munje nakon nagle ekspanzije nastupa ohlađenje od okoline i kompresija, pa nastanu zvučni valovi (prema istom mehanizmu kao što nastane tutanj topa) Valovi zvuka od grmljavine putuju brzinom zvuka ~ 330 m/s Tipična svojstva munje: vrijeme trajanja s jakost struje ka količina naboja C snaga 1012 W energija 109 J promjer strujnog kanala 2-5 mm temperatura do K tlak do 20 bar (do hpa) koncentracija elektrona do cm -3 Horizontalna munja (cloud-to-cloud) i pravci (1), (2) i (3) kao pokazatelji udaljenosti od stajališta S na tlu Do opažača S: najprije stigne zvuk proizveden proizveden dijelom munje najbliže stajalištu S (linija (1), vrijeme t1), a zatim opažaču stiže zvuk iz udaljenijih dijelova munje (linija (2) i (3) s vremenima t2 i t3) Vrijedi: t1 < t2 < t3. 17

18 Godišnja raspodjela sijevanja Tropsko područje = glavno grmljavinsko izvorište sa središtima u ekvatorijalnim dijelovima Amerike i Afrike te područjima Indonezije Čestina opada prema polovima Na Zemlji svake sekunde oko 100 munja Od toga otpada oko 10% na grmljavinu broj dana s grmljavinom Centralna Amerika ~ 100 Indonezija ~ 140 Afrika ~ 180 Južna Amerika ~ 200 Europa dana Prema Brooks,

19 Svjetlosne pojave na raznim visinama srednje atmosfere iznad troposferskog Cb oblaka Brojevi označavaju položaj svjetlosnih pojava na slici: (1) blue jet (plavi mlaz) (2) sprite (vatrenjak) javlja se do km visine može izazvati stvaranje dušičnog oksida u srednjoj atmosferi (3) elve (vilenjak) pojava crvene boje, prstenasta oblika na visini km (4) grmljavinski oblak Cb (5) munja između oblaka i tla Pojave su snimljene noću vrlo osjetljivim foto kamerama i ne moraju postojati istovremeno. Još uvijek nedovoljno poznate. Trajanje unutar ¼ s istovremeno s električnim izbijanjem u donjem dijelu oblaka prema tlu

20 Polarni stratosferski oblaci = sedefasti oblaci Polarni mezosferni oblaci na visini od 15-25km, i do 2 sata nakon što padne mrak ili pred zoru. Najčešće u polarnim područjima (φ >60 ) zimi zbog temp ~ -78 C Od 82 do 102km. Vide se ljeti na φ ~ (50-65 ) φ >65 ne mogu se vidjeti jer noću nije dovoljno mračno. 20

21 Oblaci povezani s neobičnim pojavama Kelvin-Helmholtz-ovi valovi Kelvin-Helmholtzvalovi javljaju se na oblacima koji tvore skoro uniformnu liniju- izgledaju kao lom valova kratkotrajna pojava javljaju se jer je zračna struja duž podnice oblaka sporija od one na vrhu oblaka zbog različitih brzima postoji smicanje ->lom valova pojava znak izuzetne turbulencije

22 Oblaci povezani s neobičnim pojavama (pyrocumulus) Poznat kao fire cloud, = pyrocumulus izgleda kao normalni Cu Uzrok drugačiji: posljedica izrazitog zagrijavanja tla uslijed požara (ili vulkanske erupcije) vidi se po velikom stupu dima na donjoj strani oblaka Ako se pirokumulusjavi u području gdje ima puno vodene pare u atmosferi-dolazi do razvoja pirokumulonimbusa The photo, originally published on the Elk Complex Incident site, shows the white (pyrocumulus) cloud rising above the gray smoke plume on the afternoon of August 10 (2013).

23 Oborina Oborina nastaje kad oblačne tvorevine postanu dosta velike da mogu ispadati i doprijeti do tla U vodenim oblacima: veće kišne kapi nastaju združivanjem više sitnih kapljica Katkad kišne kapi ispare prije dolaska do tla Ako pada prehladna kiša, rosulja ili izmaglica, nastat će poledica Povećanje kristala u čistom ledenom oblaku: Sudarom se dva ili više kristala snježne pahuljice Oborina se najlakše stvara u mješovitim oblacima (Ns i Cb) koji se sastoje od prehladnih kapljica i ledenih kristala. na štetu brojnih kapljica, kapljice isparavaju na postojećim kristalima brz rast kristala. Formiranje oborinskih kapljica ovisi o: 1) obliku i širini prepreke 2) brzini struje 3) tipu zračne mase

24 Oborina kiša (Ns, Sc) rosulja = tekuća oborina promjera samo 0.5 mm u maloj količini iz St zrnati snijeg = čvrsta oborina malog promjera u maloj količini (iz St) solika = bijela i neprozirna zrna okruglog ili stožastog oblika promjera 2 do 5 mm snijeg (Ns) tuča = kuglice ili nepravilni komadi leda znatnog promjera od 2.5 do 25 mm katkad i veći. Elementi tuče sastoje se od prozirnih i neprozirnih dijelova, iz Cb najčešće u toplom dijelu godine ledena zrna = prozirna ili poluprozirna polumjera 2.5 mm ili manji. Zrna obično pucaju pri padu na tvrdu podlogu i proizvode zvuk sličan šuštanju (padaju u hladnom dijelu godine). sugradica = ima neprozirnu jezgru poput snijega, ovijenu prozirnim slojem leda, pada s kišnim pljuskovima u toplom dijelu godine Oborina koja se izlučuje na tlu rosa (rezultat kondenzacije vodene pare prizemnog sloja zraka do temp. rosišta) mraz (nastaje taloženjem vodene pare na ohlađenim predmetima ili bilju kad je rosište niže od 0 C, a zrak se ohladi ispod rosišta) inje (naslage ledenih kristala na bridovima predmeta, granju, električnim vodovima). Nastaje pri vrlo hladnom vremenu u magli koja struji ili u gibanju kroz maglu

25 Zračne mase i vrtložni sustavi ZRAČNE MASE = neki veliki volumen zraka dugo zadržava na nekom području poprimajući neka svojstva te podloge (temperaturu i vodenu paru) Dimenzije U horizontali km U vertikali 1-20 km. Podjela zračne mase: - po mjestu nastanka (polarna, arktička, suptropska...) - po vlažnosti: suha (kontinentalna), vlažna (maritimna) - po stabilnosti: stabilna, nestabilna - po temperaturi: topla, hladna Sporo premještanje zračnih masa (cca. nekoliko dana da bi zračna masa prešla preko nekog područja). Hoće li neka zračna masa biti topla ili hladna ovisi o tome kakav je odnos njene temperature i temperature podloge na koju dolazi. 26

26 Vilhelm Bjerknes ( ) Na dodiru dviju različitih masa postoji prijelazna zona (FRONTALNA PLOHA), široka oko 100 km gdje se miješaju svojstva zračnih masa. Teža (znači hladnija) zračna masa se potkopava pod lakšu topliju zračnu masu (u obliku klina). Atmosferske fronte su u baričkom smislu sastavni dijelovi ciklona V. Bjerknes, u suradnji sa svojim sinom Jacobom i drugima u Bergenskoj školi (Norveška) razvili teoriju polarnih fronti. Zone između toplog i hladnog zraka nazvali frontama po analogiji s ratnim frontama u 1. svjetskom ratu. Fronte - topla - hladna - okludirana 27

27 28

28 Anticiklona područje povišenog atmosferskog tlaka u kojem su izobare zatvorene krivulje. Plohe su ispupčene, što znači da je u središtu anticiklone tlak viši nego u okolnim točkama na istoj nadmorskoj visini. Na sjevernoj hemisferi horizontalno kruženje zraka u anticikloni je u smjeru kazaljke na satu, a na južnoj je protusatno. Zrak se u anticikloni polako spušta (proces supsidencije) pri tlu vjetar divergira. Zbog značajne supsidencije; atmosfera stabilna i relativno mirna uz slab vjetar Ljeti je vedro i toplo, a u poslijepodnevnim satima česti razvoj niskih Cu. Zimi je u anticikloni hladno, a pri tlu u središnjem dijelu Ac postoji temp. inverzija Ako ima dovoljno vlage u zraku, tada se unutar sloja invezije razvija dugotrajna magla. 29

29 Ciklona Ciklona je područje sniženog atmosferskog tlaka u kojem su izobare zatvorene krivulje. Na sjevernoj hemisferi horizontalno kruženje zraka u cikloni je protusatno, a na južnoj je satno. Zrak pri tlu konvergira prema središtu ciklone te se nad njenim središtem diže. 30

30 Ciklona Pogled odozgo na zrelu ciklonu na sjevernoj hemisferi. Razvijena ciklona ima promjer reda veličine 1000 km. Na prednjoj strani ciklone prema njenom središtu struji svjež zrak (područje 2). U području omeđenom toplom i hladnom frontom, koje nazivamo topli sektor (1), nalazi se topla i vlažna zračna masa. U stražnju stranu ciklone prodire hladna zračna masa (3). Najburniji procesi (nastanak oblaka i oborine) događaju se u toplom sektoru te u frontalnim područjima, a vrijeme na stražnjoj strani ciklone (3) je mirnije. 31

31 Okludirana fronta hladna fronta brža od tople četiri do pet dana u prosjeku hladna fronta dostiže toplu frontu. topli zrak se potiskuje u visinu, jer je lakši od obje hladne zračne mase. tri zračne mase: dvije hladne u prizemlju i jednu toplu iznad njih. Ovu situaciju nazivamo okluzija. Okluzija predstavlja završni čin u životu ciklone. Smisao ciklone je bio miješanjem zračnih masa poništiti temperaturnu razliku među zračnim masama. Ciklona će živjeti još najviše dan ili dva. 32

32 Ciklona Ciklogeneza: bilo koji razvoj ili jačanje ciklonalne cirkulacije; obično u dolinama Rossbijevih valova Pod ciklogenezom podrazumijevamo 1) razvoj ciklonalne cirkulacije tamo gdje ona prije nije postojala npr. nastajanje ciklone ili doline niskog tlaka, i 2) intenzifikaciju postojećeg ciklonalnog strujanja tj. strujanja s ciklonalnom rotacijom. Proces suprotan ciklogenezi (tj. slabljenje ciklonalne cirkulacije) naziva se cikloliza. Fultzovi_exp_Rossby_film Rossby-jevi valovi na 500-hPa plohi 33

33 Mlazna struja Usko kvazi-horizontalno područje izrazito velikih brzina (i do 500 km/h), te izrazito velikih vertikalnih (5 do 10 m s -1 /1 km) i horizontalnih (5 m s -1 /100 km) gradijenata brzine. S desne strane mlazne struje mogu se formirati vrpčasti oblaci. Najčešći oblaci: Ci, Cc, Ac. 34