ÉGHAJLATTAN Az éghajlat
Dr. Lakotár Katalin
AZ ÉGHAJLATTAN TÁRGYA Földtudományok: geofizika - a Föld felépítését, fizikai tulajdonságait tanul-mányozó tudományág; a Földön zajló fizikai folyamato-kat vizsgál, pl. egyik fő kutatási területe a szeizmológia, azaz a földrengéstan; kőolaj- és földgázkutatás. geokémia - Föld kémiai összetételét, a kémiai elemek el-terjedését tanulmányozó tudományág. Az elemek vi-szonylagos és abszolút mennyiségét vizsgálja a külön-böző geoszférákban, az ásványok, kőzetek elemeinek eloszlását, vándorlását vizsgálja. geológia – a Föld anyagi összetételét,felépítését, fejlődé-sének törvényszerűségeit vizsgáló tudományág. Kutatja pl. az ásványok, kőzetek képződését, összetételét, tele-pülését, a földkéreg szerkezetét, fejlődését.
óceanológia – óceánokban, tengerekben zajló fizikai, kémia, biológiai, geológiai folyamatokat vizsgáló tudomány. hidrológia – a víz körforgását, természeti eloszlását és mozgását vizsgáló tudomány; a vízzel foglalkozó valamennyi tudományág vizsgálatait magába foglalja. geográfia - földrajztudomány – azaz geográfia – a földtudományok egy részterülete. A szilárd kéreg (litoszféra), a vízburok (hidroszféra), és a levegőburok (atmoszféra) szövedéke alkotja a bioszférát, az élet színterét. Az itt lezajló természeti és társadalmi folyamatok által kialakult és kialakított rendszerek elrendeződéseivel és törvényszerűségeivel foglalkozó tudomány.
meteorológia – a légkörben lejátszódó fizikai jelenségek elemzésével, tér- és időbeli lefolyásuk feltárásával, okaik magyarázatával, jövőbeli fejlődésük előrejelzésével, a világtérrel, földfelszínnel és a bioszférával fennálló kölcsönhatásaik tisztázásával foglalkozó tudomány.
Éghajlattan – meteorológia része, azon belüli elkülönítését vizsgálati módszerei, célkitűzései teszik lehetővé. A légkörben lejátszódó fizikai jelenségek statisztikai jellemzésével foglalkozó tudomány; kutatási körébe a légkör fizikai jelenségei által hosszabb időn át előidézett állapotok mérhető és más objektív módon jellemezhető tulajdonságok összessége tartozik. Az észlelési és mérési adatokból (statisztikai halmaz) statisztikus karakterisztikákat állapít meg a légkör térben elhatárolt egy-egy helyére, elemére és azokkal fejezi ki a légköri jelenségek lényegi vonásait.
Alapfogalmak: idő, időjárás, éghajlat idő: légkör pillanatnyi fizikai állapota, az állapotjelzők: légnyomás, hőm., csapadék, stb. pillanatnyi értéke időjárás: légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak adott helyen rövid időszak – óra, nap – során történő alakulása éghajlat: légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak adott helyen hosszabb időszak – néhány évtized – során egymással és a környezettel is kölcsönhatásban álló rendszere az időjárás keretét megszabó rendszer és egyensúlyi állapot, ami körül az időjárás kilengései végbemennek; - lehetséges időjárások rendszere
Éghajlat= a Föld adott pontján az alsó légkör jellemző állapota. Több, mint egyszerűen átlagos időjárás (-az extremitásoknak is fontos szerepe van) Éghajlat= a légkör individuális állapotainak sokasága, mely egyensúlyban áll a külső kényszerekkel (-statisztikai fogalom; ezzel szemben az időjárás "pillanatkép" a légkörről) Éghajlat= a légköri állapotok olyan fluktuáló sokasága, amelyet a vizsgált térség időjárása alakít ki (időjárás — éghajlat) adott hely éghajlata az állapotjelzők többváltozós idősorainak a statisztikai tulajdonságaival írhatók le
Éghajlat= (Péczely def.) a légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak egy adott helyen hosszabb időszak (rendszerint néhány évtized) során a környezettel és egymással is kölcsönhatásban álló rendszere Éghajlat= (Probáld kieg.) a légkör (fizikai és kémiai) tulajdonságainak és folyamatainak adott földrajzi helyre (v. körzetre, térelemre, ill. az egész Földre) jellemző, az állapotjelzők hosszabb időszakból vett statisztikai adathalmazával leírható (=az átlagot, szórást, szélsőértékeket, valószínűségi értékeket, a periodikus ingadozások karakterisztikáit felölelő) rendje, amelyet a földrajzi burok belső kölcsönhatásai, valamint extraterresztrikus tényezők alakítanak ki
Az éghajlat nem állandó! éghajlatváltozás: két különböző, véges időszak éghajlata közötti különbség, ha az statisztikailag szignifikáns( feltevést valószínűsítő) éghajlat-ingadozás: rövidebb időszakok (évek, évcsoportok) közötti eltérések éghajlat fluktuációja/változékonysága; éghajlati anomália: egyes hónapok, évszakok eltérése az aktuális véges időszak átlagától elemi éghajlati időhossz (az éghajlati időskála alsó határa): 30 nap
A Meteorológiai Világszervezet (WMO) által javasolt, nemzetközileg elfogadott megállapodás: 30 éves idõszak az éghajlati alapskála 1. Statisztikai jellemzõket egymást követő 30 éves idõtartamra számítják:1901-1930, 1931-1960, 1961-1990; éghajlati alapnorma -gyorsan változó környezet miatt a jellemszámokat 10 évente számítják 2.ok a periódusok rögzítésének: világméretû éghajlati eseményeket csak egységes alapot használva lehet összehasonlítani - különbözõ speciális célok esetében más éghajlati idõskálát lehet (néha kell) használni, pl. glaciális időszakok kutatása.
Az éghajlati rendszer Az éghajlat kialakításában közreható rendszer, amelynek állapota az érdeklődésünk szerint meghatározott éghajlati időskálán belül változik.
éghajlat – klíma
éghajlattan – klimatológia
görög „klinein” = hajlani az éghajlatot döntően a napsugarak hajlásszöge határozza meg fogalmat Arisztotelész vezeti be Kr.e 384-322
Az éghajlat-meghatározó tényezők 1. Hőellátottság 2. Vízellátottság 3. Felszín alaki és anyagi tulajdonságai
1. Hőellátottság - döntő tényező: napsugárzás adott helyen lehet még + hőenergia: lég- és tengeráramlással szállított, antropogén eredetű – pl. városok, ipartelepek
- felszín egységnyi területére adott időtartam alatt érkező energiamennyiség függ csillagászati és légköri tényezőktől - légkörön át megtett út - napállandó 1370 W/m² - vízgőztartalom, szenny. - napsugár beesési szöge - felhőzet - nappal hossza 1. legnagyobb napi besugárzás a sarkpontokon nyári napfordulókon /24 órás nappal/ 2. déli félteke nyarán erősebb, mert akkor van a Föld napközelben 3. az egyenlítői övezetben / 10° É, 10° D / állandóan magas 4. évszakos különbség Eq-tól pólusok felé nő – Eq-nál 2,5-szer nagyobb 0°-20°, 70°-90° kisebb változás, 40°-60° legerősebb
Besugárzás intenzitás csökkenése: -arányos a légkörön át megtett úttal: sugarak minél kisebb szögben hajlanak a felszínre, annál nagyobb utat tesznek meg, -arányos a homályossági tényező nagyságával – több vízgőz, szennyezőanyag, nagyobb hőelnyelés, szóródás, - felhőzet sugárzás-visszaverése – 40-90 %, legnagyobb a nagy víztartalmú, nagy függőleges kiterjedésű felhőknél
Összegezve: legnagyobb évi besugárzás a 20°-30° földr. szélességek között a kontinensek felett zonális sivatagok
Napból származó energia közvetlen és szórt sugárzással érkezik napsütéses hely vízgőz, felhő szórt sugárzás = égbolt sugárzás közvetlen + szórt sugárzás = globális sugárzás Globális sugárzás egy része a felszínről visszaverődik albedó /felszín visszaverő képessége/ - függ: felszín anyagától, színétől, vízzel, növényzettel, hótakaróval borítottságtól a (albedó) = 0, ha a felszín a napsugarakat maradék nélkül elnyeli a = 1, ha a felszín a sugárzást visszaveri
Különböző felszínek albedói Friss hó 0,81-0,85 Régi hó 0,42-0,70 Tengeri jég 0,30-0,40 Zöld gabona 0,21-0,24 Szántóföld 0,15-0,24 Csupasz talaj 0,12-0,18 Homok 0,10-0,25 Tűlevelű erdő 0,15-0,20 Lombos erdő 0,10-0,15
Tengervíz
0,08-0,10
Földfelszín albedó képe
* zöldtöl a vörös irányába növekvő érték
Sugárzási egyenleg: felületegység adott időtartam alatt mennyi energiát nyer sugárzás útján 1. felszínre érkező sugárzás – bevétel 2. felszín által visszavert sugárzás – kiadás 3. felszín kisugárzása – kiadás 4. légkör visszasugárzása - bevétel
Légkörünk és a Föld felszíne rövidhullámú elektromágneses sugárzással energiát kap hőenergiává alakul; állandóan működő fizikai folyamatok légkör állandó változása éghajlatok
Föld és légköre rendszer hőháztartását meghatározó folyamatok Energiabevétel és kiadás szállítási és energiaátalakulási folyamatokon keresztül zajlik sugárzás hőátvitel molekuláról molek.ra:
molekuláris hővezetés
anyagrészecskék /molekulák/ áramlása:
konvekció
horizontális irányú áramlás /szél, tengeráraml.:advekció
2. Vízellátottság F vízkészlete: kémiailag kötött formában – kb. 30% hidroszféra – globális víztározók: 0,0009 % légkör 1,7 % szárazföldek 1,73% 96,56 %
hó és jégtakaró
tengerek (világóceánok)
- globális víztározók vízforgalmat bonyolítanak le párolgás, csapadékhullás, jégtakaró tengerbe lefolyása tározó vízkészlete kicserélődik – jégtakaró 12 e, világóceán 3 e év alatt, légkör 9 nap: légkör vízkészlete évente 40-szer cserélődik
Vízháztartás = vízbevétel + vízkiadás vízbevétel-vízkiadás=0 csapadék
lefolyás
öntözés
párolgás
egyensúlyi állapot
Párolgás tényezői: elpárologtatható víz és hőenergia potenciális párolgás (Pp) - tényleges párolgás (Pt) -hosszabb időszakot tekintve Pt 40-50 %-a a Pp-ek /nincs elegendő víz/ - Pp arányos a hőmérséklettel evaporáció: talaj párologtatása transzspiráció: növények párologtatása evapotranszspiráció: együttes, a természetben működő
Hő- és vízháztartás kapcsolata Potenciális párolgás és lehullott csapadék aránya a vízellátottság értékét mutatja H: szárazsági index (ariditási) H>1
sugárzási energia több víz elpárolg. biztosít. száraz (arid) éghajlat
H<1
vízbevétel meghaladja a Pp-t nedves (humid) éghajlat
Magyarország éghajlati körzetei víz- és hőellátottság szempontjából
meleg, száraz igen hűvös, nedves
3. A felszín anyagi és alaki tulajdonságai -felszínt éghajlati szempontból háromdimenziós aktív buroknak tekintjük: szubsztrátum - egyik legöszszetettebb hatású az erdő -szubsztrátum fontos jellemzői: az albedó a talaj fajhője a víz fajhője víz hőkapacitása kétszerese a talajoknak egyenlő mennyiségű hőbevétel esetén fele annyira melegszik fel egységnyi víz, mint egységnyi talaj víz lassabban melegszik, lassabban is hűl
-talajban hő vezetéssel terjed, évi változása 10-12 m-ig mutatható ki - vízben hőterjedést a konvekció segíti, évi hőmérsékletváltozás 300-400 m-ig is kimutatható; jelentős hőmennyiséget tárolnak a tavak, óceánok nyáron hőelnyelők, télen hőleadók hőmérsékleti anomáliák -szárazföldek és tengerek eltérő hőháztartása miatt sajátos légáramlási rendszerek alakulnak ki, pl. parti szél
A felszínformák hatása -legnagyobb eltérést a besugárzó energiamennyiség eloszlásában a lejtők okozzák : expozíciós hatás – csak jelentős kiterjedésű lejtők klímabefolyásoló tényezők -völgyek, zárt medencék éghajlatmódosító hatása éjszaka és télen a környező lehűlt levegő lefolyik, felhalmozódik : hideg légtavak nappal szélárnyék miatt konvektív áramlás kisebb: magasabb hőmérséklet völgyi szél: nappal lejtő felfelé, éjszaka lefelé áramlik a levegő tengerszint feletti magasság: besugárzás magassággal növekszik, tisztább, szárazabb levegő miatt kisugárzás is kisebb energiamennyiség a levegő felmelegedéséhez alacsonyabb hőmérséklet
Hegyek hatása a csapadékra -légáramlásnak kitett oldal csapadékosabb: luv oldal -ellentétes lejtőkön leszálló légáramlás: lee oldal -változatos szélirányoknál különbségek elmosódnak, csapadék magassággal nő, középhegységeinkben 35mm/100m Összegezve: tengerszint feletti magasság növekedésével sugárzási egyenleg, hőmérséklet, vízgőztartalom csökken, csapadék mennyisége nő.
