OBLAKY SRÁŽKY MĚŘENÍ VYHODNOCENÍ

OBLAKY SRÁŽKY MĚŘENÍ VYHODNOCENÍ

Atmosféra = plynný obal Země důležitý pro transport vody Suchý vzduch směs plynů O3 důležitý pro zachycení UV záření CO2 a vodní pára zachycuje odražené záření vede ke zvýšení teploty

plyn

objemový podíl

Dusík

78,084%

Kyslík

20,946%

Argon

0,934%

CO2

0,035%

Neon

0,00182%

Helium

0,000524%

Metan

0,00017%

Krypton

0,00014%

Vodík

0,000055%

Atmosféra

   





troposféra stratosféra mezosféra termosféra

Hranice mezi těmito vrstvami jsou nazývány tropopauza, stratopauza a mezopauza. Průměrná teplota atmosféry u povrchu země je 14 °C.

Rosný bod   



Množství vody ve vzduchu závisí na teplotě. Čím je teplota vyšší, tím více vodní páry může vzduch obsahovat. Nasycený stav  voda může za přítomnosti kondenzačních jader kondenzovat. Teplota, při které vodní pára začíná kondenzovat se nazývá rosný bod.

Vzduch obsahuje 10,7 cm3 vodní páry v 1 m3 - rosný bod je 11,4°C - relativní vlhkost je 100 %

Teplota stoupne na 24,2°C (stejný obsah páry) - relativní vlhkost klesne na 50 % - vzhledem k 21,4 cm3

Klasifikace oblaků Angličan Luke Howard v roce 1803 provedl první klasifikaci oblaků na základě jejich tvarů – latinsky    

Cumulus – hustý oblak nízkého a středního patra Stratus – vrstva – rozlehlá oblačná pásma Cirrus –řasa – vysoké chomáčkovité oblaky Nimbus – dešťové oblaky

Výhodou je, že se dají tyto názvy kombinovat.

Názvosloví oblaků Oblaky vysokého patra – 7 - 11 km cirroOblaky středního patra – 2 - 7 km altoOblaky nízkého patra – pod 2 000 m • Nemají předponu – označují se stratus (vrstevnatý oblak) a cumulus (kupa) Nimbus – dešťový Kombinace názvů Altostratus – vrstevnatý oblak středního patra Cirrocumulus – oblak vysokého patra, tvar kupy Cumulonimbus – zasahuje od nízkého až do vysokého patra – bouřkový mrak – může zasahovat až do stratosféry Nimbostratus – dešťový vrstevnatý oblak nízkého patra

Oblaky nízkého patra Neprší z něj, občas mrholí. Je totožný s mlhou , která je vyvýšena nad povrch. Výška do 1,5 km.

Stratocumulus - Sc Vypadávají z něj srážky, ale jen malé intenzity.

Dešťový mrak

STRATUS – St NIMBOSTRATUS - Ns

Stratocumulus mamma

foto: Roman Maňák, A.S.S.

Oblaky nízkého patra

CUMULUS – Cu

Oblaky středního patra Výška 2 - 6 km. Jedná se většinou o přímý nástup teplé fronty.

Výška 1,5 - 7 km. V létě mohou signalizovat možnou bouřku, nebo příchod studené fronty. Zpravidla však v závěru pěkného dne dochází k jejich rozpadu

Oblaky vysokého patra Předzvěst příchodu teplé fronty Nevypadávají z něj srážky

Cirrus - Ci

Oblaky vysokého patra Předzvěst příchodu teplé fronty Nevypadávají z něj srážky

Předzvěst příchodu studené fronty

Cumulonimbus - Cb

Vývojový cyklus bouřky

Vznik oblaků Kondenzace - nad zemí  mlha - ve vyšších sférách  oblak, oblaky Rosný bod - kondenzační hladina – se mění podle množství vodní páry

konvekční (radiační)

frontální

orografické

Frontální srážky Vzduchová masa – velká část vzduchu, který má přibližně konstantní fyzikální vlastnosti Frontální zóna – přechodná oblast - plocha mezi jednotlivými vzduchovými masami (délka několik tisíc km, šířka 200 – 500 km – někdy jen 1-2 km)

Fronta – ostrá hranice mezi jednotlivými vzduchovými masami - teplá - studená

Teplá fronta Mohutná vrstevnatá oblačnost – trvalejší srážky Za frontou se otepluje

Studená fronta Vysoká kupovitá oblačnost – přeháňky, bouřky – intenzivnější Za frontou se ochlazuje

Orografické srážky  

Rychlý postup po svahu  déšť, sníh Pomalý postup po svahu  orografická mlha

Atmosférické srážky 

Atmosférické srážky (hydrometeory) vznikají kondenzací ve vzduchu obsažených par.



Tento jev probíhá na povrchu těles, rostlin, země, hlavně pak v atmosféře.



Podle skupenství rozlišujeme srážky kapalné a pevné



Podle způsobu a místa vzniku lze srážky rozdělit na



vertikální, vznikající ve volné atmosféře a podle právě existujících meteorologických podmínek z ní vypadávají jako déšť, sníh, kroupy apod. a



horizontální , které se tvoří kondenzací vodních par bezprostředně na povrchu země nebo na předmětech, rostlinách apod.( rosa, jinovatka, ledovka atd.),

Vertikální srážky V oblaku vznikají vlivem kondenzace na tzv. kondenzačních jádrech vodní kapky a ledové krystalky, které vlivem zemské tíže po dosažení určité velikosti vypadávají.

Déšť = srážky, které dopadají na zem v kapalném stavu Vypadává z oblaků – Nimbostratus a Cumulonimbus Někdy se mohou ještě před dopadem na zem vypařit  virga

Podle velikosti kapek – mrholení -   0,5 mm podle dohlednosti - slabé - střední - silné

- déšť -  = 0, 5 – 8 mm Podle intenzity

- slabý - 1 mm/hod - mírný - 1 – 5 mm/hod - silný - 5 – 10 mm/hod - prudký - 10 – 15 mm/hod - liják - 15 – 23 mm/hod - přívalový - 23 – 58 mm/hod - průtrž - nad 58 mm/hod

Pokrývá velké území a způsobuje trvalé srážky x

Přeháňky

- vypadávají z kupovitých mraků – cumulů - místní výskyt - krátké trvání - někdy spojeny s bouřkami

Kroupy nejničivější atmosférické srážky  doprovázejí silné bouřky Přechlazené kapky cirkulují v cumulonimbu Vytvářejí vrstvy ledu - čirý - neprůhledný 

Tvar není kulovitý Velikost 5 – 50 mm (v r.1970 v Kansasu až velikost grapefruitu)

Zmrzlý déšť, ledovka, náledí Zmrzlý déšť - déšť padá vzduchem, který má teplotu výrazně pod bodem mrazu Déšť dopadne na promrzlý povrch, kde se kapky rozlijí a zmrznou  mrznoucí déšť, ledovka Náledí – voda, která je na povrchu země, následně zmrzne

Sníh - tvoří se ve střední a horní troposféře při teplotách výrazně pod bodem mrazu - vodní pára krystalizuje přímo v mraku na pevných částicích na ledové krystalky – šesterečná soustava – William Bentley - jednotlivé krystalka se spojují ve sněhové vločky a padají k zemi

Závislost na teplotě, větru a vlhkosti  hluboko pod 0 °C – prašan  kolem 0 °C – velké vločky, ulpívají na předmětech  silný vítr – závěje, sněhové jazyky  na horách - laviny

Horizontální srážky 

tvoří se kondenzací vodních par bezprostředně na povrchu země nebo na předmětech, rostlinách apod. - rosa - jíní - námraza - jinovatka - náledí x ledovka - mlha x kouřmo

Rosa 

Ideální podmínkou vzniku  je klidná a jasná noc  vysoká vlhkost ve vrstvě těsně nad zemí a  nízká vlhkost nad touto vrstvou Zemský povrch vyzařuje většinu tepla, které pohltil během dne, ochladí se a voda v nadzemní vrstvě zkondenzuje na povrchu země nebo v jeho těsné blízkosti.



Podobně vzniká i mlha, ale pro její vznik je zapotřebí silnější vrstva vlhkého vzduchu.

Rosa může být bez mlhy, mlha bez rosy ne. Kapičky rosy na povrchu snadno splývají a mohou vytvořit vrstvičku vody - v pouštích – důležitý zdroj vláhy. Zmrzlá rosa – teplota klesne pod bod mrazu a zkondenzovaná voda – rosa zmrzne

Námraza a jinovatka •

Námraza - krystalický led usazený na povrchu země, předmětů,… - podmínky vzniku - mráz - mlha - silný vítr http://kotrla.com/pmpro/2003/12/namraza/

•

Jinovatka - bílé zmrzlé krystalky ve tvaru jehliček nebo visících vláken - podmínky vzniku - mráz (pod – 8 °C) - mlha - bezvětří

Jíní Vzniká podobně jako námraza, ale ne z mlhy. Povrch je tak podchlazený, že krystalky ledu krystalizují přímo z plynné fáze. Může být ve větší vrstvě, takže může být považováno za sníh.

Mlha Mlha je ve skutečnosti oblak, který se utvořil u zemského povrchu. Výsledek kondenzace. Je-li dohlednost větší než 1 km = k o u ř m o Podle faktorů působících na vznik mlhy :  radiační  advekční  svahová  údolní  z vypařování

Vzniká jako důsledek radiačního ochlazení země za jasné noci, kdy nejsou mraky, které by vyzářené teplo odrážely zpět. Většinou nehybná, 1 – 300 m

Advekční mlha Podobná jako radiační, ale je vodorovně pohyblivá. Mořské mlhy – přesun studeného vzduchu (z pevniny) nad teplý a vlhký povrch (nad mořem) Přímořské mlhy – přesun teplého a vlhkého vzduchu (z moře) nad studený povrch (pevniny)

Svahová mlha 

Vlhký vzduch stoupá po svahu, dosáhne kondenzační hladiny.



Pohyb vzduchové masy je pomalejší než při vzniku orografických srážek.



Vyskytuje se v horách v blízkosti moře



Rozpouští se působením slunce  mlhový stratus

Stratus z mlhy Zvedání a rozpouštění mlhy působením slunečního záření.

Údolní mlha -

ochlazený vzduch stéká po úbočí dolů dojde ke kondenzaci mlha zaplní celé údolí až 300 m vysoká pokud nesvítí slunce může vydržet celý den – bývá dost vytrvalá

Mlha z vypařování  

na podzim nad rybníky a řekami voda se vypařuje z teplejší vodní hladiny a kondenzuje v chladnějším vzduchu, který proudí nad vodní hladinu z chladnoucí pevniny

Měření množství srážek -

srážkové úhrny měříme v síti srážkoměrných stanic

Používají se 1. Srážkoměr – měří množství spadlých srážek 2. Dešťoměr – ombrograf – měří časový průběh dešťových srážek 3. Totalizátor – na těžko přístupných místech měří množství srážek za delší časové období (1/4 roku i déle)

Srážkoměr

h = 50 cm, P = 500 cm2

2l 1 dílek = 1/10 mm Odečítá se v 7 h. ráno

Dešťoměr – ombrograf – časový průběh srážek

Totalizátor

Měření sněhových srážek Tloušťka sněhové pokrývky

Váhový sněhoměr

hustota sněhu m sn m sn  s  S  h Vsn

Výška nově napadaného sněhu Pomocí destičky min. 30 x 30 cm

Měření hustoty sněhu váhovým sněhoměrem

Měření hustoty sněhu váhovým sněhoměrem

Měření sněhových srážek Vodní hodnota sněhu je poměr objemu vody z rozpuštěného sněhu k jeho původnímu objemu

 sn  

  



Vv Vsn

množství vody obsažené ve sněhu, které vznikne jeho úplným rozpuštěním (v mm vodního sloupce) souvislá sněhová pokrývka alespoň 4 cm měří se v 7 hod. v pondělí srážkoměrem (rezervní vnější nádobou a skleněnou odměrkou  v%  bezrozměrná hodnota váhovým sněhoměrem  jako hustota g/cm3

Čistý prašan Ulehlý sníh Firn Firnový led Ledovec

0,1 0,15 – 0,2 0,5 0,89 0,9

Sněhoměrné snímky 

předpověď množství vody ve sněhu

Malá povodí 



tloušťku sněhu + vodní hodnotu v charakteristických bodech 5 – 10 měření výšky sněhu v blízkosti bodu měření vodní hodnoty

Velká povodí 



po vrstevnicích (zohlednit zalesněné x nezalesněné, návětrná strana x srážkový stín,.. sestrojení izolinií výšky sněhu – určení průměrné výšky sněhu na povodí a množství vody ve sněhu obsažené

Radiolokační stanice 



Déšť a sníh rozptylují radiové signály, takže když vysílačem vysíláme radiové pulsy a přijímačem měříme jaká část signálu se vrátila, získáme obraz prostorového rozložení intenzity srážek. Dlouhodobý odhad množství srážek – chyba až 100 %.

Radarové stanice

Družice Krouží kolem Země a pořizují standardní fotky a IR snímky, které měří teplotu oblačných vrcholků a sestavují teplotní profil atmosféry.

Hodnocení množství srážek Srážková výška Hs (mm) tloušťka vrstvy vody, která by se vytvořila z deště na dané ploše bez odtoku, vsaku a výparu. Srážkový úhrn (mm) tloušťka vrstvy vody, která by se vytvořila z deště v 1 bodě (srážkoměrné stanici) 1 mm 1 m2 = 1 l 1 ha = 10 m3 1 km2 = 1 000 m3 U dešťů je kromě úhrnu účelné měřit také dobu jeho trvání (t) Podíl úhrnu a trvání nám dává další, velmi významnou charakteristiku deště – jeho intenzitu (mm/min) i = dHs/dt Jestliže množství deště vyjádříme v l/(s.ha) K = 166,67

vydatnost deště q = i . K

Časové rozdělení srážek 



Nejdůležitější srážkové charakteristiky  srážkové úhrny za dny, měsíce, roky  průměrné dlouhodobé úhrny roční (pro ČR 410 – 1700 mm) nebo v jednotlivých měsících  počty dnů se srážkami v jednotlivých měsících, maxima, minima  údaje o vydatnosti dešťů Sněhové srážky  průměrný začátek prvního sněžení  průměrný konec posledního sněžení  počet dní se sněhovou pokrývkou  počet dní se sněžením  výška nově napadlého sněhu  max. výška sněhové pokrývky  ……

Časové rozdělení srážek Průměrný denní déšť  celkový úhrn v měsíci / počet dní se srážkami Pravděpodobnost deště Pd  počet dní se srážkami / celkový počet dní v měsíci 15 dní se srážkami během června – 15/30 = 0,5 = 50 %

(u nás největší květen – červenec, nejmenší na podzim)

Hustota deště 1 / Pd  kolik dní připadá na 1 den s deštěm 15 dní se srážkami během června – Pd = 0,5 → 1/0,5 = 2

Časové rozdělení srážek 

Srážkové úhrny ovlivňují  denní doba – u nás ráno a odpoledne nejvíc v noci a před polednem nejméně 

roční období – u nás nejvíce srážek IV.- IX. (2/3 celoročního úhrnu

srážek)  rovníkový typ – max. IV a XI, min. VII a I  subtropy – max. v zimě a suchá léta  mírný pás  



přímořské oblasti – rovnoměrné rozdělení vnitrozemské oblasti – převládající srážky v letním období

Průměrné měsíční úhrny – počítány z delší řady let  časové rozdělení srážek během roku – srážková sezóna

Určení srážkové sezóny

Průměrný měsíční úhrn 55,7 mm Např. leden 42 mm je 75 % průměrného měsíčního úhrnu ( 42/0,557) Přepočteno na měsíční úhrn 75/12 = 6,28

Plošně rozdělení srážek 

Srážkové úhrny ovlivňují  zeměpisná poloha → průměrný roční srážkový úhrn  rovník 2000 mm, ostrovy Tichého oceánu 5000 – 6000 mm  na S a J srážky klesají – max. 500 mm (nejméně na 15 – 30o s. a j.z.š. – většina pouští)  mírný pás – více srážek vlivem frontálních systémů (500 – 1000 mm)  polární oblasti - úhrny opět klesají – 300 mm   

nadmořská výška exponovanost území – návětrná strana x srážkový stín převládající větry

Průměrný roční počet srážkových dní s úhrnem nad 10 mm

Průměrný sezónní počet dní se sněžením

průměrná intenzita Hs/t = tg 

Hs – celkový úhrn deště t – trvání deště vznikne spojením prvního a posledního bodu ombrogramu

okamžitá intenzita

–

směrnice

ombrogramu

periodicita p=N/R N – počet dešťů s dosaženou intenzitou R – počet let pozorování udává, kolikrát je určitá velikost intenzity dosažena nebo překročena v dlouhodobém průměru jednou za 1 rok

tečny

v

daném

bodu

násobné deště n – násobnost deště

a 1 n 2

a – počet inflexních bodů

Křivka náhradních dešťů Intenzita lijáku je f(t,p). Vztahy mezi intenzitou, dobou trvání a periodicitou získáme rozborem ombrogramu) jednoduchý reálný déšť

it1  i=konst

h1 t1

it1 2 

h1  h2 t1  t2

náhradní déšť

pro déšť s n dešťovými oddíly získáme 2n-1 intenzit pro 4 dešťové oddíly – 7 intenzit

h1 h1+h2 h1+h3 h1+h2+h3 h2+h4 h1+h2+h4 h1+h2+h3+h4

Vztah mezi i a t pro danou periodicitu vyjádřený vzorci LINDLEY

i

A t

α – exponent konstantní pro určité, i rozsáhlé, oblasti A – konst.

logaritmování

log i  log A   log t nevyhovuje pro krátké doby trvání přímka

A, α

b – parametr pro t < 10 min

i

A

t  b 



Vztah mezi i, t a p deště zpracujeme ombrogramy za delší dobu (10 let) – čáry intenzit stejné periodicity Na milimetrový papír p=N/R -osa x – trvání dešťových oddílů p-periodicita N-počet dešťů -osa y – odpovídající intenzity R-období

-získáme

tak pro jednotlivé doby trvání (např. 5 minut) řadu intenzit různé velikosti

-p

= 0,1 – největší intenzity bylo dosaženo 1krát za 10 let

Plošné rozdělení deště Frühling maximum v centru plochy imax i klesá od centra k okraji přibližně podle paraboly (3 000 m od centra je i = imax/2 L – vzdálenost od centra 







iL = imax . Ψ (součinitel vlivu ψ = istř/imax )



Ψ = 1 – 0,005 √L

Specht  Ψ = 12√1/F F – plocha povodí F < 1 km2 = 5 – 10 km2 = 15 – 20 km2

ψ=1 ψ = 0,9 – 0,8 ψ = 0,8 – 0,7

Reinhold – vyjadřuje nejlépe naše podmínky  vypočítaná intenzita v bodě se snižuje  o5% F ≤ 10 km2  o 10 % F ≤ 25 km2

Určení srážkové výšky na povodí Plošné rozdělení srážek – izohyety – čáry spojující místa se stejnými srážkovými úhrny Měříme na srážkoměrných stanicích Způsoby výpočtu pro celé povodí  Metoda čtvercové sítě  Metoda polygonů (Thiessenova)  Metoda izohyet  Metoda hyetografické křivky

Určení srážkové výšky na povodí 

Metoda čtvercové sítě

n

Hs 

h

i

i

n

Určení srážkové výšky na povodí 

Metoda polygonů (Thiessenova)

h p  p i

Hs

i

i

i

i



h p i

i

F

i

Určení srážkové výšky na povodí 

Metoda izohyet  Plošné rozdělení srážek v určité oblasti lze názorně zobrazit izohyetami.  Jsou to čáry spojující na mapě místa se stejnými srážkovými úhrny.

1     h h i  2 i 1 i  pi Hs  F

Určení průměrné srážkové výšky na povodí 

Metoda hyetografické křivky – grafický způsob

Volba metody výpočtu 







Závisí  reliéfu – jak je terén členitý  hustotě sítě stanic  požadované přesnosti Členitý terén  metody používající metodu izohyet pomocí vrstevnic – zákonitost růstu srážek s nadmořskou výškou Méně členitý terén  metoda polygonů – v těchto podmínkách podobné výsledky jako použití metody izohyet Málo členitý terén s dostatečnou sítí srážkoměrných stanic  metoda čtvercová

Odtok (l.s-1)

Q  F  q 

odteklé množství (l)

O  F  H s 

F – velikost odvodňované plochy (ha) q – vydatnost deště l/(s.ha) Hs – srážková výška (mm) ψ – součinitel odtoku

ψ závisí na – -

charakteru povrchu (střecha, dlažba, půda, pole, les)

propustnosti povrchu sklonu (‰) – roste se zvyšováním sklonu

Velikost ψ v závislosti na propustnosti a sklonu terénu (pro orientační výpočet stokové sítě) hodnoty platí pro středně propustný terén, pro propustný terén se hodnoty o 10 % zmenšují, pro méně propustný terén se o 10 % zvětšují