Atmosferos cirkuliacija

5 SKYRIUS

Gamta juokauti nemėgsta, ji visada teisinga, visada rimta, visada griežta; ji

visuomet teisi. Klysta ir apsirinka tik žmonės.

J.V. Getė

Atmosferos cirkuliacija

Judėjimas atmosferoje prasideda dėl nevienodo Žemės paviršiaus įšilimo. Šiluma

yra pernešama iš ekvatoriaus bei tropikų į aukštesnes platumas.

Bendroji atmosferos cirkuliacijos schema

Judėdami nuo ekvatoriaus polių link sutiksime tokias juostas:

Tarptropikinė konvergencijos zona – pasatų konvergencijos zona pasižyminti

galingais aukštyneigiais oro srautais

Pasatai – pastovūs iš rytų, pietryčių ar šiaurės rytų pučiantys vėjai

Subtropikai – aukšto slėgio zona, kurioje vyrauja galingi žemyneigiai srautai,

diverguojantys prie žemės pviršiaus

Vidutinės platumos – dideliu orų nepastovumu pasižyminti zona (vyrauja vakarų

vėjai), kurioje didelį vaidmenį vaidina cikloninė bei anticikloninė cirkuliacija

Poliarinis frontas – konvergencijos zona, skiriant dideliais temperatūros kontrastais

pasižyminčius poliarinį bei tropinį orą

Poliarinės platumos – atmosferos stabilumu pasižyminti zona, kurioje vyrauja rytų

krypties vėjai

Oro masė - didelis troposferos oro tūris, pasižymintis silpna savybių

(temperatūra, drėgmė, atmosferos skaidrumas ir kt.) kaita

horizontalia kryptimi ir tam tikru stratifikacijos tipu.

Oro masės

Pagrindiniai oro masių tipai:

arktinės (pietų pusrutulyje antarktinis) (AOM)

vidutinių platumų (arba poliarinis) (VOM)

tropinės (TOM)

ekvatorinės (EOM)

Jos dar skirstomos į:

jūrines (j)

kontinentines (k)

Oro masės gali būti:

Šiltos

Šaltos

Vietinės

Oro masės gali TRANSFORMUOTIS

Oro masės tipas Terminė charakteristika Drėgmės charakteristika

Arktinė ar

Antarktinė

Labai šalta Dėl labai žemos

temperatūros ore yra labai

mažas absoliutinis drėgmės

kiekis, net kai oras yra

prisotintas

Kontinentinė

poliarinė

Žiemą – šalta, o vasara –

šilta

Labai sausa, nes vėsi bei

formuojasi virš sausumos

Jūrinė poliarinė Žiemą – šilta, o vasarą –

vėsu

Vidutiniškai drėgna.

Drėgmės nedaug dėl žemos

oro temperatūros, bet oro

masė ne tokia sausa kaip

kontinentinė dėl garavimo

nuo jūros paviršiaus

Kontinentinė

tropinė

Labai šilta Sausa, kadangi formuojasi

virš sausumos

Jūrinė tropinė Labai šilta Labai drėgna, nes formuojasi

virš labai šilto tropinio

vandenyno

Ekvatorinė Karšta Labai drėgna

Trumpas higroterminis pagrindinių oro masių

tipų apibūdinimas

Oro masės

Atmosferos frontai

Siaura pereinamoji zona tarp dviejų oro masių vadinama frontu.

Frontai skiriantys pagrindinius oro masės tipus vadinami pagrindiniais

frontais.

Atmosferos frontai tarp skirtingų savybių, tačiau to paties pagrindinio tipo

oro masių, vadinami antriniais frontais.

Frontinio paviršiaus susikirtimo su žemės paviršiumi linija vadinama

fronto linija.

Kampas, kurį frontinis paviršius sudaro su Žemės paviršiumi vadinamas

fronto polinkiu.

Pagrindinės sąvokos

Frontinės zonos schema

Frontai skirstomi į šaltus, šiltus, okliuzijos ir stacionarius

Frontai dažniausiai atsiranda tokiuose oro

judėjimo laukuose, kuriuose vienos prie kitų

artėja skirtingos temperatūros (arba kitų savybių)

oro daleles. Toks procesas vadinamas

frontogeneze.

Elementas Prieš praeinant frontui Praeinant frontui Praėjus frontui

Temperatūra Šilta Staigus atvėsimas Šalta ir toliau šala

Atmosferos

slėgis Laipsniškai mažėja

Nustoja kristi ir pradeda

kilti Laipsniškai auga

Vėjas P ir PR Kintanti gūsingo vėjo

kryptis V ir ŠV

Krituliai Ištisiniai krituliai Liūtinis lietus ar sniegas,

kartais kruša

Ištisiniai krituliai

vėliau giedra

Debesys

Cirrus ir cirrostratus

besikeičiantys į cumulus

ir cumulonimbus

Cumulus ir cumulonimbus Cumulus

Šaltas frontas

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/59_Cold_Front/59.html

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/ColdFrontWinter.mov

Šiltas frontas

Elementas Prieš praeinant frontui Praeinant frontui Praėjus frontui

Temperatūra Vėsu Staigus atšilimas Atšyla, vėliau nesikeičia

Atmosferos

slėgis Laipsniškai mažėja Nustoja kristi Lėtai auga

Vėjas P ir PR Kintantis P ir PV

Krituliai Ištisinis lietus ar sniegas,

šlabdriba ar dulksna Dulksna nėra

Debesys

Cirrus, cirrostratus,

altostratus, nimbostratus, o

vėliau stratus

Stratus ir kartais

cumulonimbus

Giedrėja besisklaidant

stratus debesims

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/58_Warm_Front/58.html

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/WarmFrontWinter.mov

Okliuzijos frontas

1 TIPAS

2 TIPAS

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/60_Oc

cluded_Front/60.html

Stacionarus frontas

Stacionarus fronto atveju nevyksta

nei šilto, nei šalto oro advekcija

Stacionariam frontui būdinga:

Besiformuojantys aukštieji

kamuoliniai debesys

Nestiprus vėjas ties fronto

linija

Įvairus kritulių lauko

pobūdis, priklausantis nuo

oro masių charakteristikų

Pasatai

Pasatai - tropiniai rytų

vėjai, beveik nekeičiantys

savo krypties metų

bėgyje.

El Nino

1982-83 metų El Nino padaryta žala 1. Australija – sausros ir krūmynų gaisrai

2. Indonezija, Filipinai – nederliaus sukeltas badas

3. Indija, Šri Lanka – sausros, geriamo vandens

trūkumas

4. Taitis – 6 tropiniai ciklonai

5. Pietų Amerika – žuvininkystės nuniokiojimas

6. Ramusis vandenynas – koralinių rifų nykimas

7. Kolorado upės baseinas – potvyniai, sėliai

8. Meksikos įlankos pakrantė – galingos liūtys

9. Peru, Ekvadoras – potvyniai, nuošliaužos

10. Pietų Afrika – sausra, badas, epidemijos

El Nino poveikis

El Nino pasikartojimas

1902-

1903

1905-

1906

1911-

1912

1914-

1915

1918-

1919

1923-

1924

1925-

1926

1930-

1931

1932-

1933

1939-

1940

1941-

1942

1951-

1952

1953-

1954

1957-

1958

1965-

1966

1969-

1970

1972-

1973

1976-

1977

1982-

1983

1986-

1987

1991-

1992

1994-

1995

1997-

1998

2002-

2003

2004-

2005

2006-

2007

2009-2010

Pusiaujo konvergencijos zona

Sezoninė pusiaujo konvergencijos zonos padėties kaita (M. Haldino

paveikslas, 2006)

Tykos zona (tarptropikinė konvergencijos zona) – 5°p.p.-5°š.p. juosta,

pasižyminti labai silpnais vėjais. Joje vyrauja labai intensyvūs aukštyneigiai

oro srautai.

Tropiniai ciklonai (uraganai, taifūnai)

1. Pagrindinis energijos šaltinis - nuo

vandenyno paviršiaus išgaravusio vandens

(kurio temperatūra dažniausiai viršyja 27 °C)

kondensacijos metu išskiriama šiluma.

2. Užsimezga vandenynų akvatorijose

tarptropikinėje konvergencijos zonoje, ten kur

TKZ vasaros mėnesiais labiausiai pasislenka į

šiaurę.

3. 1000-1500 km diametro sukūriuose pučia

virš 30m/s (kartais siekia net 100 m/s) vėjas,

iškrenta didelis kritulių kiekis.

Tropinio ciklono pjūvis (Hurricane..., 2008)

Tropiniai ciklonai pagal jų generuojamą vėjo greitį skirstomi į:

• tropines depresijas (vėjo greitis iki 17 m/s);

• tropines audras (vėjo greitis 17–33 m/s);

• tropinius uraganus (Atlanto vandenyne), tropinius ciklonus (Indijos

vandenyne) ar taifūnus (Ramiajame vandenyne) (vėjo greitis didesnis

negu 33 m/s). http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/68_Hurricane_Morphology/68.html

Musonai

Musonai – didelę teritoriją apimantys stambūs pastovūs oro srautai,

du kartus per metus keičiantys kryptį į priešingą.

Tropinės (tamsiai pilkai pažymėta teritorija), subtropinės (žalsvai pažymėta

teritorija), ir vidutinių ir arktinių platumų (šviesiai pilkai pažymėta teritorija)

musoninės sritys. Ištisinės juodos linijos žymi vidutinius pusiaujo konvergencijos

zonos padėties sezoninius svyravimus (Li, Zeng, 2003)

Musonai formuojasi dėl nevienodo sezoninio sausumos ir vandenyno įšilimo

bei, atitinkamai, atmosferos slėgio pasiskirstymo.

Žymios musoninės sritys: Indija, Bangladešas, Mjanma, Rytų Azija, Pievakarių

Afrika, Šiaurės Australija ir kt.

Atmosferos cirkuliacija netropinėse platumose

Oro sraujymės

Žiemos mėnesiais poliarinis frontas pasislenka į pietus, padidėja

temperatūros kontrastai, todėl ir oro sraujymės stipriausios.

Oro sraujymės – lygiagretus atmosferos frontui oro judėjimas ties viršutine

troposferos riba, kur vėjo greitis sustiprėja iki 40-80 m/s. Sraujymėse oras juda

iš vakarų į rytus.

Oro sraujymės formuojasi dėl didelių temperatūros kontrastų ties pagrindiniais

atmosferos frontais. Šie kontrastai labai sustiprina horizontalaus barinio

gradiento reikšmes ties viršutine frontinio paviršiaus riba. Kuo didesni

temperatūros kontrastai, tuo didesni vėjo greičiai sraujymėse.

Kadangi oro temperatūros skirtumai

tarp vidutinių platumų ir tropinio oro

mažesni, tai ir subtropinės oro

sraujymės ne tokios ryškios.

Rosbio bangos

Konvergencija ir divergencija Rosbio

bangoje (Jackson, Dery, 2010).

Rosbio bangos – tai gigantiškos planetinio masto bangos troposferoje

abipus poliarinės sraujymės, suformuotos vandenyno ir sausumos

temperatūros kontrastų bei oro judėjimo virš aukštų kalnų.

https://www.e-education.psu.edu/meteo469/node/203

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/56_General_Circulation/56.html

Ciklonų susidarymas ir evoliucija

Didžioji vidutinių platumų ciklonų dalis atsiranda pagrindiniuose atmosferos

frontuose: poliariniuose arba arktiniuose.

VYSTYMOSI STADIJOS:

I. BANGA

Banga atsiranda pagrindinių

atmosferos frontų frontiniuose

paviršiuose dėl temperatūros kontrastų

bei vėjo greičio ir krypties skirtumų oro

masėse.

Priešakinėje dalyje šiltas oras pradeda judėti į aukštąsias platumas šalto oro

link, o užnugarinėje dalyje šaltas oras juda į žemasias platumas šilto oro link.

Ties bangos ketera slėgis sumažėja, susiformuoja uždara izobara.

II. JAUNAS CIKLONAS

Slėgis centre dar labiau sumažėja

Vėjai sustiprėja ir pradeda judėti

apie ciklono centrą

Šiltas oras priekinėje ciklono dalyje

toliau juda į šiaurę (šiltas frontas)

Užpakalinėje ciklono dalyje formuojasi

šaltas frontas

III. BRANDUS CIKLONAS

Prasideda ciklono okliudavimasis ir

okliuzijos fronto formavimasis

Slėgis ciklono centre pasiekia

minimalias reikšmes

Vėjo greitis ciklono centre labai

padidėja

IV. OKLIUDUOTAS CIKLONAS

Slėgis ciklono centre pamažu auga

Šaltas oras apima visą cikloninės

cirkuliacijos sritį, o šiltasis ciklono

sektorius prie žemės paviršiaus išnyksta

Ciklono judėjimo greitis sumažėja.

Ciklonas apima visą troposferą

Ciklono egzistavimo laikas 5 - 7 paros, o vidutinis jo judėjimo greitis 30 -

40 km/h

Vidutinėse platumose ciklonai dažniausiai juda bendros oro pernašos

kryptimi - į rytus, tačiau kartais gali judėti ir meridianine kryptimi, o ypač

retais atvejais net į vakarus.

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/61_Cyclogenesis/61.html

Horizontalus

ciklono pjūvis

Vertikalus

ciklono pjūvis

Anticiklonai

Horizontalūs ir vertikalūs oro srautai ciklonuose ir anticiklonuose

Anticiklono stadijos:

Šaltas ir judrus

atsiranda jauno ciklono šalto

fronto užnugaryje

uždara anticikloninė cirkuliacija

stebima tik prie žemės paviršiaus

anticiklono judėjimo greitis

panašus kaip ir jauno ciklono

Aukštas

apima visą troposferą

Blokuojantis

formuojasi žemyneigių srautų

inversijos

anticiklonas tampa mažai judriu

anticikloninė cirkuliacija stabdo

vakarinę oro pernašą

Nykstantis anticiklonas

temperatūra anticiklone auga

slėgis anticiklono centre

mažėja

Anticiklono gyvavimo laikas 5 - 7 paros.

Būdingi mažai debesuoti ir sausi orai

Stipriausi vėjai pučia anticiklono periferijoje

Anticiklono centrinėje dalyje

formuojasi poinversiniai debesys

Anticiklono periferijoje vasarą

formuojasi kamuoliniai lietaus

debesys

Vietiniai vėjai

Vietinių vėjų formavimasis yra daugiausia priklausomas nuo šių pagrindinių

veiksnių:

• Spinduliuotės balanso. Tam tikroje platumoje bei konkrečiu metų laiku

vietiniams vėjams formavimuotis didelę įtaką daro spinduliuotės balanso paros

ciklas.

• Atmosferos makrocirkuliacijos. Barinio lauko pobūdis (horizontalus barinis

gradientas, izobarų kreivumas ir kt.) tam tikrame regione veikia vietinių vėjų

formavimąsi bei jų stiprumą ir trukmę.

• Paklotinio paviršiaus. Didelę reikšmę turi paklotinio paviršiaus albedas,

šiluminė talpa bei šiluminis laidumas, nes nuo jų priklauso paviršiaus įšilimo

skirtumai. Taip pat labai svarbus yra vėjo greitį bei kryptį lemiantis paviršiaus

šiurkštumas.

• Reljefo. Šlaito orientacija lemia Saulės spinduliuotės prietaką, šlaito polinkis –

žemyn judančio oro judėjimo greitį. Taip pat labai svarbi ir reljefo formų padėtis

vyraujančių vėjų atžvilgiu.

Terminiai vėjai

Brizas – besiformuojantis prie stambių vandens telkinių bei du

kartus per parą keičiantis kryptį vėjas.

Kalnų šlaitų vėjas – kalnuose

besiformuojantis bei du kartus per

parą keičiantis kryptį vėjas.

Slėnio brizas

Kalno brizas

Feniniai ir katabatiniai vėjai

Fenas

Boros “koridoriai”

Adrijos jūros pakrantėje

Bora - stiprus šaltas ir gūsingas

vėjas, pučiantis nuo žemų

kalnagūbrių gan šiltos jūros pusėn

Fenas - šiltas, sausas, gūsingas

vėjas, pučiantis nuo kalnų į slėnį.

http://www.atmosedu.com/meteor/Animations/AirRisingOverMountain.mov

Mezocikloniniai dariniai

Škvalas

Škvalas – staigus vėjo greičio padidėjimas 8 m/s ir daugiau per trumpą

laiko tarpą (<2 min).

Oro srautai kamuolinio lietaus

debesies viduje

besiformuojant škvalui Škvalo linija

http://www.youtube.com/watch?v=WnsxAXowu3g

Viesulas

Viesulas (tornadas) - stiprus sukūrys turintis

vertikalią ašį ir pasižymintis labai dideliu

sukimosi greičiu.

Tornado stiprumas vertinamas

pagal Fujitu tornado skalę

Tornado formavimosi sąlygos:

labai didelis atmosferos nepastovumas

šalto ir sauso oro advekcija vidurinėje

troposferoje

šilto ir drėgno oro advekcija apatinėje

troposferoje

http://www.youtube.com/watch?v=miCJEj-UE5Y

Dykumų vėjai

Dykumų vėjai susidaro esant aukštai

temperatūrai ir labai žemai santykinei oro

drėgmei. Vietiniai dykumų vėjai susidaro ten,

kur pučiantis vėjas yra pakankamai stiprus

pakelti smulkias smėlio daleles ir pernešti jas

tolimais atstumais.

http://www.youtube.com/watch?v=rfJSSN_7lp0

5 dalykai, be kurių žinojimo

ir supratimo tolimesnės

studijos apsunks

1. Oro judėjimas cirkuliacinėse gardelėse

2. Oro masės ir jų savybės

3. Atmosferos frontai

4. Netropinių ciklonų formavimasis ir evoliucija

5. Anticiklonų susidarymas ir vystymasis