Függőleges mozgások a légkörben
Dr. Lakotár Katalin
A függőleges légmozgások keletkezése -mozgó levegőrészecske pályája változatos görbe függőlegestől a vízszintesen át : azonos irányú közel vízszintes függőleges szakaszok -vízszintes és függőleges összetevők együttesen jelentkeznek -légáramlásoknál vízszintes komponens uralkodó, függőleges elhanyagolható -vertikális mozgások fontosak levegő fizikai változásokon megy át időjárás alakulása szempontjából döntő fontosságú
A függőleges elmozdulások okai: 1. földfelszín eltérő felmelegedése
lokális feláramlás
melegebb felszínek fölött a felmelegedő levegő kiterjed sűrűsége környezetéhez képest kisebbé válik
felszáll
a jelenség: konvektív feláramlás -konvektív feláramlásnál kompenzációs leszálló mozgások konvekciós cellák -konvektív feláramlás több km magas -főleg nyári csendes napokon jellemző
2. orográfiai akadályok miatti feláramlás -áramlás irányára merőleges domb- és hegyvonulatok okozzák (ember alkotta építmények is)
-levegő talajközeli súrlódása és egyenlőtlen hőmérsékleti eloszlása levegőrészek örvénylő mozgása levegőrészek leválnak a jelenség: turbulencia -akadályok környezetében is -meleg talaj felett hideg levegő nyomul
Domborzat hatása a levegő áramlására
3. különböző hőmérsékletű és sűrűségű levegőtömegek találkozása -sűrűbb hideg és kisebb sűrűségű meleg lása lejtős határfelületen
meleg feláram-
-gyorsabb hideg meleg alá ékelődése -nagyobb kiterjedésű hideg kupola alakú határfelületén leszálló légmozgások, légtömeg belsejében is -két különböző sűrűségű légréteg egymás felett ellentétes irányú mozgás határfelületen hullámmozgás fel- és leáramlási szakaszok
Adiabatikus hőmérséklet változások -függőleges légmozgásokra jellemző: nagy légtömegek változtatják meg helyüket hőcsere csak határrétegben - összes térfogathoz képest elhanyagolható felemelkedés csökken leszálló mozgás
kisebb nyomás
tágulás
nagyobb nyomás
hőenergia
hőenergia nő
1. hőmérséklet és nyomás között összefüggés: kezdőállapot: p*, T*
emelkedés: p, ? T
2.függőleges elmozdulás és hőmérsékletváltozás kapcsolata
Kérdésekre válasz: Poisson-egyenlet – hőmérséklet-nyomás általános gázegyenlet – nyomás-ideális gáz hőm. sztatika alapegyenlete - nyomás-magasság száraz adiabatikus hőmérsékleti grádiens : ~ -1°C/100m -csak telítetlen levegőre érvényes Vízgőzzel telített levegő adiabatikus hőmérsékletváltozása -magasabb hőmérsékleten több, alacsonyabban kevesebb vízgőzt fogad be a levegő -telített levegő emelkedik tágul túltelített kondenzáció cseppfolyós, szilárd hő szabadul fel
hőmérséklet nő: latens hő
nedves adiabatikus hőmérsékleti grádiens: ~ -0,65°C/100m -kisebb
levegő kevésbé hűl
-csak emelkedő légmozgásnál érvényes -ha levegő süllyed
telítetlenné válik
1. nedves, de még nem telített
száraz adiab. hőm.g.
száraz adiabatikus h. g.
2. nedves adiabat.hőm.gr. nem állandó magasabb hőmérsékletű telített levegő több felszabaduló hő kisebb lehűlés alacsony hőmérséklet (nagyobb magasságban) kevesebb felszabaduló hő nagyobb lehűlés : nedves adiabatikus hőm.gr. megközelíti a szárazat, de mindig kisebb marad
3. Süllyedő mozgásoknál száraz adiabatikus hőm. grádiens
n.a.
• bukószél vagy főn sz.a.
sz.a.
• szabad főn: levegő lesiklása hideg légtömeg lejtős felületén
katafront
Adiabatikus változások időjárási hatása - lehűlést okozó adiabatikus változások: függőleges légmozgások, talaj közeli hőmérséklet csökkenését okozzák
csapadékhullás, lejtőszelek (bóra) kihulló csapadék a felhő alatt lévő, kevésbé nedves, telítetlen levegőben párolog nedves adiabatikusan melegszik hidegebb lesz a környező levegőnél hőmérséklet csökkenés esős időben, záporeső környezetében lejtőszél: hegyen átbukó levegő lefelé áramlik adiabatikusan melegszik -ha viszont a hegy luv-oldalán( felszálló) áramló levegő sokkal hidegebb, mint a lee-oldali légtömeg
-melegedést okozó adiabatikus változások: függőleges légmozgások, a talaj közeli hőmérséklet emelkedését okozzák
orográfia okozta főnszelek: lee-oldalon levegő leáramlása során adiabatikusan összenyomódik melegszik és így szárad is: távolodik telítettségi állapotától leáramló levegő melegebb lesz lokális hőmérséklet emelkedés -elsősorban télen és tavasszal fordulnak elő,főként erőteljes nyugati, illetve északi légáramlás esetén
Alpokon átbukó levegő
Északi-Kárpátok
A légkör egyensúlyi állapotai -létrejöhetnek-e, felerősödnek-e a függőleges mozgások? -hogyan következtethetünk kialakulásukra, elmaradásukra? Kiindulási helyzet: légoszlopban tetszőleges magasságban légrészecske, állapotjelzői megegyeznek a környezettel -valóságban gyakori a függőleges menti elmozdulás 1.szilárd vagy stabilis egyensúlyi állapot: emelkedő légrészecske és környezete hőmérséklete különböző, nyomás azonos – lokális hőmérséklet grádiens kisebb, mint az adiabatikus 2.ingatag vagy labilis egyensúlyi állapot: lokális hőmérsékleti grádiens nagyobb,mint az adiabatikus – emelkedéskor nagyobb, süllyedéskor kisebb nyomású légrészbe ér kezdeti helyről gyorsulva távozik
3. semleges vagy indifferens egyensúlyi helyzet: függőlegesen elmozduló légrész mindig azonos sűrűségű környezetben van bármely szinten megmarad
egyensúlyi helyzetek időjárási folyamatokat alakítanak - ingatag állapot, tartós fennállása:felhő- és csap.képződ. 1. talajfelszín erős nappali felmelegedésekor tavasztól őszig gyakori felhők
lokális grádiens nő
gomoly-
2. magasabb légrétegben hideg légtömeg beáramlása lehűlés nagyobb hőmérsékletkülönbség lokális grádiens nő nagy magasságig labilis egyensúly heves záporok
-szilárd állapot: spontán feláramlás nincs felhők nem keletkeznek talajközeli szennyező anyagok helyükön maradnak, felhalmozódnak szélsőséges helyzetek: hőmérséklet a magassággal nem vált. izotermia hőmérséklet magassággal emelkedik: inverzió - erős talajmenti lehűlés – főleg havas felszínen - magasabban leszálló légmozgások felmelegedést okoznak - hideg tengeráramlásoknál
inverziós rétegekben feláramlás nincs
gyakori ködképződés
