Wołoszyn Elżbieta - Meteorologia i klimatologia w zarysie.pdf

(11193 KB) Pobierz
818965004.509.png
ELZBIETA WOŁOSZYN
METEOROLOGIA
KLIMATOLOGIA
METEOROLOGIA
KLIMATOLOGIA
i
i
w zarysie
Skrypt jest przeznaczony dla studentów
Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska
Gdańsk 2009
818965004.520.png 818965004.531.png 818965004.542.png 818965004.001.png 818965004.012.png 818965004.023.png 818965004.034.png 818965004.045.png 818965004.056.png 818965004.067.png 818965004.078.png 818965004.089.png 818965004.100.png 818965004.111.png 818965004.122.png 818965004.133.png 818965004.144.png 818965004.155.png 818965004.166.png 818965004.177.png 818965004.188.png 818965004.199.png 818965004.210.png 818965004.221.png 818965004.232.png 818965004.243.png 818965004.254.png 818965004.265.png 818965004.276.png 818965004.287.png 818965004.298.png 818965004.309.png 818965004.320.png 818965004.331.png 818965004.342.png 818965004.353.png 818965004.364.png 818965004.375.png 818965004.386.png 818965004.397.png 818965004.408.png 818965004.419.png 818965004.430.png 818965004.441.png 818965004.452.png 818965004.463.png 818965004.474.png 818965004.485.png 818965004.496.png 818965004.505.png 818965004.506.png 818965004.507.png 818965004.508.png 818965004.510.png 818965004.511.png 818965004.512.png 818965004.513.png 818965004.514.png 818965004.515.png 818965004.516.png 818965004.517.png 818965004.518.png 818965004.519.png 818965004.521.png 818965004.522.png 818965004.523.png 818965004.524.png 818965004.525.png 818965004.526.png 818965004.527.png 818965004.528.png 818965004.529.png 818965004.530.png 818965004.532.png 818965004.533.png 818965004.534.png 818965004.535.png 818965004.536.png 818965004.537.png 818965004.538.png 818965004.539.png 818965004.540.png 818965004.541.png 818965004.543.png 818965004.544.png 818965004.545.png 818965004.546.png 818965004.547.png 818965004.548.png 818965004.549.png 818965004.550.png 818965004.551.png 818965004.552.png 818965004.002.png 818965004.003.png 818965004.004.png 818965004.005.png 818965004.006.png 818965004.007.png 818965004.008.png 818965004.009.png 818965004.010.png 818965004.011.png 818965004.013.png 818965004.014.png 818965004.015.png 818965004.016.png 818965004.017.png 818965004.018.png 818965004.019.png 818965004.020.png 818965004.021.png 818965004.022.png 818965004.024.png 818965004.025.png 818965004.026.png 818965004.027.png 818965004.028.png 818965004.029.png 818965004.030.png 818965004.031.png 818965004.032.png 818965004.033.png 818965004.035.png 818965004.036.png 818965004.037.png 818965004.038.png 818965004.039.png 818965004.040.png 818965004.041.png 818965004.042.png 818965004.043.png 818965004.044.png 818965004.046.png 818965004.047.png 818965004.048.png 818965004.049.png 818965004.050.png 818965004.051.png 818965004.052.png 818965004.053.png 818965004.054.png 818965004.055.png 818965004.057.png 818965004.058.png 818965004.059.png 818965004.060.png 818965004.061.png 818965004.062.png 818965004.063.png 818965004.064.png 818965004.065.png 818965004.066.png 818965004.068.png 818965004.069.png 818965004.070.png 818965004.071.png 818965004.072.png 818965004.073.png 818965004.074.png 818965004.075.png 818965004.076.png 818965004.077.png 818965004.079.png 818965004.080.png 818965004.081.png 818965004.082.png 818965004.083.png 818965004.084.png 818965004.085.png 818965004.086.png 818965004.087.png 818965004.088.png 818965004.090.png 818965004.091.png 818965004.092.png 818965004.093.png 818965004.094.png 818965004.095.png 818965004.096.png 818965004.097.png 818965004.098.png 818965004.099.png 818965004.101.png 818965004.102.png 818965004.103.png 818965004.104.png 818965004.105.png 818965004.106.png 818965004.107.png 818965004.108.png 818965004.109.png 818965004.110.png 818965004.112.png 818965004.113.png 818965004.114.png 818965004.115.png 818965004.116.png 818965004.117.png 818965004.118.png 818965004.119.png 818965004.120.png 818965004.121.png 818965004.123.png 818965004.124.png 818965004.125.png 818965004.126.png 818965004.127.png 818965004.128.png 818965004.129.png 818965004.130.png 818965004.131.png 818965004.132.png 818965004.134.png 818965004.135.png 818965004.136.png 818965004.137.png 818965004.138.png 818965004.139.png 818965004.140.png 818965004.141.png 818965004.142.png 818965004.143.png 818965004.145.png 818965004.146.png 818965004.147.png 818965004.148.png 818965004.149.png 818965004.150.png 818965004.151.png 818965004.152.png 818965004.153.png 818965004.154.png 818965004.156.png 818965004.157.png 818965004.158.png 818965004.159.png 818965004.160.png 818965004.161.png 818965004.162.png 818965004.163.png 818965004.164.png 818965004.165.png 818965004.167.png 818965004.168.png 818965004.169.png 818965004.170.png 818965004.171.png 818965004.172.png 818965004.173.png 818965004.174.png 818965004.175.png 818965004.176.png 818965004.178.png 818965004.179.png 818965004.180.png 818965004.181.png 818965004.182.png 818965004.183.png 818965004.184.png 818965004.185.png 818965004.186.png 818965004.187.png 818965004.189.png 818965004.190.png 818965004.191.png 818965004.192.png 818965004.193.png 818965004.194.png 818965004.195.png 818965004.196.png 818965004.197.png 818965004.198.png 818965004.200.png 818965004.201.png 818965004.202.png 818965004.203.png 818965004.204.png 818965004.205.png 818965004.206.png 818965004.207.png 818965004.208.png 818965004.209.png 818965004.211.png 818965004.212.png 818965004.213.png 818965004.214.png 818965004.215.png 818965004.216.png 818965004.217.png 818965004.218.png 818965004.219.png 818965004.220.png 818965004.222.png 818965004.223.png 818965004.224.png 818965004.225.png 818965004.226.png 818965004.227.png 818965004.228.png 818965004.229.png 818965004.230.png 818965004.231.png 818965004.233.png 818965004.234.png 818965004.235.png 818965004.236.png 818965004.237.png 818965004.238.png 818965004.239.png 818965004.240.png 818965004.241.png 818965004.242.png 818965004.244.png 818965004.245.png 818965004.246.png 818965004.247.png 818965004.248.png 818965004.249.png 818965004.250.png 818965004.251.png 818965004.252.png 818965004.253.png 818965004.255.png 818965004.256.png 818965004.257.png 818965004.258.png 818965004.259.png 818965004.260.png 818965004.261.png 818965004.262.png 818965004.263.png 818965004.264.png 818965004.266.png 818965004.267.png 818965004.268.png 818965004.269.png 818965004.270.png 818965004.271.png 818965004.272.png 818965004.273.png 818965004.274.png 818965004.275.png 818965004.277.png 818965004.278.png 818965004.279.png 818965004.280.png 818965004.281.png 818965004.282.png 818965004.283.png 818965004.284.png 818965004.285.png 818965004.286.png 818965004.288.png 818965004.289.png 818965004.290.png 818965004.291.png 818965004.292.png 818965004.293.png 818965004.294.png 818965004.295.png 818965004.296.png 818965004.297.png 818965004.299.png 818965004.300.png 818965004.301.png 818965004.302.png 818965004.303.png 818965004.304.png 818965004.305.png 818965004.306.png 818965004.307.png 818965004.308.png 818965004.310.png 818965004.311.png 818965004.312.png 818965004.313.png 818965004.314.png 818965004.315.png 818965004.316.png 818965004.317.png 818965004.318.png 818965004.319.png 818965004.321.png 818965004.322.png 818965004.323.png 818965004.324.png 818965004.325.png 818965004.326.png 818965004.327.png 818965004.328.png 818965004.329.png 818965004.330.png 818965004.332.png 818965004.333.png 818965004.334.png 818965004.335.png 818965004.336.png 818965004.337.png 818965004.338.png 818965004.339.png 818965004.340.png 818965004.341.png 818965004.343.png 818965004.344.png 818965004.345.png 818965004.346.png 818965004.347.png 818965004.348.png 818965004.349.png 818965004.350.png 818965004.351.png 818965004.352.png 818965004.354.png 818965004.355.png 818965004.356.png 818965004.357.png 818965004.358.png 818965004.359.png 818965004.360.png 818965004.361.png 818965004.362.png 818965004.363.png 818965004.365.png 818965004.366.png 818965004.367.png 818965004.368.png 818965004.369.png 818965004.370.png 818965004.371.png 818965004.372.png 818965004.373.png 818965004.374.png 818965004.376.png 818965004.377.png 818965004.378.png 818965004.379.png 818965004.380.png 818965004.381.png 818965004.382.png 818965004.383.png 818965004.384.png 818965004.385.png 818965004.387.png 818965004.388.png 818965004.389.png 818965004.390.png 818965004.391.png 818965004.392.png 818965004.393.png 818965004.394.png 818965004.395.png 818965004.396.png 818965004.398.png 818965004.399.png 818965004.400.png 818965004.401.png 818965004.402.png 818965004.403.png 818965004.404.png 818965004.405.png 818965004.406.png 818965004.407.png 818965004.409.png 818965004.410.png 818965004.411.png 818965004.412.png 818965004.413.png 818965004.414.png 818965004.415.png 818965004.416.png 818965004.417.png 818965004.418.png 818965004.420.png 818965004.421.png 818965004.422.png 818965004.423.png 818965004.424.png 818965004.425.png 818965004.426.png 818965004.427.png 818965004.428.png 818965004.429.png 818965004.431.png 818965004.432.png 818965004.433.png 818965004.434.png 818965004.435.png 818965004.436.png 818965004.437.png 818965004.438.png 818965004.439.png 818965004.440.png 818965004.442.png 818965004.443.png 818965004.444.png 818965004.445.png 818965004.446.png 818965004.447.png 818965004.448.png 818965004.449.png 818965004.450.png 818965004.451.png 818965004.453.png 818965004.454.png 818965004.455.png 818965004.456.png 818965004.457.png 818965004.458.png 818965004.459.png 818965004.460.png 818965004.461.png 818965004.462.png 818965004.464.png 818965004.465.png 818965004.466.png 818965004.467.png 818965004.468.png 818965004.469.png 818965004.470.png 818965004.471.png 818965004.472.png 818965004.473.png 818965004.475.png 818965004.476.png 818965004.477.png 818965004.478.png 818965004.479.png 818965004.480.png 818965004.481.png 818965004.482.png 818965004.483.png 818965004.484.png 818965004.486.png 818965004.487.png 818965004.488.png 818965004.489.png 818965004.490.png 818965004.491.png 818965004.492.png 818965004.493.png 818965004.494.png 818965004.495.png 818965004.497.png 818965004.498.png 818965004.499.png 818965004.500.png 818965004.501.png 818965004.502.png 818965004.503.png 818965004.504.png
PRZEWODNICZĄCY KOMITETU REDAKCYJNEGO
WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ
Romuald Szymkiewicz
RECENZENT
Jerzy Cyberski
PROJEKT OKŁADKI
Katarzyna Olszonowicz
Wydano za zgodą
Rektora Politechniki Gdańskiej
Wydawnictwa PG można nabywać w Księgarni PG (Gmach Główny, I piętro)
bądź zamówić pocztą elektroniczną (ksiegarnia@pg.gda.pl),
faksem (058 347 16 18) lub listownie (Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej,
Księgarnia PG, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk)
www.pg.gda.pl/WydawnictwoPG
©
Copyright by Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej
Gdańsk 2009
Utwór nie może być powielany i rozpowszechniany, w jakiejkolwiek formie
i w jakikolwiek sposób, bez pisemnej zgody wydawcy
ISBN 978
83
7348
282
1
Spis treści
PRZEDMOWA .............................................................................................................................
9
1. WSTĘP .....................................................................................................................................
11
1.1. Wprowadzenie ..................................................................................................................
11
1.2. Przedmiot i zadania meteorologii .....................................................................................
12
1.3. Główne etapy rozwoju meteorologii na świecie ...............................................................
13
1.4. Rozwój meteorologii w Polsce .........................................................................................
15
2. FIZYCZNE PODSTAWY METEOROLOGII. OGÓLNE WIADOMOŚCI O ZIEMI ...........
17
2.1. Budowa i ruch Ziemi ........................................................................................................
17
2.2. Kształt Ziemi i jego znaczenie ..........................................................................................
18
2.3. Ruch obrotowy Ziemi .......................................................................................................
19
2.4. Ruch Ziemi wokół Słońca ................................................................................................
19
3. BUDOWA I SKŁAD ATMOSFERY ZIEMSKIEJ .................................................................
23
3.1. Główne cechy atmosfery ziemskiej ..................................................................................
23
3.1.1. Homosfera i heterosfera ........................................................................................
25
3.2. Pionowy podział atmosfery ..............................................................................................
26
3.3. Skład powietrza atmosferycznego ....................................................................................
31
3.3.1. Powietrze suche .....................................................................................................
31
3.3.2. Zmiany składu powietrza z wysokością ................................................................
33
3.3.3. Woda w atmosferze ...............................................................................................
33
3.3.4. Aerozol atmosferyczny ..........................................................................................
34
3.4. Najważniejsze związki w chemii atmosfery ....................................................................
37
3.5. Krążenie głównych pierwiastków......................................................................................
37
3.5.1. Związki siarki ........................................................................................................
38
3.5.2. Związki azotu ........................................................................................................
39
3.5.3. Związki węgla .......................................................................................................
39
3.6. Zanieczyszczenia fotochemiczne ......................................................................................
40
3.7. Wielkości określające stan fizyczny atmosfery ................................................................
41
3.7.1. Temperatura powietrza ..........................................................................................
41
3.7.2. Ciśnienie atmosferyczne ........................................................................................
42
3.7.3. Wilgotność powietrza ............................................................................................
43
3.7.4. Kierunek i prędkość wiatru ...................................................................................
44
3.7.5. Zachmurzenie ........................................................................................................
44
3.7.6. Widzialność pozioma ............................................................................................
44
3.7.7. Opady atmosferyczne ............................................................................................
44
3.7.8. Pogoda i klimat ......................................................................................................
45
4. PROMIENIOWANIE I CIEPŁO W ATMOSFERZE .............................................................
46
4.1. Podstawowe wiadomości o promieniowaniu ....................................................................
46
4.1.1. Zdolność emisyjna i absorpcyjna. Kwant energii ..................................................
46
4
4.1.2. Prawo Kirchhoffa ..................................................................................................
47
4.1.3. Prawo Plancka .......................................................................................................
48
4.1.4. Prawo Stefana-Boltzmanna ...................................................................................
48
4.1.5. Prawo Wiena .........................................................................................................
48
4.1.6. Prawa Lamberta i Rayleigha .................................................................................
48
4.2. Rozkład energii w widmie promieniowania Słońca i Ziemi .............................................
49
4.3. Promieniowanie słoneczne ...............................................................................................
51
4.3.1. Charakterystyka promieniowania słonecznego .....................................................
51
4.3.2. Osłabienie promieniowania w atmosferze .............................................................
52
4.4. Promieniowanie całkowite. Pochłanianie i odbijanie promieniowania . przez powierzchnię
Ziemi .................................................................................................................................
55
4.5. Promieniowanie Ziemi i atmosfery ...................................................................................
56
4.5.1. Promieniowanie ziemskie ......................................................................................
56
4.5.2. Promieniowanie atmosfery ...................................................................................
57
4.5.3. Promieniowanie efektywne ...................................................................................
58
4.6. Bilans cieplny Ziemi i atmosfery ......................................................................................
58
4.7. Temperatura powietrza i jej zmiany .................................................................................
61
4.7.1. Dobowe zmiany temperatury powietrza ................................................................
61
4.7.2. Roczne zmiany temperatury powietrza .................................................................
63
4.8. Procesy przemiany energii w atmosferze .........................................................................
63
5. TERMODYNAMIKA ATMOSFERY .....................................................................................
64
5.1. Procesy adiabatyczne w atmosferze .................................................................................
64
5.2. Równowaga pionowa atmosfery .......................................................................................
67
5.2.1. Stany równowagi ...................................................................................................
67
5.2.2. Konwekcja termiczna i dynamiczna ......................................................................
69
5.3. Pionowy rozkład temperatury powietrza ..........................................................................
70
5.3.1. Rodzaje inwersji temperatury ................................................................................
70
5.4. Diagramy aerologiczne......................................................................................................
71
6. WODA W ATMOSFERZE ..................................................................................................... 75
6.1. Krążenie wody w przyrodzie ............................................................................................ 75
6.2. Parowanie i stan nasycenia atmosfery .............................................................................. 75
6.3. Wilgotność powietrza ....................................................................................................... 79
6.3.1. Wielkości określające wilgotność atmosfery ......................................................... 79
6.3.2. Gęstość powietrza wilgotnego ............................................................................... 81
6.3.3. Zmiany wilgotności powietrza .............................................................................. 82
6.4. Kondensacja pary wodnej w atmosferze ........................................................................... 85
6.5. Chmury ............................................................................................................................. 87
6.5.1. Klasyfikacja chmur ................................................................................................ 88
6.5.2. Powstawanie chmur ............................................................................................... 89
6.5.3. Struktura chmury ................................................................................................... 94
6.5.4. Krótki opis wyglądu głównych rodzajów chmur ................................................... 96
6.5.5. Zachmurzenie ........................................................................................................ 98
6.6. Powstawanie i klasyfikacja mgieł ..................................................................................... 99
6.6.1. Mgły z ochłodzenia ............................................................................................... 99
6.6.2. Mgły frontowe ....................................................................................................... 101
6.6.3. Mgły z parowania. Dymienie morza ..................................................................... 101
6.6.4. Rozpraszanie mgieł ............................................................................................... 102
6.7. Opady atmosferyczne ....................................................................................................... 102
6.7.1. Powstawanie opadów ............................................................................................ 102
Zgłoś jeśli naruszono regulamin