Download - Tlakové útvary – vítr a tlakový gradient
Tlakové útvary – vítr a tlakový gradient
Vítr a tlakový gradient
- z kapitoly o tlaku víme, že na celé Zemi existují místa s rozdílným tlakem vzduchu při zemském povrchu
- vzduchové hmoty mají tendenci přesouvat se z místa o tlaku vyšším do místa o tlaku nižším
- tato snaha o dosažení rovnováhy se projevuje tím, čemu říkáme vítr
- částice proudí ve směru tzv. tlakového gradientu (z oblasti o vyšším tlaku do oblasti s tlakem nižším)
- co tedy brání ustavení rovnováhy tak, aby byl všude stejný tlak?
- je to existence další síly, která neustále narušuje vznikající rovnovážný stav a uvádí atmosféru do pohybu
Tlakové útvary – Coriolisova síla
Coriolisova síla
- působí na každé hmotné těleso, které se nachází v rotující soustavě (tedy i na celou atmosféru)
- pokud by se Země neotáčela, proudily by vzduchové částice kolmo na izobary (ve směru tlakového gradientu)
- Coriolisova síla způsobuje odklon částice od jejího původního směru
- tato síla je vždy kolmá ke směru pohybu částice
- na severní polokouli odklání tato síla částice doprava, na jižní doleva
- čím rychleji se částice pohybuje, tím je Coriolisova síla větší
Coriolisova síla 1
Coriolisova síla 2
Tlakové útvary – jak to funguje
Jak to funguje?
- představa: máme vedle sebe dvě rozdílné vzduchové hmoty
- různé teploty, různé tlaky
- na částici nepůsobí zatím žádné síly
- tlakové rozdíly v horizontální rovině
- částice se začíná pohybovat ve směru tlakového gradientu
- na částici začíná působit Coriolisova síla
- částice se odklání napravo (jsme na severní polokouli) ze svého původního směru
Tlakové útvary – jak to funguje - pokračování
Jak to funguje? (pokračování)
- ustavuje se rovnovážný stav
- síla způsobená rozdílem tlaku vzduchu je v rovnováze se silou Coriolisovou (obě síly mají různý směr)
- vzduchové částice jsou nuceny proudit podél izobar (platí pouze tehdy, pokud jsou izobary přímkové)
- v případě křivkových izobar začíná působit i síla odstředivá
- částice se pohybuje po spirále
Tlakové útvary – cyklonální a anticyklonální proudění
- v případě kruhových izobar dvě možnosti:
Uvnitř izobary je nízký tlak vzduchu
- vzduchové částice proudí proti směru otáčení hodinových ručiček
- cyklonální zakřivení izobar
Uvnitř izobary je vysoký tlak vzduchu
- vzduchové částice proudí ve směru otáčení hodinových ručiček
- anticyklonální zakřivení izobar
Tlakové útvary – třecí síla
- na vzduchovou částici tedy působí hned tři síly
- takové proudění by se velmi těžce dostávalo do rovnovážného stavu
- z vlastní zkušenosti víme, že k takovému stavu ale dochází (několikadenní stavy stejného počasí, např. slunečné dny)
- co je příčinou?
- jedná se o působení ještě čtvrté, nám doposud neznámé síly
- je to třecí síla
- působí proti směru proudění
- tím se pomalu a dočasně vyrovnávají tlakové rozdíly
Tlakové útvary - vítr
Něco málo o větru
- vítr obecně představuje pohyb vzduchových částic
- vítr je určen směrem a rychlostí
- nesmíme zapomenout na pokles tlaku také ve vertikálním směru
- proč tedy nefouká vítr i nahoru?
- pohybu molekul brání zemská přitažlivost…
- vítr si můžeme představit jako vektor, složený ze dvou složek (vertikální a horizontální, kterou zanedbáváme)
- rychlost větru vyjadřujeme v m/s či km/h
- směr větru vyjadřujeme azimutem či světovými stranami (vždy tak, že udáme směr, ze kterého vítr vane)
Tlaková níže
- cyklóna, tlakový útvar v atmosféře, velký atmosférický vír
- rozměry 200 až 4000 km (nejčastěji 1000 km)
- tlak od 950 hPa do 1025 hPa
- na mapách vyznačena alespoň jednou uzavřenou izobarou, jako oblast s nižším tlakem vzduchu
- směrem do středu cyklóny tlak klesá
- proudění do středu cyklóny se stáčí proti směru hodinových ručiček
- vzduch při zemi se sbíhá do středu, vystupuje vzhůru a vodní pára v něm obsažená kondenzuje
- uvnitř převládá oblačné počasí, trvalé srážky, silný vítr
Tlaková níže - obrázek
Tlaková níže - obrázek
Tlaková níže - obrázek
Tlaková výše
- anticyklóna
- tlakový útvar v atmosféře, na mapách vyjádřena alespoň jednou uzavřenou izobarou, jako oblast vyššího tlaku vzduchu
- směrem do středu roste tlak
- sestupné pohyby vzduchu (vzduch se otepluje a vysušuje)
- proudění při zemi směřuje ze středu anticyklóny ven
- rotace ve směru hodinových ručiček
- jasné nebo málo oblačné počasí, slabý vítr až bezvětří
- v létě slunečné, suché a teplé počasí
- v zimě chladné a mrazivé počasí, na horní hranici oblaka typu stratus, v nižších polohách zataženo, sychravo
Atmosférické fronty 1
- atmosféra složena ze vzduchových hmot různých vlastností (teplota, vlhkost atd.)
- teplá vzduchová hmota (ta, která se při postupu nad daným územím stále ochlazuje)
- studená vzduchová hmota (ta, která se při postupu nad daným územím otepluje)
Atmosférické fronty 2
- slovo fronta bývá spojeno s představou bitevní linie, která odděluje dvě nepřátelské armády
- ty zpravidla nezůstávají na jednom místě, ale přesunují se ve směru tlaku silnější armády
- v zemské atmosféře proti sobě stojí dvě různé vzduchové hmoty
- uvnitř vzduchových hmot se počasí téměř nemění
- v místě jejich kontaktu je naopak velmi složitá povětrnostní situace (srážky, oblačnost, bouřky, mlhy, vítr)
- teplý a studený vzduch se podél plochy (hranice) promíchává jen nepatrně, existuje zde tedy zřetelné přechodové pásmo
Atmosférické fronty 3 – frontální plocha
Frontální plocha
- plocha rozhranní mezi odlišnými vzduchovými hmotami
- je nakloněná a protíná zemský povrch v tzv. frontální čáře (stručně řečeno fronta, známá ze synoptických map)
- sklon plochy je obvykle menší než 1°
Atmosférická fronta
- je to rozhranní, které odděluje dvě vzduchové hmoty různých fyzikálních vlastností
- je poměrně tenká (několik set metrů) délka až stovky kilometrů
- fronty mají svůj vývoj (vznikají, zesilují se, přemisťují se, slábnou a zanikají)
Atmosférické fronty
Atmosférická fronta - pokračování
- pohyb front usměrňuje velkoprostorová cirkulace atmosféry (vzdušné proudy vyměňující vzduch mezi pólem a rovníkem)
- atmosférické fronty spjaty s tlakovými nížemi (cyklónami)
- na přední stranu cyklóny se váže teplá fronta, na její zadní stranu fronta studená – vzniká frontální systém
- jedna a táž vzduchová hmota může na své cestě vystupovat střídavě jako fronta teplá či studená (záleží na tom, s jakou okolní vzduchovou hmotou přichází do kontaktu)
Atmosférické fronty – obrázek (studená fronta)
Teplá fronta 1
Vznik
- teplý vzduch postupuje větší rychlostí, než před ním ležící chladnější vzduch
- teplý vzduch se nasouvá na klín studeného vzduchu ležící před ním (teplý vzduch má nižší hustotu)
- vytváří se ostře ohraničené pásmo mezi ustupujícím studeným a nastupujícím teplým vzduchem
Průběh
- teplý vzduch se nasouvá na vzduch studený, stoupá vzhůru, rozpíná se a ochlazuje se
- při tom se postupně sytí vodními parami až do stavu nasycení
Teplá fronta – obrázek 1
Teplá fronta – obrázek 2
Teplá fronta 2
Vznik oblačnosti
- následuje kondenzace a vznik oblaků
- vzniká typická vrstevnatá oblačnost
- nejníže leží základna oblačnosti v blízkosti čáry fronty a postupně se zvyšuje
Druhy oblak
- oblačnost typu cirrostratus (objevuje se asi 700 - 800 km před čárou fronty)
- následují oblaka středního patra (altostratus) a v závěru i oblaka nízkého patra (nimbostratus)
- vyskytují se trvalé srážky všeho druhu, šířka srážkového pásma asi 300 – 400 km
Teplá fronta - obrázek
Studená fronta 1
Vznik
- studený vzduch postupuje rychleji, než před ním se nacházející vzduch teplý
- studený vzduch se podsouvá jako klín pod ustupující teplý vzduch
Průběh
- teplý vzduch vystupuje podél frontálního rozhranní vzhůru
- teplý vzduch se opět rozpíná, ochlazuje a tím zavdává příčinu k tvorbě oblačnosti
Studená fronta – obrázek 1
Studená fronta 2
Vznik oblačnosti
- druh oblaků závisí na teplotních poměrech vytlačovaného teplého vzduchu
- především vznik kupovité oblačnosti s přeháňkami či bouřkami (v zimě pevné srážky)
Druhy oblak
- v letních měsících na čele studené fronty vznikají mohutná bouřková oblaka typu cumulonimbus (výška až 10 km)
Typy studených front
- prvního druhu
- druhého druhu
Studená fronta - obrázek
Studená fronta – prvního druhu
Studená fronta prvního druhu
- objevuje se tehdy, když teplý vzduch stoupá po frontálním rozhranní i ve vyšších hladinách
- oblačnost nastupuje v opačném sledu, než u fronty teplé
- srážky na čele fronty (bouřkové oblaky) mají značně proměnnou intenzitu
- za frontálním rozhranním trvalé srážky
- fronta postupuje pomalu
Studená fronta – druhého druhu
Studená fronta druhého druhu
- teplý vzduch ve výškách proudí rychleji, než vzduch studený
- sestupné pohyby vzduchu brání vzniku vrstevnaté oblačnosti
- proudění pouze do výšek asi 2 až 3 km nad zemí
- srážkové pásmo tvořeno kupovitou oblačností (lijáky, krupobití, nárazový vítr)
- po přechodu fronty se rychle vyjasní, vyskytuje se pouze kupovitá oblačnost
- postupuje rychleji
Okluzní fronta 1
Vznik
- za teplou frontou se obvykle pohybuje další studená fronta ve stejném směru
- dvě studené vzduchové hmoty tak ohraničují jednu a tutéž vzduchovou hmotu mezi nimi
Průběh
- teplá fronta se pohybuje pomaleji (30 až 40 km/h) než fronta studená (40 až 50 km/h)
- studená fronta dohání teplou, fronty se setkávají nejdříve u zemského povrchu
- proces se nazývá okludování, vzniká tzv. okluze (proces uzavření sektoru tlakové níže)
Okluzní fronta – obrázek 1
Okluzní fronta - obrázek
Okluzní fronta 2
Průběh - pokračování
- studené vzduchové hmoty se spojí nejdříve u povrchu
- teplý vzduch mezi nimi je vytlačován vzhůru, vzniká okluzní fronta
Typy okluzních front
- podle rozdílu teplot mezi studenou vzduchovou hmotou ležící před teplou frontou a za teplou frontou rozeznáváme:
- studenou okluzi
- teplou okluzi
Okluzní fronta - obrázek
Okluzní fronta 3
Studená okluze
- studený vzduch pronikající za teplou frontou je chladnější než ten, který postupuje před teplou frontou
- počasí podobné studené frontě
- typičtější pro středoevropské klima
Teplá okluze
- studený vzduch pronikající za teplou frontou je teplejší než ten, který postupuje před teplou frontou
- počasí je podobné teplé frontě
Okluzní fronta - obrázek
Další typy front -stacionární, výšková a zvlněná fronta
Stacionární fronta
- nepohyblivá fronta ležící v brázdách nízkého tlaku vzduchu
- izobary prochází rovnoběžně s čárou fronty
- chování určuje aktivnější vzduchová hmota
Zvlněná fronta
- druh stacionární fronty, která má na jednotlivých úsecích charakter teplé a studené fronty
- vrstevnatá oblačnost, srážky s trvalým charakterem
Výšková fronta
- rozhranní dvou vzduchových hmot, které nedosahují až na zemský povrch (střední vrstvy troposféry)