Rychlost větru je určena stupnicí. Bouře, vichřice, vichřice, jejich charakteristiky, škodlivé faktory
V mnoha oblastech planety pokračuje nesnesitelné abnormální teplo. Připravují se nové teplotní rekordy. Lesní požáry zabírají oblasti, které dosud nebyly zasaženy. Podle vědců zažije planeta během příštích 5 let zvýšené teploty vzduchu a v oceánu může podobný trend trvat ještě déle. Jak globální oteplování ovlivňuje Velký bariérový útes?
Teplo! Jaké jsou důvody? Abnormální počasí! Co se teď děje na Zemi? Vědci poznamenávají, že klimatické události na planetě jsou cyklické a opakují se podle různých zdrojů každých 9–13 000 let.
Klimatologové už kvůli velkému množství anomálií nemají čas předpovídat počasí.
Rossby mává. Jejich významný vliv na klima planety. Proč se Rossbyho vlny v posledních letech změnily? Názor vědců. Podívejte se na program „Klimatizace. Vydání 107" na ALLATRA TV.
Nesnesitelné vedro pokračuje v mnoha oblastech planety. Připravují se nové teplotní rekordy. Lesní požáry zabírají oblasti, které dosud nebyly zasaženy. Přitom v jiných oblastech Země jsou pod vodou celá města a regiony a velké kroupy drtí úrodu na polích.
Podle předpovědí klimatologů Floriana Sevelleho z univerzity ve francouzském Brestu a Siebrena Drijfhouta z Nizozemského meteorologického institutu zažije planeta během příštích 5 let zvýšené teploty vzduchu a v oceánu může tento trend trvat ještě déle. Ukázal to výsledek modelování pomocí nové metody pro výpočet výkyvů klimatu.
Jedním z důsledků globálního oteplování jsou takzvané „extrémní povětrnostní jevy“ – období abnormálního vedra v zimě nebo chladu v létě, vlny veder, týdny vydatných dešťů, sucha a další jevy spojené s netypickým počasím. Některé z nejvýraznějších příkladů takových jevů jsou letní vedra v Rusku v roce 2010 nebo povodně v Krymsku v roce 2012, o kterých jsme hovořili v minulém vydání Climate Control.
Jednou z příčin nastoleného abnormálního vedra jsou velké vzdušné proudy vanoucí od západu na východ ve výšce 8 až 11 km nad zemí, tzv. Jet Stream neboli vysokohorské tryskové proudy.
Jak řekl Dann Mitchell, docent na univerzitě v Bristolu pro britskou publikaci The Guardian, v roce 2018 byly tyto proudy extrémně oslabené, takže oblasti vysokého tlaku setrvávají na jednom místě po dlouhou dobu.
Odborníci poznamenávají, že tlaková výše (tlaková výše) nad severní Evropou blokuje pohyb vzdušných mas a to má významný dopad na počasí.
Tyto atmosférické změny vedly ke zvýšení teploty mořského povrchu v severním Atlantiku. Anomální ohřev vod Světového oceánu v roce 2018 způsobil odstavení jednoho z reaktorů v největší švédské jaderné elektrárně Ringhals. Odstávka byla způsobena extrémním zvýšením teploty Baltského moře, protože voda ohřátá na 25 ℃ není schopna řádně ochladit reaktory.
A u pobřeží Floridy ve Spojených státech je pozorován největší květ řas za poslední desetiletí. Květy fytoplanktonu, které dodávají vodě červenou barvu, jsou stimulovány vysokou teplotou vody a vedou ke snížení množství kyslíku ve vodě. Tento jev zvaný „Rudý příliv“ způsobuje masovou smrt živých organismů udušením. Letos kvůli nedostatku kyslíku hynou ryby v takovém množství, že pokrývají pobřežní oblasti jako souvislý koberec. Letošní Red Tide byl následován rozkvětem sinic podél pobřeží Floridy, který produkuje toxiny, které mohou poškodit lidi a zvířata, včetně otrav, udušení a závažných alergických reakcí. To dále zhoršilo katastrofu jak pro faunu Mexického zálivu, tak pro lidi, kteří tam plavou. Zajímavé je, že podobné květy sinic jsou pozorovány v Baltském moři.
A další katastrofální důsledek rostoucích teplot je již několik let pozorován v Austrálii. Jak se oceán otepluje, Velký bariérový útes rychle eroduje. Odborníci uvádějí, že přibližně za 2 roky zemřela asi polovina útesu. Bod, ze kterého není návratu, byl překonán a již není možné zastavit proces ničení. Podle vědců bude do roku 2030 zničeno 60 % všech útesů na planetě a do roku 2050 už nezbudou vůbec žádné. Útesy jsou citlivé na teplotu vody a jak se zvyšuje, začnou se barvit a hroutit se. Útesy jsou však důležitou součástí oceánského ekosystému; je s nimi spojen životní cyklus 25 % ryb. Útesy navíc chrání pobřeží před mořskými vlnami a zabraňují erozi půdy. Zmizení útesů povede k nevyhnutelným změnám v celém oceánském ekosystému.
Extrémní počasí a klimatické jevy, jako je sucho, silné deště a vlny veder, jsou přirozenou součástí klimatického systému Země. V případě stability klimatu při extrémních teplotách, ke kterým dochází v určitém časovém období, biosféra neutrpí, protože bude mít čas aklimatizovat se na relativně malé odchylky v klimatické situaci. Jak se však celé klima na planetě mění, mohou tyto teplotní extrémy daleko přesahovat již známé extrémy. To vede především ke zranitelnosti lidské společnosti tváří v tvář povětrnostním a klimatickým jevům. Podle IV. hodnotící zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu budou některé jevy počasí a klimatu v průběhu 21. století stále častější.
Již nyní můžeme pozorovat nárůst těchto jevů. Například na základě předběžné analýzy byla průměrná roční teplota v roce 2017 pro Spojené státy 54,6 °F, což je 2,6 stupně nad průměrem 20. století. Byl to 3. nejteplejší rok od roku 1895, po letech 2012 (55,3 °F) a 2016 (54,9 °F), a 21. rok po sobě teplejší, než je průměr ve Spojených státech (1997 až 2017).
Americký index klimatických extrémů za rok 2017 byl více než dvojnásobkem průměru a za svou 108letou historii se umístil na druhém místě ve výroční studii USCEI.
A tento graf ukazuje statistiky ročních anomálií globálních teplot zemského a oceánského povrchu od roku 1880 do roku 2017 na základě teplotní odchylky od průměru 20. století. V roce 2017 byly povrchové teploty pevniny a oceánu přibližně o 0,84 ℃ nad průměrem.
Vědci varují, že krátkodobé vlny veder budou v důsledku klimatických změn častější a intenzivnější, přičemž globální oteplování je uváděno jako jeden z hlavních důvodů této změny. Co se ale skrývá za touto vágní a známou formulací? Co způsobuje samotné globální oteplování? V tomto čísle se podíváme na fenomén, který významně přispívá k utváření planetárního klimatu. Budeme mluvit o Rossbyho vlnách.
V roce 2013 izraelští vědci ukázali, že teplota a vítr na planetě nejsou chaotické, ale pohybují se podle Rossbyho vln. To naznačuje, že Rossbyho vlny jsou jedním z klíčových faktorů při tvorbě klimatu. Jsou to velmi dlouhé vlny, které se táhnou stovky a dokonce tisíce kilometrů. V atmosféře vznikají vlivem rozdílu teplot mezi subpolárními a tropickými zeměpisnými šířkami pod vlivem Coriolisovy síly. Jedním z projevů Rossbyho vln v atmosféře je vznik cyklón a anticyklon.
Cyklony jsou oblasti nízkého tlaku, které přinášejí větry, bouřky a přeháňky. Anticyklóny jsou oblasti vysokého tlaku, které vytvářejí jasné, polojasné počasí, horké nebo studené v závislosti na ročním období.
Charakteristiky Rossbyho vln závisí na mnoha faktorech. Jak již bylo zmíněno dříve, vznikají kvůli rozdílu teplot mezi tropy a polární zónou. Ledovce tají rychleji a jejich plocha se zmenšuje, což vede k ještě větší absorpci slunečního tepla. Teploty v polárních šířkách rostou rychleji než na rovníku. V souladu s tím se Rossbyho vlny mění.
Rossbyho vlny existují, protože existuje Coriolisova síla, která působí na všechna tělesa pohybující se podél rotujícího objektu, v našem případě Země. Například vzdušné proudy se na severní polokouli mírně odchylují doprava a na jižní polokouli doleva. Při nízkých rychlostech není tato odchylka patrná, ale čím vyšší je rychlost, tím je odchylka výraznější.
Coriolisova síla nastavuje Rossbyho vlny západním směrem. Samotná Coriolisova síla závisí na rychlosti rotace Země kolem její osy. Četné studie, včetně studií od skupin na Durhamské univerzitě, potvrzují pokles rychlosti rotace Země. To mění hodnotu Coriolisovy síly, proto se mění Rossbyho vlny. Možná, že nedávno pozorovaný posun v zónách sucha a deště souvisí právě se zpomalením rychlosti rotace planety.
Kromě atmosféry jsou všude v oceánu pozorovány Rossbyho vlny. Hrají klíčovou roli při formování všech hlavních mořských proudů, jako je Golfský proud, Kuroshio, Západní větrný proud, stejně jako jevy jako El Niño a La Niña. Abychom to shrnuli, Rossbyho vlny mají obrovský vliv na klima planety a závisí na teplotě atmosféry a Coriolisově síle, které se v poslední době změnily v důsledku objektivních procesů v planetárním a astronomickém měřítku.
Změna klimatu je zaznamenána v různých oblastech vědecké činnosti, nejen v klimatologii a meteorologii, ale také v oceánologii, astrofyzice a geofyzice. Vědci poznamenávají, že klimatické události na planetě jsou cyklické a opakují se podle různých zdrojů každých 9–13 000 let. Existuje stále více důkazů, že naše planeta byla opakovaně vystavena globální změně klimatu.
Jaký je důvod tohoto vzoru? Proč se historie opakuje? Příčiny a následky. Jak se můžeme z této situace dostat?
Polkanov Jurij Alekseevič (Fyzik. Struktura signálu, struktura podobná šumu, samoorganizující se systém, jeho stabilita a reorganizace, algoritmy dálkového průzkumu Země. Běloruská státní lékařská univerzita, Katedra lékařské a biologické fyziky, vedoucí laboratoře): V atmosféře, díky vrstvené vrstvené struktuře jsou prakticky vlny Always. Pokud je atmosféra víceméně stabilní, probíhají procesy podobné těm na povrchu, řekněme, oceánu, to znamená, že nějaké vlny vždy existují. Otázkou je, že tamní Rossbyho vlny jsou velmi velké a jsou kompatibilní s planetárními měřítky. Ale tady je celá gradace a pyramida vln, které se vzájemně ovlivňují, a Rossbyho vlny jsou jako špička ledovce. Dva týdny v Murmansku bylo více než 30 ℃. A to je v podmínkách, kdy není noc, zhruba řečeno. Je jasné, že k nějakým dopadům spojeným s lidskou činností již došlo, ale zároveň nelze popřít, že existují určité přírodní cykly. Ovlivňují celkovou situaci a hodnotíme je jako nějak katastrofální. Ale to bylo asi před 10 000 lety. Právě přišel cyklus, jako ten, který zase neznáme. Ale tyto stopy byly například ve starověké Indii. Epos říká, že se stalo něco podobného, včetně jaderných válek. Důsledky jsou sledovány. To znamená, že si myslím, že ano, to nejsou první fakta. Informace jsou, ale jsou v kronikách. Z pohledu meteorologa nebo vulkanologa kroniky nejsou informace a nezajímají je, nehledají. Faktem ale je, že tento řetězec generací, které zaznamenaly tyto informace, je také potřeba sledovat. Otázkou je, jestli si tyto otázky náhodou nepoložíme, no, pak se vše bude opakovat jako v éře. Skončilo to tam špatně a znovu jsme narazili na stejné hrábě.“
Fragment programu „Od ateisty ke svatosti“
Igor Michajlovič Danilov: Existuje někdo, kdo reprezentuje Duchovní svět. A když už jde všechno za hranu, tak... a už není možné se vrátit, když jsou lidé hluší a slepí, je přirozené, že jsou odplaveni.
Polkanov Jurij Alekseevič:Člověk na sobě musí pracovat. Pokud na sobě zapracuje a dá si do pořádku své vnitřní záležitosti, bude mu jasné, co se děje venku. Toto je jeden proces, který nelze oddělit. Jen to znovu ukazuje, že katastrofy budou pokračovat, pokud se lidé nevyřeší. Protřídí se a bude mu jasné, co se takříkajíc děje a proč. Všechny tyhle nápady na Big Data, umělá inteligence - to je nějaká základna, která nám umožní to všechno sledovat pomocí určitých algoritmů a dospět k nějakým závěrům, které už v tak velkém formátu člověk analyzuje a pochopí na úrovni ani logiky , ale pocity a cit, tak tohle je šance pro nás. máme šanci. Kdo má uši, slyš.
Fragment programu „To se blíží.To je příchod»
Igor Michajlovič Danilov: Ve skutečnosti mnoho lidí cítí, co se děje s klimatem, cítí, co se děje se světem jako celkem. A cítí potřebu, která je dnes ve skutečnosti velmi zralá v duchovní formaci, v duchovním rozvoji. Z toho, co se jim říká, nenacházejí odpověď na své vnitřní otázky. A tak se na to lidé snaží přijít sami. A když začnou nacházet, přirozeně se všechny bariéry bortí. To je pravda.
Anna Dubrovskaya: Ano, opravdu, pochopení...
Igor Michajlovič Danilov: To je to, co nyní vidíme. A to nás nemůže nepotěšit, už jen proto, že nám to dává šanci.
Předpovědi o tom, jak se naše klima změní, si často odporují. Co nás čeká: globální oteplování nebo nová doba ledová? Výzkumníci naznačují, že jsou oba, jen v různých měřítcích a v různých časech.
„Moderní klima a přírodní prostředí se nakonec zformovaly v období čtvrtohor – etapy v geologické historii Země, která začala před 2,58 miliony let a pokračuje dodnes etapy, došlo k mohutným zaledněním Nyní žijeme v teplé meziledové době, která se nazývá holocén,“ říká vedoucí laboratoře kenozoické geologie, paleoklimatologie a mineralogických indikátorů klimatu Ústavu geologie a mineralogie SB VaV, doktor v. Geologické a mineralogické vědy, profesor NSU Vladimir Zykin.
Když se objevily první více či méně spolehlivé údaje o klimatu období čtvrtohor, věřilo se, že meziledové éry trvaly pouhých deset tisíc let. Holocenní éra, ve které žijeme, začala přibližně před deseti tisíci lety, takže mnozí badatelé na konci minulého století začali hovořit o přístupu globálního zalednění.
Jejich závěry však byly unáhlené. Faktem je, že střídání velkých glaciálních a interglaciálních ér vysvětluje orbitální teorie vyvinutá srbským badatelem Milutinem Milankovičem ve 20. letech 20. století. Podle ní jsou tyto procesy spojeny se změnami na oběžné dráze Země, když se pohybuje kolem Slunce. Vědec vypočítal změny v orbitálních prvcích a vytvořil přibližný „plán zalednění“ v období čtvrtohor. Milankovičovi následovníci vypočítali, že trvání holocénu by mělo být asi 40 tisíc let. To znamená, že dalších 30 tisíc let může lidstvo klidně spát.
Autoři díla si však nejsou jisti, že za tyto změny mohou pouze lidé. Faktem je, že významné změny v množství CO 2 v atmosféře byly pozorovány v těch dobách, kdy na Zemi neexistoval nejen antropogenní vliv, ale ani lidé. Navíc podle srovnávacích grafů je nárůst teploty o 800 let rychlejší než nárůst koncentrace oxidu uhličitého.
Nárůst CO 2 je zřejmě spojen se zvýšením teploty vody ve Světovém oceánu, což vede k uvolňování oxidu uhličitého z vody a metanu ze spodních sedimentů. To znamená, že zřejmě mluvíme o přirozených příčinách. Odborníci proto vyzývají k pečlivějšímu prostudování této oblasti a „nezjednodušování“ přístupu k pochopení probíhajících globálních změn a jejich obviňování výhradně z lidí.
„Postoj lidstva k problémům změny klimatu dobře odráží obraz Pietera Bruegela staršího „Slepý“, na kterém se šest slepých lidí prochází po útesu,“ uzavírá profesor Zykin.
Zavedení
Problematika klimatických změn přitáhla pozornost mnoha badatelů, jejichž práce byla věnována především sběru a studiu dat o klimatických podmínkách různých epoch. Výzkum v této oblasti obsahuje rozsáhlé materiály o minulých klimatických podmínkách.
Méně výsledků bylo získáno při studiu příčin klimatických změn, i když tyto příčiny byly dlouhodobě předmětem zájmu specialistů pracujících v této oblasti. Kvůli chybějící přesné teorii klimatu a nedostatku speciálních pozorovacích materiálů nezbytných k tomuto účelu vznikly velké potíže s objasněním donedávna nepřekonaných příčin klimatických změn. Nyní neexistuje obecně uznávaný názor na příčiny klimatických změn a výkyvů, a to jak pro moderní dobu, tak pro geologickou minulost.
Mezitím otázka mechanismu změny klimatu nyní nabývá velkého praktického významu, který v poslední době neměla. Bylo zjištěno, že lidská ekonomická činnost začala ovlivňovat globální klimatické podmínky a tento vliv rychle roste. Proto je potřeba vyvinout metody předpovědi změny klimatu, aby se zabránilo zhoršování přírodních podmínek, které je pro člověka nebezpečné.
Je zřejmé, že takové prognózy nelze podložit pouze empirickými materiály o klimatických změnách v minulosti. Tyto materiály lze použít k odhadu budoucích klimatických podmínek extrapolací aktuálně pozorovaných klimatických změn. Tato předpovědní metoda je však vhodná pouze pro velmi omezené časové intervaly kvůli nestabilitě faktorů ovlivňujících klima.
Pro vývoj spolehlivé metody pro predikci budoucího klimatu v podmínkách rostoucího vlivu lidské ekonomické činnosti na atmosférické procesy je nutné využít fyzikální teorii změny klimatu. Dostupné numerické modely meteorologického režimu jsou přitom přibližné a jejich odůvodnění obsahuje značná omezení.
Je zřejmé, že empirické materiály o změně klimatu jsou velmi důležité jak pro konstrukci, tak pro testování přibližných teorií změny klimatu. Obdobná situace nastává při studiu důsledků dopadů na globální klima, jehož realizace je zřejmě v blízké budoucnosti možná.
Účelem této práce je analyzovat podnebí minulosti, moderny a budoucnosti a také problémy regulace klimatu.
K dosažení tohoto cíle jsme formulovali následující úkoly:
Studujte klima minulých období z literárních zdrojů;
Seznámit se s metodami studia a hodnocení současného klimatu a klimatu budoucnosti;
Zvažte prognózy a vyhlídky klimatu v budoucnosti a problémy jeho regulace.
Jako podklady pro práci posloužily monografie a další publikace moderních domácích i zahraničních vědců k tomuto problému.
Podnebí minulosti
Čtvrtohorní období
Charakteristickým rysem posledního (čtvrtohorního) geologického období byla velká proměnlivost klimatických podmínek zejména v mírných a vysokých zeměpisných šířkách. Přírodní podmínky této doby byly ve srovnání s dřívějšími obdobími studovány mnohem podrobněji, ale navzdory přítomnosti mnoha vynikajících úspěchů ve studiu pleistocénu není řada důležitých vzorců přírodních procesů této doby dosud dostatečně známa. . Patří mezi ně zejména datování období ochlazování, která jsou spojena s růstem ledových příkrovů na souši a oceánech. V tomto ohledu se jako nejasná ukazuje otázka celkového trvání pleistocénu, jehož charakteristickým rysem byl vývoj velkých zalednění.
Metody izotopové analýzy, které zahrnují radiokarbonové a draselné-argonové metody, jsou zásadní pro vývoj absolutní chronologie kvartérního období. První z těchto metod dává víceméně spolehlivé výsledky pouze za posledních 40-50 tisíc let, tedy za závěrečnou fázi kvartérního období. Druhá metoda je použitelná pro mnohem delší časové intervaly. Přesnost výsledků jeho použití je však znatelně menší než u radiouhlíkové metody.
Pleistocénu předcházel dlouhý proces ochlazování, zvláště patrný v mírných a vysokých zeměpisných šířkách. Tento proces se urychlil v posledním úseku třetihor - pliocénu, kdy se zjevně objevily první ledové pokrývky v polárních zónách severní a jižní polokoule.
Z paleografických údajů vyplývá, že doba vzniku zalednění v Antarktidě a Arktidě je minimálně několik milionů let. Plocha těchto ledových plátů byla zpočátku relativně malá, ale postupně se objevila tendence k jejich rozšíření do nižších zeměpisných šířek a následnému zmizení. Dobu nástupu systematického kolísání hranic ledových příkrovů je obtížné určit z řady důvodů. Obvykle se věří, že pohyby ledové hranice začaly asi před 700 tisíci lety.
Spolu s tím se často přidává delší časový interval k éře aktivního vývoje velkých zalednění - eopleistocénu, v důsledku čehož se trvání pleistocénu zvyšuje na 1,8 - 2 miliony let.
Celkový počet zalednění byl zjevně poměrně významný, protože se ukázalo, že hlavní ledové epochy vzniklé v minulém století se skládaly z řady teplejších a chladnějších časových intervalů, přičemž posledně jmenované intervaly lze považovat za samostatné glaciální epochy.
Rozsah zalednění různých dob ledových se výrazně lišil. Pozornost si přitom zaslouží názor řady badatelů, že tyto šupiny měly tendenci se zvětšovat, tedy že zalednění na konci pleistocénu byla větší než první čtvrtohorní zalednění.
Nejlépe prozkoumané je poslední zalednění, ke kterému došlo před několika desítkami tisíc let. Během této éry se znatelně zvýšila suchost klimatu.
To může být vysvětleno rozdílným poklesem odpařování z povrchu oceánů v důsledku šíření mořského ledu do nižších zeměpisných šířek. V důsledku toho se snížila intenzita cirkulace vlhkosti a snížilo se množství srážek na pevnině, což bylo ovlivněno nárůstem plochy kontinentů v důsledku odstraňování vody z oceánů, spotřebované při vytváření kontinentálního ledového krytu. . Není pochyb o tom, že během posledního zalednění došlo k obrovskému rozšíření zóny permafrostu. Toto zalednění skončilo před 10 - 15 tisíci lety, což je obvykle považováno za konec pleistocénu a začátek holocénu - éry, během níž lidská činnost začala ovlivňovat přírodní podmínky.
Příčiny změny klimatu
Zvláštní klimatické podmínky kvartérního období zřejmě vznikly obsahem oxidu uhličitého v atmosféře a v důsledku procesu pohybu kontinentů a vzestupu jejich hladin, což vedlo k částečné izolaci Severního ledového oceánu a Severního ledového oceánu. umístění antarktického kontinentu v polární zóně jižní polokoule.
Období čtvrtohor předcházel dlouhý vývoj klimatu v důsledku změn zemského povrchu ve směru zvýšené tepelné zónování, což se projevilo poklesem teploty vzduchu v mírných a vysokých zeměpisných šířkách. V pliocénu začaly být klimatické podmínky ovlivňovány poklesem koncentrace atmosférického oxidu uhličitého, což vedlo ke snížení průměrné globální teploty vzduchu o 2–3 stupně (ve vysokých zeměpisných šířkách o 3–5). Poté se objevily polární ledové příkrovy, jejichž vývoj vedl ke snížení průměrné globální teploty.
Ve srovnání se změnami astronomických faktorů měly všechny ostatní příčiny zřejmě menší vliv na výkyvy klimatu ve čtvrtohorách.
Předkvartérní čas
Jak se vzdalujeme naší době, množství informací o klimatických podmínkách minulosti ubývá a potíže s interpretací těchto informací narůstají. Nejspolehlivější informace o podnebích dávné minulosti máme z údajů o nepřetržité existenci živých organismů na naší planetě. Je nepravděpodobné, že by existovaly mimo úzký teplotní rozsah, od 0 do 50 stupňů C, což v naší době omezuje aktivní život většiny živočichů a rostlin. Na tomto základě si můžeme myslet, že teplota zemského povrchu, spodní vrstvy vzduchu a horní vrstvy vodních útvarů nepřekročila stanovené limity. Skutečné výkyvy průměrné teploty zemského povrchu v dlouhých časových intervalech byly menší než stanovený teplotní rozsah a nepřesáhly několik stupňů za desítky milionů let.
Z toho můžeme usoudit, že je obtížné studovat změny v tepelném režimu Země v minulosti pomocí empirických dat, protože chyby při určování teploty, jak analýzou izotopového složení, tak jinými v současnosti známými metodami, nejsou obvykle menší. než několik stupňů.
Další obtíž při studiu minulých podnebí je způsobena nejistotou polohy různých regionů ve vztahu k pólům v důsledku pohybu kontinentů a možnosti pohybu pólů.
Klimatické podmínky druhohor a třetihor byly charakterizovány dvěma hlavními vzory:
Během této doby byla průměrná teplota vzduchu u zemského povrchu výrazně vyšší než dnes, zejména ve vysokých zeměpisných šířkách. V souladu s tím byl rozdíl teplot vzduchu mezi rovníkem a póly mnohem menší než dnes;
Po většinu sledovaného období převládal klesající trend teploty vzduchu, zejména ve vysokých zeměpisných šířkách.
Tyto vzorce se vysvětlují změnami obsahu oxidu uhličitého v atmosféře a změnami polohy kontinentů. Vyšší koncentrace oxidu uhličitého zajistila zvýšení průměrné teploty vzduchu o cca 5 stupňů oproti moderním podmínkám. Nízká hladina kontinentů zvýšila intenzitu poledníkové výměny tepla v oceánech, což zvýšilo teplotu vzduchu v mírných a vysokých zeměpisných šířkách.
Vítr je pohyb vzduchu ve vodorovném směru po zemském povrchu. Jakým směrem fouká, závisí na rozložení tlakových zón v atmosféře planety. Článek pojednává o problémech souvisejících s rychlostí a směrem větru.
Možná, že vzácným jevem v přírodě bude absolutně klidné počasí, protože neustále cítíte, že fouká lehký vánek. Od pradávna se lidstvo zajímalo o směr pohybu vzduchu, proto byla vynalezena tzv. korouhvička neboli sasanka. Zařízení je ukazatel, který se volně otáčí na svislé ose pod vlivem větru. Ukazuje mu směrem. Pokud určíte bod na horizontu, odkud vítr vane, pak čára nakreslená mezi tímto bodem a pozorovatelem ukáže směr pohybu vzduchu.
Aby pozorovatel mohl předat informace o větru dalším lidem, používají se pojmy jako sever, jih, východ, západ a různé jejich kombinace. Protože souhrn všech směrů tvoří kruh, je slovní formulace také duplikována odpovídající hodnotou ve stupních. Například severní vítr znamená 0 o (modrá střelka kompasu ukazuje přesně na sever).
Koncept větrné růžice
Když už mluvíme o směru a rychlosti pohybu vzdušných mas, je třeba říci několik slov o větrné růžici. Je to kruh s čarami, které ukazují, jak se pohybují proudy vzduchu. První zmínky o tomto symbolu byly nalezeny v knihách latinského filozofa Plinia Staršího.
Celý kruh odrážející možné horizontální směry dopředného pohybu vzduchu na větrné růžici je rozdělen na 32 částí. Hlavní jsou sever (0 o nebo 360 o), jih (180 o), východ (90 o) a západ (270 o). Výsledné čtyři laloky kruhu se dále dělí na severozápad (315 o), severovýchod (45 o), jihozápad (225 o) a jihovýchod (135 o). Výsledných 8 částí kruhu je opět rozděleno na polovinu, což tvoří další čáry na růžici kompasu. Protože výsledkem je 32 čar, úhlová vzdálenost mezi nimi je 11,25 o (360 o /32).
Všimněte si, že charakteristickým rysem růžice kompasu je obrázek fleur-de-lis umístěný nad ikonou severu (N).
Odkud vítr vane?
K horizontálním pohybům velkých vzduchových hmot dochází vždy z oblastí vysokého tlaku do oblastí s nižší hustotou vzduchu. Zároveň můžete odpovědět na otázku, jaká je rychlost větru, studiem umístění izobar na geografické mapě, tedy širokých čar, ve kterých je tlak vzduchu konstantní. Rychlost a směr pohybu vzdušných hmot je určen dvěma hlavními faktory:
- Vítr vždy vane z oblastí, kde je tlaková výše, do oblastí pokrytých cyklónou. To lze pochopit, pokud si pamatujeme, že v prvním případě mluvíme o zónách vysokého tlaku a ve druhém případě o nízkém tlaku.
- Rychlost větru je přímo úměrná vzdálenosti, která odděluje dvě sousední izobary. Čím větší je tato vzdálenost, tím slabší bude tlakový rozdíl pociťovat (v matematice se říká gradient), což znamená, že dopředný pohyb vzduchu bude pomalejší než v případě malých vzdáleností mezi izobarami a velkých tlakových gradientů.
Faktory ovlivňující rychlost větru
Jedna z nich, a ta nejdůležitější, již zazněla výše – jde o tlakový gradient mezi sousedními vzduchovými hmotami.
Průměrná rychlost větru navíc závisí na topografii povrchu, přes který fouká. Jakákoli nerovnost tohoto povrchu výrazně brzdí dopředný pohyb vzduchových hmot. Každý, kdo byl alespoň jednou na horách, si měl například všimnout, že vítr u nohou je slabý. Čím výše stoupáte na úbočí hory, tím silnější vítr cítíte.
Ze stejného důvodu větry vanou silnější nad hladinou moře než nad pevninou. Je často rozežrán roklemi a pokrytý lesy, kopci a horskými pásmy. Všechny tyto heterogenity, které nad moři a oceány neexistují, zpomalují případné poryvy větru.
Vysoko nad zemským povrchem (řádově několik kilometrů) nebrání horizontálnímu pohybu vzduchu žádné překážky, takže rychlost větru v horních vrstvách troposféry je vysoká.
Dalším faktorem, který je důležité vzít v úvahu, když mluvíme o rychlosti pohybu vzdušných mas, je Coriolisova síla. Vzniká v důsledku rotace naší planety, a protože atmosféra má inerciální vlastnosti, jakýkoli pohyb vzduchu v ní zažívá odchylku. Vzhledem k tomu, že se Země otáčí ze západu na východ kolem své vlastní osy, dochází působením Coriolisovy síly k vychylování větru na severní polokouli doprava, na jižní polokouli doleva.
Zajímavé je, že tento Coriolisův silový efekt, který je v nízkých zeměpisných šířkách (tropech) zanedbatelný, má silný vliv na klima těchto zón. Faktem je, že zpomalení rychlosti větru v tropech a na rovníku je kompenzováno zvýšenými vzestupnými proudy. Ty zase vedou k intenzivní tvorbě kupovitých oblaků, které jsou zdrojem silných tropických lijáků.
Zařízení pro měření rychlosti větru
Jedná se o anemometr, který se skládá ze tří misek umístěných vůči sobě pod úhlem 120 o a upevněných na svislé ose. Princip činnosti anemometru je poměrně jednoduchý. Když fouká vítr, pohárky zažijí jeho tlak a začnou se otáčet kolem své osy. Čím silnější je tlak vzduchu, tím rychleji rotují. Měřením rychlosti této rotace můžete přesně určit rychlost větru v m/s (metr za sekundu). Moderní anemometry jsou vybaveny speciálními elektrickými systémy, které nezávisle vypočítají naměřenou hodnotu.
Zařízení rychlosti větru založené na otáčení kelímků není jediné. Existuje další jednoduchý nástroj zvaný pitotova trubice. Toto zařízení měří dynamický a statický tlak větru, z jehož rozdílu lze přesně vypočítat jeho rychlost.
Beaufortova stupnice
Informace o rychlosti větru vyjádřené v metrech za sekundu nebo kilometrech za hodinu většině lidí – a zvláště námořníkům – nic moc neříkají. Anglický admirál Francis Beaufort proto v 19. století navrhl použít k hodnocení nějakou empirickou stupnici, která se skládá z 12bodového systému.
Čím vyšší je Beaufortova stupnice, tím silnější vítr fouká. Například:
- Číslo 0 odpovídá absolutnímu klidu. Při ní vítr vane rychlostí nepřesahující 1 míli za hodinu, tedy méně než 2 km/h (méně než 1 m/s).
- Střed stupnice (číslo 6) odpovídá silnému vánku, jehož rychlost dosahuje 40-50 km/h (11-14 m/s). Takový vítr je schopen zvedat velké vlny na moři.
- Maximum na Beaufortově stupnici (12) je hurikán, jehož rychlost přesahuje 120 km/h (více než 30 m/s).
Hlavní větry na planetě Zemi
V atmosféře naší planety jsou obvykle klasifikovány jako jeden ze čtyř typů:
- Globální. Vznikají v důsledku rozdílné schopnosti kontinentů a oceánů ohřívat se slunečními paprsky.
- Sezónní. Tyto větry se liší v závislosti na ročním období, které určuje, kolik sluneční energie přijímá určitá oblast planety.
- Místní. Souvisí se zvláštnostmi geografické polohy a topografie dotyčné oblasti.
- Rotující. Jedná se o nejsilnější pohyby vzdušných mas, které vedou ke vzniku hurikánů.
Proč je důležité studovat větry?
Kromě toho, že v předpovědi počasí jsou obsaženy informace o rychlosti větru, které každý obyvatel planety ve svém životě zohledňuje, hraje pohyb vzduchu velkou roli v řadě přírodních procesů.
Je tedy nositelem pylu rostlin a podílí se na distribuci jejich semen. Vítr je navíc jedním z hlavních zdrojů eroze. Jeho ničivý účinek se nejvýrazněji projevuje v pouštích, kdy se terén během dne dramaticky mění.
Neměli bychom také zapomínat, že vítr je energie, kterou lidé využívají v ekonomických činnostech. Podle obecných odhadů tvoří větrná energie asi 2 % veškeré sluneční energie dopadající na naši planetu.
Stupnice pro určení rychlosti, síly a názvu větru (Beaufortova stupnice)
Rozlišovat vyhlazené rychlost za krátkou dobu a okamžitý, rychlost v daném čase. Rychlost se měří anemometrem pomocí Wild boardu.
Nejvyšší průměrná roční rychlost větru (22 m/s) byla pozorována na pobřeží Antarktidy. Průměrná denní rychlost tam někdy dosahuje 44 m/s, v některých okamžicích až 90 m/s.
Rychlost větru má denní cyklus. Blíží se dennímu kolísání teploty. Maximální rychlost v povrchové vrstvě (100 m v létě, 50 m v zimě) je dodržována za 13-14 hodin, minimální rychlost je v noci. Ve vyšších vrstvách atmosféry je denní kolísání rychlosti obrácené. To se vysvětluje změnami intenzity vertikální výměny v atmosféře během dne. Během dne intenzivní vertikální výměna komplikuje horizontální pohyb vzduchových hmot. V noci žádná taková překážka není a Vm se pohybují ve směru tlakového gradientu.
Rychlost větru závisí na tlakovém rozdílu a je mu přímo úměrná: čím větší je tlakový rozdíl (horizontální barický gradient), tím větší je rychlost větru. Průměrná dlouhodobá rychlost větru u zemského povrchu je 4-9 m/s, výjimečně více než 15 m/s. V bouřkách a hurikánech (střední zeměpisné šířky) - do 30 m/s, v nárazech do 60 m/s. V tropických hurikánech dosahuje rychlost větru až 65 m/s, nárazy mohou dosáhnout 120 m/s.
Nazývají se přístroje, které měří rychlost větru anemometry. Většina anemometrů je postavena na principu větrného mlýna. Například Fussův anemometr má nahoře čtyři polokoule (hrnky) obrácené jedním směrem (obr. 75).
Tento systém polokoulí se otáčí kolem svislé osy a počet otáček je zaznamenán počítadlem. Zařízení se nastaví na vítr, a když „mlýn polokoulí“ nabude víceméně konstantní rychlost, zapne se počítadlo na přesně definovanou dobu. Pomocí znaku, který udává počet otáček pro každou rychlost větru, je rychlost určena počtem nalezených otáček. Existují složitější přístroje, které mají zařízení pro automatický záznam směru a rychlosti větru. Používají se i jednoduché přístroje, které dokážou současně určovat směr a sílu větru. Příkladem takového zařízení je korouhvička Wild, která je běžná na všech meteorologických stanicích.
Směr větru je určen stranou horizontu, ze které vítr vane. K jeho označení se používá osm hlavních směrů (referenčních bodů): S, SZ, Z, JZ, J, JV, V, SV. Směr závisí na rozložení tlaku a na vychylovacím účinku rotace Země.
Větrná růžice. Větry, stejně jako jiné jevy v životě atmosféry, podléhají silným změnám. Proto i zde musíme najít průměrné hodnoty.
Chcete-li určit převládající směry větru pro dané časové období, postupujte následovně. Osm hlavních směrů nebo ložisek je nakresleno z libovolného bodu a frekvence větrů je vynesena na každém v určitém měřítku. Výsledný obrázek, známý jako větrné růže, jsou dobře patrné převládající větry (obr. 76).
Síla větru závisí na jeho rychlosti a ukazuje, jaký dynamický tlak vyvíjí proudění vzduchu na jakýkoli povrch. Síla větru se měří v kilogramech na metr čtvereční (kg/m2).
Struktura větru. Vítr si nelze představit jako homogenní proud vzduchu, který má v celé své hmotě stejný směr a stejnou rychlost. Pozorování ukazují, že vítr fouká nárazově, jakoby v samostatných otřesech, někdy se ztiší a pak znovu nabývá své předchozí rychlosti. Zároveň podléhá změnám i směr větru. Pozorování provedená ve vyšších vrstvách vzduchu ukazují, že poryv vzduchu klesá s výškou. Bylo také poznamenáno, že v různých ročních obdobích a dokonce i v různých hodinách dne nejsou poryvy větru stejné. Největší nápor je pozorován na jaře. Přes den k největšímu zeslabení větru dochází v noci. Náraz větru závisí na povaze zemského povrchu: čím více nerovností, tím větší nárazy a naopak.
Příčiny větrů. Vzduch zůstává v klidu, dokud je tlak v dané části atmosféry rozložen víceméně rovnoměrně. Ale jakmile se tlak v jakékoli oblasti zvýší nebo sníží, vzduch bude proudit z místa většího tlaku směrem k menšímu. Pohyb vzdušných hmot, který začal, bude pokračovat, dokud se tlakový rozdíl nevyrovná a neustaví se rovnováha.
Stabilní rovnováha v atmosféře není téměř nikdy pozorována, a proto jsou větry jedním z nejčastěji se opakujících jevů v přírodě.
Existuje mnoho důvodů, které narušují rovnováhu atmosféry. Ale jedním z prvních důvodů, který vytváří tlakový rozdíl, je teplotní rozdíl. Podívejme se na nejjednodušší případ.
Před námi je hladina moře a pobřežní část země. Během dne se povrch země ohřívá rychleji než povrch moře. Díky tomu se spodní vrstva vzduchu nad pevninou rozšiřuje více než nad mořem (obr. 77, I). Výsledkem je, že se nahoře okamžitě vytvoří proudění vzduchu z teplejší oblasti do chladnější (obr. 77, II).
Vzhledem k tomu, že část vzduchu z teplé oblasti proudila (nahoře) do studené, tlak v chladné oblasti se zvýší a v teplé oblasti bude klesat. V důsledku toho vzniká vzduchový proud, nyní ve spodní vrstvě atmosféry, z chladné oblasti do teplé (v našem případě z moře na pevninu) (obr. 77, III).
Takové vzdušné proudy většinou vznikají na mořském pobřeží nebo podél břehů velkých jezer a jsou tzv vánek. V příkladu, který jsme uvedli, je to denní vánek. V noci je obraz zcela opačný, protože povrch pevniny, chladící se rychleji než hladina moře, se ochlazuje. Výsledkem je, že v horních vrstvách atmosféry bude vzduch proudit směrem k pevnině a ve spodních vrstvách směrem k moři (noční vánek).
Vzestup vzduchu z teplé oblasti a sestup v chladné oblasti spojuje horní a dolní proudění a vytváří uzavřenou cirkulaci (obr. 78). V těchto uzavřených gyrech jsou vertikální části dráhy obvykle velmi malé, zatímco horizontální části mohou naopak dosahovat obrovských rozměrů.
Důvody různých rychlostí větru. Je samozřejmé, že rychlost větru by měla záviset na tlakovém gradientu (tj. určeném především rozdílem tlaku na jednotku vzdálenosti). Pokud by kromě síly způsobené gradientem na hmotu vzduchu nepůsobily žádné jiné síly, pak by se vzduch pohyboval rovnoměrně a zrychloval by se. To však nefunguje, protože existuje mnoho důvodů, které zpomalují pohyb vzduchu. To zahrnuje především tření.
Existují dva druhy tření: 1) tření povrchové vrstvy vzduchu o zemský povrch a 2) tření, ke kterému dochází uvnitř samotného pohybujícího se vzduchu.
První je přímo závislá na povaze povrchu. Například vodní hladina a plochá step vytvářejí nejmenší tření. Za těchto podmínek se rychlost větru vždy výrazně zvýší. Nerovný povrch vytváří větší překážky pro pohyb vzduchu, což vede ke snížení rychlosti větru. Rychlost větru snižují zejména městské budovy a lesní plantáže (obr. 79).
Pozorování v lese ukázala, že již v 50 m od okraje rychlost větru klesá na 60-70% původní rychlosti, při 100 m až 7 %, ve 200 m až 2-3 %.
Tření, ke kterému dochází mezi sousedními vrstvami pohybujících se vzduchových hmot, se nazývá vnitřní tření. Vnitřní tření způsobuje přenos pohybu z jedné vrstvy do druhé. Povrchová vrstva vzduchu v důsledku tření o zemský povrch má nejpomalejší pohyb. Vrstva ležící nahoře, v kontaktu s pohybující se spodní vrstvou, také zpomaluje svůj pohyb, ale v mnohem menší míře. Další vrstva zažívá ještě menší dopad atd. V důsledku toho se rychlost pohybu vzduchu postupně zvyšuje s výškou.
Směr větru. Pokud je hlavní příčinou větru rozdíl v tlaku, pak by měl vítr foukat z oblasti s vyšším tlakem do oblasti s nižším tlakem ve směru kolmém k izobarám. To se však neděje. Ve skutečnosti (jak bylo zjištěno pozorováním) vítr vane hlavně podél izobar a jen mírně se odchyluje směrem k nízkému tlaku. K tomu dochází v důsledku vychylovacího účinku rotace Země. Už jsme jednou řekli, že každé pohybující se těleso se vlivem rotace Země odchýlí ze své původní dráhy na severní polokouli doprava a na jižní polokouli doleva. Také řekli, že vychylovací síla ve směru od rovníku k pólům se zvyšuje. Je naprosto jasné, že pohyb vzduchu, který vzniká v důsledku tlakového rozdílu, začne okamžitě pociťovat vliv této vychylovací síly. Tato síla je sama o sobě malá. Ale díky kontinuitě jeho působení je nakonec efekt velmi skvělý. Pokud by nedocházelo ke tření a dalším vlivům, pak v důsledku kontinuálně působícího vychýlení mohl vítr opsat uzavřenou křivku blízkou kružnici. Ve skutečnosti vlivem různých důvodů k takové odchylce nedochází, ale přesto je stále velmi významná. Stačí poukázat alespoň na pasáty, jejichž směr, pokud je Země nehybná, by se měl shodovat se směrem poledníku. Mezitím je jejich směr na severní polokouli severovýchod, na jižní polokouli jihovýchod a v mírných zeměpisných šířkách, kde je síla odchylky ještě větší, vítr vanoucí z jihu na sever nabírá směr západ-jihozápad (v severní polokoule).
Hlavní větrné systémy. Větry pozorované na zemském povrchu jsou velmi různorodé. Podle důvodů, které vedou k této rozmanitosti, je rozdělíme do tří velkých skupin. Do první skupiny patří větry, jejichž příčiny závisí především na místních podmínkách, do druhé - větry způsobené celkovou cirkulací atmosféry a do třetí - větry cyklón a anticyklon. Začněme svou úvahu nejjednoduššími větry, jejichž příčiny závisí především na místních podmínkách. Sem řadíme vánek, různé horské, údolní, stepní a pouštní větry a také monzunové větry, které závisí nejen na místních příčinách, ale také na celkové cirkulaci atmosféry.
Větry jsou velmi různorodé co do původu, charakteru a významu. V mírných zeměpisných šířkách, kde dominuje západní doprava, tedy převládají západní větry (SZ, Z, JZ). Tyto oblasti zabírají obrovské prostory - přibližně od 30 do 60 ° na každé polokouli. V polárních oblastech vanou větry od pólů do oblastí nízkého tlaku v mírných zeměpisných šířkách. V těchto oblastech převládají severovýchodní větry v Arktidě a jihovýchodní větry v Antarktidě. Jihovýchodní větry Antarktidy jsou přitom na rozdíl od Arktidy stabilnější a mají vyšší rychlost.