Μετεωρολογικές συνθήκες σημαίνει την κατάσταση της ατμόσφαιρας, η οποία συνήθως χαρακτηρίζεται από τη θερμοκρασία του αέρα, την πίεση, την υγρασία, την ταχύτητα και την παρουσία ή απουσία νεφών. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε θέματα που σχετίζονται με τον καιρό και το κλίμα.
Γενικές έννοιες και όροι
Όταν μιλούν για μετεωρολογικές συνθήκες, χρησιμοποιούν συχνά όρους όπως ο καιρός ή το κλίμα. Ο καιρός νοείται ως η τρέχουσα κατάσταση της ατμόσφαιρας, δηλαδή είναι καθαρός ή συννεφιασμένος, κρύος ή ζεστός, ο αέρας είναι υγρός ή ξηρός, φυσάει δυνατός άνεμος ή υπάρχει ηρεμία σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Όταν μιλούν για κλίμα, εννοούν ένα χαρακτηριστικό ατμοσφαιρικών φαινομένων για μεγαλύτερη χρονική περίοδο, για παράδειγμα, καλοκαιρινό ή φθινοπωρινό κλίμα.
Μια άλλη διαφορά μεταξύ των εννοιών "καιρός" και "κλίμα" είναι ο εδαφικός παράγοντας. Ο καιρός μπορεί να διαφέρει από μέρος σε μέρος, για παράδειγμα, σε μια συγκεκριμένη πόλη μπορεί να βρέχει και στις 20χλμ από την πόλη μπορεί να έχει καθαρό καιρό. Το κλίμα είναι ένα πιο εκτεταμένο χαρακτηριστικό όχι μόνο στο χρόνο αλλά και στο χώρο. Έτσι, υπάρχουν έννοιες τροπικού, ηπειρωτικού ή πολικού κλίματος.
Γιατί διαφορετικές περιοχές της Γης έχουν διαφορετικά κλίματα;
Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι το σφαιρικό σχήμα του πλανήτη μας. Αυτό το σχήμα κάνει τις ακτίνες του ήλιου να πέφτουν σε διαφορετικές γωνίες στην επιφάνειά του. Όσο πιο κοντά είναι η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων στο 90o, τόσο περισσότερο θερμαίνεται η επιφάνεια και ο αέρας. Αυτή η κατάσταση είναι χαρακτηριστική για τις τροπικές και υποτροπικές ζώνες. Αντίθετα, όσο πιο μακριά η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων αποκλίνει από τη σωστή γωνία, τόσο λιγότερη ηλιακή ενέργεια λαμβάνουν το έδαφος και ο αέρας και τόσο πιο ψυχρό είναι το κλίμα. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα ψυχρού κλίματος είναι η κατάσταση της ατμόσφαιρας στην Ανταρκτική.
Με τη σειρά της, η διαφορά στις θερμοκρασίες των πολικών και ισημερινών ζωνών του πλανήτη οδηγεί στην εμφάνιση ανέμων και δημιουργεί επίσης προϋποθέσεις για το σχηματισμό νεφών βροχής. Οι διαφορετικές μετεωρολογικές συνθήκες στα γεωγραφικά πλάτη της γης οδηγούν στην εμφάνιση και εξαφάνιση κυκλώνων (περιοχές χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης) και αντικυκλώνων (ζώνες με υψηλή ατμοσφαιρική πίεση).
Ο λόγος ύπαρξης των εποχών
Κάθε παιδί γνωρίζει από μικρή ηλικία ότι υπάρχουν 4 εποχές: χειμώνας, φθινόπωρο, άνοιξη και καλοκαίρι. Ωστόσο, όλες αυτές οι εποχές, καθεμία από τις οποίες χαρακτηρίζεται από ορισμένες κλιματολογικές και μετεωρολογικές συνθήκες, εμφανίζονται μόνο στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του πλανήτη μας. Η λωρίδα του πλανήτη μας, που βρίσκεται από τον 40ο παράλληλο του νότιου έως τον 40ο παράλληλο του βόρειου ημισφαιρίου, έχει τροπικό και υποτροπικό κλίμα, το οποίο χαρακτηρίζεται μόνο από 2 φορές ή εποχές του χρόνου: υγρή και ξηρή.
Καταλάβαμε τον λόγο για τις διαφορετικές μετεωρολογικές συνθήκες σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Γιατί όμως αλλάζει η εποχή; Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα βρίσκεται στην κλίση του άξονα περιστροφής της γης σε σχέση με το επίπεδο της τροχιάς της γης. Ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο σε έναν σχεδόν τέλειο κύκλο και αν δεν υπήρχε κλίση του άξονα της γης κατά 23,5o, τότε σε κάθε γεωγραφικό πλάτος το κλίμα δεν θα άλλαζε κατά τη διάρκεια του έτους. Ο κεκλιμένος άξονας περιστροφής του πλανήτη παρέχει διακυμάνσεις στην ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που έρχεται στην επιφάνεια του πλανήτη σε κάθε σημείο κατά τη διάρκεια του έτους. Αυτές οι ενεργειακές αλλαγές έχουν ως αποτέλεσμα διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του αέρα που είναι τυπικά ±40°C. Οι μέγιστες και ελάχιστες επιτρεπόμενες θερμοκρασίες είναι +58°C (Ελ Αζίζια, Λιβύη) και -89,2°C (Ανταρκτική) αντίστοιχα.
Σημειώστε ότι η κλίση του άξονα περιστροφής του πλανήτη μας δεν ήταν σταθερή καθ' όλη τη διάρκεια της ύπαρξής του. Είναι αυθεντικά γνωστό ότι κατά τη διάρκεια της ύπαρξης των δεινοσαύρων στη Γη, ήταν σίγουρα διαφορετικό. Αυτή η κλίση μπορεί να επηρεαστεί τόσο από εξωτερικούς παράγοντες που σχετίζονται με διαφορετικά κοσμικά σώματα όσο και από εσωτερικούς παράγοντες λόγω αλλαγών στην κατανομή της μάζας στην επιφάνεια του πλανήτη μας.
Ευνοϊκές και δυσμενείς μετεωρολογικές συνθήκες
Συχνά μπορείςακούστε τις λέξεις: "υπάρχει καλός καιρός" ή "αναμένεται κακός καιρός σε αυτήν την περιοχή." Ποιο είναι το νόημα αυτών των φράσεων; Για να απαντήσουμε στην ερώτηση, εδώ είναι οι κύριες παράμετροι που καθορίζουν την κατάσταση της ατμόσφαιρας (για την ακρίβεια, πρέπει να πούμε την τροπόσφαιρα, αφού στο κάτω μέρος της ατμόσφαιρας της Γης συμβαίνουν όλα τα καιρικά φαινόμενα):
- θερμοκρασία;
- πίεση;
- ταχύτητα ανέμου;
- υγρασία αέρα;
- παρουσία ή απουσία σύννεφων.
Οι δείκτες των παραπάνω πέντε παραμέτρων μας επιτρέπουν να μιλάμε τόσο για ευνοϊκές όσο και για δυσμενείς μετεωρολογικές συνθήκες (NMU). Για παράδειγμα, υψηλή θερμοκρασία και πίεση, πολύ φωτεινός ήλιος και χαμηλή υγρασία αέρα ή, αντίθετα, χαμηλές θερμοκρασίες, βροχή, υψηλή ταχύτητα ανέμου, χαμηλή πίεση - όλα αυτά είναι NMU. Οι ευνοϊκές καιρικές συνθήκες συνήθως χαρακτηρίζονται από μέσες τιμές για τις παραπάνω κλιματικές παραμέτρους.
Κύρια πηγή όλων των ατμοσφαιρικών διεργασιών
Φυσικά, ο κινητήρας όλων των ατμοσφαιρικών (και όχι μόνο) διεργασιών είναι η ηλιακή ακτινοβολία. Είναι αυτή που κάνει πολλές χημικές ουσίες να ολοκληρώσουν τον κύκλο τους στη φύση. Σε σχέση με το κλίμα και τον καιρό, μπορούμε να πούμε τα εξής: οι ακτίνες του ήλιου που πέφτουν στη Γη δεν θερμαίνουν άμεσα την ατμόσφαιρα, πρώτα απ 'όλα, αυξάνεται η θερμοκρασία της λιθόσφαιρας και μετά η υδρόσφαιρα. Με την ψύξη, η λιθόσφαιρα και η υδρόσφαιρα εκπέμπουν υπέρυθρα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα οποία με απλά λόγια ονομάζονται «θερμότητα». Ακριβώςαυτά τα κύματα θερμαίνουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Σημαντικό σημείο στη διαμόρφωση των μετεωρολογικών συνθηκών του οικοτόπου είναι ο διαφορετικός ρυθμός θέρμανσης και ψύξης της λιθόσφαιρας και της υδρόσφαιρας. Έτσι, η λιθόσφαιρα θερμαίνεται γρήγορα και ψύχεται, αλλά για την υδρόσφαιρα, αυτές οι διεργασίες είναι πολύ πιο αργές. Ο λόγος για αυτή τη διαφορετική συμπεριφορά σε σχέση με την ηλιακή ακτινοβολία είναι η διαφορετική θερμοχωρητικότητα τους, καθώς και η ακτινοβολούμενη ισχύς τους.
Άλλες πηγές ενέργειας που επηρεάζουν τον καιρό
Η ηλιακή ενέργεια συμβάλλει κυρίως σε όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στην τροπόσφαιρα. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες πηγές ενέργειας που μπορούν να επηρεάσουν την κατάσταση των καιρικών συνθηκών σε μια συγκεκριμένη περιοχή και επίσης να εξασφαλίσουν τη σταθερότητα αυτών των συνθηκών:
- γεωθερμική ενέργεια και ηφαιστειακές διεργασίες;
- διαδικασία αναπνοής και απόβλητα βιολογικών οργανισμών που παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση μιας σταθερής χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας.
Ατμοσφαιρικές διεργασίες και οι χρονικές και χωρικές τους κλίμακες
Όπως σημειώθηκε, οποιεσδήποτε διεργασίες στην ατμόσφαιρα συνδέονται με διακυμάνσεις στην ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που εισέρχεται στη Γη. Λόγω αυτών των διακυμάνσεων, ο αέρας ζεσταίνεται και ψύχεται μέρα και νύχτα. Αυτή είναι μια καθημερινή αλλαγή του καιρού. Οι διαδικασίες σχηματισμού και τήξης του χιονιού είναι ήδη ετήσιες.
Η θέρμανση του αέρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή οδηγεί στη διαστολή του, που σημαίνει πτώση της πίεσης. Μια αλλαγή στην πίεση οδηγεί στο σχηματισμό ανέμων που τείνουν ναεξισώσει τη διαφορά. Είναι διαφορετικής φύσης και σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης μπορούν να οδηγήσουν στο σχηματισμό τυφώνων και ανεμοστρόβιλων. Στην τελευταία περίπτωση, μιλάμε για πολύ δύσκολες μετεωρολογικές συνθήκες. Με τη σειρά τους, οι τυφώνες είναι ένα βραχυπρόθεσμο φαινόμενο μιας συγκεκριμένης περιοχής, δηλαδή χαρακτηρίζονται από χωρικές και μακροπρόθεσμες χρονικές παραμέτρους.
Μετεωρολογική πρόγνωση
Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τον σύγχρονο κόσμο χωρίς πληροφορίες για την πρόγνωση του καιρού σε οποιαδήποτε περιοχή του πλανήτη. Έτσι, οι πτήσεις αεροσκαφών, οι γεωργικές και εμπορικές δραστηριότητες εξαρτώνται όλο και περισσότερο από μετεωρολογικά δεδομένα κάθε χρόνο. Για παράδειγμα, τα προγράμματα πτήσεων αλλάζουν δραστικά κατά τη διάρκεια δυσμενών καιρικών συνθηκών.
Η μετεωρολογική πρόγνωση είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας πολλών δεδομένων χρησιμοποιώντας τους πιο ισχυρούς υπολογιστές που επεξεργάζονται τις πληροφορίες εισόδου στο πλαίσιο κάποιου πολύπλοκου εμπειρικού μοντέλου χρησιμοποιώντας τους γνωστούς νόμους της φυσικής. Τα δεδομένα για τις μετεωρολογικές συνθήκες μιας συγκεκριμένης περιοχής συλλέγονται χρησιμοποιώντας στρατηγικά τοποθετημένους μετεωρολογικούς σταθμούς στο έδαφος, χρησιμοποιώντας δορυφόρους και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα.
Μελέτη ατμοσφαιρικών διεργασιών σε άλλους πλανήτες
Η Μετεωρολογία είναι μια διεπιστημονική επιστήμη. Το πρακτικό αποτέλεσμα αυτής της επιστήμης είναι οι μετεωρολογικές προβλέψεις. Η πολυπλοκότητα της ίδιας της εργασίας συνδέεται με την απαραίτητη εξέταση εκατοντάδων και χιλιάδων παραγόντων που επηρεάζουν το αποτέλεσμα της πρόβλεψης. Για το καλύτεροκατανοώντας την επίδραση αυτών των παραγόντων στον καιρό της Γης μας, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο ασχολούνται με την παρατήρηση και τη μελέτη ατμοσφαιρικών διεργασιών σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Για παράδειγμα, η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα στον Δία, ο οποίος είναι ένας ισχυρός αντικυκλώνας που υπάρχει για περισσότερα από 300 χρόνια.
