ΦΥΣΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ
ΦΥΣÎÎΠΤÎΣ ÎΤÎÎΣΦÎÎΡÎΣ
ΦΥΣÎÎΠΤÎΣ ÎΤÎÎΣΦÎÎΡÎΣ
- No tags were found...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ<br />
ΤΜΗΜΑ <strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong>Σ<br />
ΤΟΜΕΑΣ ΑΣΤΡΟΓΕΩ<strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong>Σ<br />
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑΣ<br />
<strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong><br />
<strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ</strong><br />
Ν. ΧΑΤΖΗΑΝΑΣΤΑΣΙΟΥ<br />
Φυσική της Ατμόσφαιρας (Β. Δ. Κατσούλης – Ν. Χατζηαναστασίου)<br />
Ηλεκτρονικές Σημειώσεις (Ν. Χατζηαναστασίου)
<strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong><br />
<strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ</strong><br />
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΜΕΡΟΣ<br />
(70%)<br />
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ<br />
(30%)<br />
Θεωρία - Φροντιστήρια<br />
Εργαστήρια (4-5)<br />
●<br />
ΤελικήΕξέταση<br />
●<br />
Προφορική-Πρακτική Εξέταση (15%)<br />
●<br />
Ασκήσεις (15%)
Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ <strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong>Σ <strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ</strong><br />
Μελέτη της δομής, των ιδιοτήτων, των φυσικών διεργασιών και<br />
των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα μέσα στο αεριώδες<br />
περίβλημα του πλανήτη (δηλ. την ατμόσφαιρα)<br />
Στενή σχέση με διεργασίες της<br />
Λιθόσφαιρας και Υδρόσφαιρας<br />
Καθοριστικός ρόλος της ηλιακής ενέργειας<br />
(και των μετασχηματισμών της)<br />
ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: χώρος κινήσεων αερίων μαζών και ποικίλων θερμοδυναμικών διεργασιών<br />
μέσατης συμβαίνουν<br />
διαρκείς ανταλλαγές θερμότητας-υγρασίας μεταβολές ατμοσφαιρικήςπίεσης, ανέμου, θερμοκρασίας,<br />
νεφών, υετού, καιρικώνδιαταραχών<br />
διάφορα οπτικά, ηλεκτρικά, ακουστικά, μαγνητικά κ.α. φαινόμενα<br />
Νόμοι της Φυσικής<br />
ατμοσφαιρικά φαινόμενα<br />
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ-ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΕΡΜΗΝΕΙΑ<br />
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ-ΕΡΜΗΝΕΙΑΕΡΜΗΝΕΙΑ<br />
Δεδομένα από μετρήσεις<br />
έλεγχός τους ??
Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ <strong>ΤΗΣ</strong> ΓΗΣ<br />
Λεπτό αέριο περίβλημα που περιβάλλει τη Γη (πάχους???)<br />
… περίπου 500 km<br />
(μέση ακτίνα Γης ≈ 6371km)
ΣΤΟΧΟΙ <strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong>Σ <strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ</strong><br />
Συλλογήαξιόπιστων δεδομένων που χαρακτηρίζουν την ατμόσφαιρα και<br />
τα φαινόμενά της και ποιοτική και ποσοτική περιγραφή τους<br />
Ανάλυσηπαρατηρήσεων-μετρήσεων ορθήερμηνεία των φαινομένων<br />
θεμελίωσηφυσικών νόμων που διέπουν την ανάπτυξη-εξέλιξή τους<br />
Ανάπτυξη-εξέλιξη μεθόδων πρόβλεψης ατμοσφαιρικών διεργασιών, βάσει<br />
των φυσικών νόμων<br />
Πιθανήχειραφέτηση και έλεγχος των φυσικών διεργασιών – φαινομένων<br />
(π.χ. τροποποίηση βροχής, τροποποίηση καιρού -weather modificationέλεγχος<br />
του φαινομένου του θερμοκηπίου, -greenhouse effect -και της<br />
πλανητικής θέρμανσης,-global warming)
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 1<br />
1. Θερμοκρασία αέρα κλίμακα Celsiust (°C)<br />
2. Ατμοσφαιρική πίεση<br />
Κανονική<br />
F<br />
βασικά ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά της κατάστασης της ατμόσφαιρας<br />
κλίμακα Kelvin T (K)<br />
P =<br />
F<br />
S<br />
Τ (Κ) =(273.16° + t) °C ≈ 273 (1 + αt)<br />
δύναμη υδροστατικής πίεσης<br />
μονάδα επιφάνειας (1 cm 2 )<br />
σύστημα CGS bar (1bar=10 6 dynes/cm 2 )<br />
βαρίδα<br />
κλίμακα Fahreneit (°F)<br />
°C=(5/9)x(°F-32)<br />
°F=(9/5)x(°C+32)<br />
συνήθης μονάδα mbar (1mbar=10 -3 bar)<br />
χιλιοστοβαρίδα<br />
άλλη μονάδα mmHg (ύψος στήλης υδραργύρου<br />
σε βαρόμετρο)<br />
Εξaρτάταιαπό:i) θερμοκρασία υδραργύρου, ii) γεωγραφικό<br />
πλάτος φ και iii) ύψος από τη στάθμη της θάλασσας<br />
Προκειμένου να συγκρίνουμε τιμές πίεσης:<br />
συντελεστήςογκομετρικής διαστολής αερίων (≈0.0037)<br />
θερμοκρασίασε Celsius<br />
φ=45°<br />
Απαιτούνταιαναγωγές σε τυπικές τιμές θερμοκρασίας, γεωγρaφικούπλάτους και ύψους<br />
Τυπική τιμή πίεσης είναι το ύψος της στήλης υδραργυρικού βαρομέτρου των 760 mmHg με g o =980.6 cm/s 2<br />
(g)<br />
στάθμη θάλασσας
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ – 1-bis<br />
1. Θερμοκρασία αέρα<br />
βασικά ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά της κατάστασης της ατμόσφαιρας<br />
Μετατροπή<br />
Θερμοκρασιών<br />
μεταξύ κλιμάκων<br />
Kelvin-Celsius-Fahrenheit
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 1<br />
2. Ατμοσφαιρική πίεση<br />
?<br />
P =<br />
F<br />
S<br />
δύναμη υδροστατικής πίεσης<br />
μονάδα επιφάνειας (1 cm 2 )<br />
Γιατί η ατμόσφαιρα της Γης δε συρρικνώνεται υπό την επίδραση του βάρους της ???<br />
ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ (Δύναμη βάρους = Βαροβαθμίδα)<br />
δύναμηβαροβαθμίδας<br />
smaller<br />
pressure<br />
gradient<br />
force<br />
(upward)<br />
δύναμηβάρους<br />
larger
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 1<br />
2. Ατμοσφαιρική πίεση<br />
Ηαρχή μέτρησης της ατμοσφαιρικής πίεσης με<br />
υδραργυρικό βαρόμετρο<br />
Εξάρτηση ύψους στήλης υδραργύρου από:<br />
i) θερμοκρασία υδραργύρου,<br />
ii) γεωγραφικό πλάτος (επιτάχυνση<br />
βαρύτητας g)<br />
iii) ύψος από τη στάθμη της θάλασσας<br />
(επιτάχυνση βαρύτητας g)<br />
Αναγωγές ύψους σε τυπικές τιμές θερμοκρασίας,<br />
γεωγρaφικούπλάτους και ύψουςαπό τη στάθμη<br />
της θάλασσας
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 2<br />
Δεδομένου ότι ρ 0 ή ρ Hg (0°C)=13.596g/cm 3 , για τη δύναμη F 0 που αντιστοιχεί στην κανονική πίεση<br />
των 760mmHg ισχύει:<br />
ΤΥΠΙΚΗ<br />
ΤΥΠΙΚΗ<br />
ΤΙΜΗ<br />
ΤΙΜΗ<br />
ΠΙΕΣΗΣ<br />
ΠΙΕΣΗΣ<br />
πυκνότηταυδραργύρου<br />
1mbar=10 3 dynes/cm2<br />
F 0<br />
= 76 ρ 0<br />
g 0<br />
= 76 x 13.596 x 980.6 = 1,013,250 dynes/cm 2 = 1013.2 mb<br />
760mmHg<br />
1bar = 1000mb = 750.08mmHg<br />
Άρα,<br />
1mmHg ≈ 1.333mb ≈ 4/3 mb<br />
1mb ≈ 0.75mmHg ≈ 3/4 mmHg<br />
1mb = 1hPa<br />
hectopascal<br />
3. Ατμοσφαιρική υγρασία μέτροποσότητας υδρατμών στον ατμοσφαιρικό αέρα<br />
i) Μερική πίεση υδρατμών, e(σε mb ή mmHg) -(οι υδρατμοί είναι μέρος του μίγματος του ατμοσφ. αέρα)<br />
συνήθως<br />
ii) Απόλυτη υγρασία, α ποσότητα (μάζα) υδρατμών g<br />
σε<br />
μονάδα όγκου ατμοσφ.αέρα m 3<br />
iii) Ειδική υγρασία, q<br />
πυκνότηταυδρατμών<br />
ποσότητα (μάζα) υδρατμών<br />
σε<br />
μονάδα μάζας ατμοσφ. αέρα<br />
g<br />
g<br />
ή<br />
g<br />
Kg<br />
καθαρός αριθμός
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ – 2bis<br />
ΜΟΝΑΔΕΣΠΙΕΣΗΣ
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 3<br />
iv) Αναλογία μίγματος, s<br />
μάζα υδρατμών<br />
μάζα ξηρού αέρα<br />
σε<br />
g<br />
g<br />
ή<br />
g<br />
Kg<br />
καθαρός αριθμός<br />
(σε δεδομένο όγκο υγρού αέρα)<br />
v) Σχετική υγρασία, f(σε %)<br />
μερική πίεση (τάση) υδρατμών, e, στον αέρα<br />
κορεσμένη τάση υδρατμών, e s , αέρα της ίδιας θερμοκρασίας<br />
f = (100%)e/e s<br />
(οριακή πίεση υδρατμών, για μια δεδομένη<br />
θερμοκρασία, σε κατάσταση ισορροπίας πάνω από<br />
καθαρό υγρό νερό επίπεδης επιφάνειας)<br />
vi) Κοροπλήρωμα, d d= e s -e<br />
(για δεδομένη θερμοκρασία)<br />
Magnus-Tetens<br />
σε °C<br />
vi) Θερμοκρασία σημείου δρόσου, Τ d<br />
Ηθερμοκρασία στην οποία πρέπει να ψυχθεί ο αέρας<br />
υπό σταθερή πίεση, ώστε να καταστεί κορεσμένος σε<br />
υδρατμούς<br />
Οι διάφορες υγρομετρικές παράμετροι σχετίζονται μεταξύ τους
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
4. Ταχύτητα (ένταση) και κατεύθυνση ανέμου<br />
Αρχή μέτρησης<br />
γωνίας ανέμου<br />
Σημείο<br />
Παρατήρησης<br />
Άνεμος: διανυσματικό μέγεθος<br />
οριζόντιασυνιστώσα > κατακόρυφη συνιστώσα<br />
κατεύθυνση ως προς τα 8 ή 16 σημεία του ορίζοντα (0°-360°)<br />
Βορράς<br />
Δύση<br />
Νότος<br />
Μετρείται σε m/s ή Km/h<br />
ή σε Beaufort ή σε knots<br />
(1knot=1.852 Km/h)<br />
π.χ. Δυτικός άνεμος: Άνεμος 270º<br />
Ανατολή<br />
Περιγραφή<br />
Νηνεμία<br />
Ασθενής αέρας<br />
Ασθενής αύρα<br />
Ομαλή αύρα<br />
Μέτριααύρα<br />
Έντονη αύρα<br />
Ισχυρή αύρα<br />
Αριθμόςτηςκλίμακας<br />
Beaufort<br />
0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
Ταχύτητα (m/s) ή (Km/hr)<br />
0-0.5<br />
0.6-1.7<br />
1.8-3.3<br />
3.4-5.2<br />
5.3-7.4<br />
7.5-9.8<br />
9.9-12.4<br />
0-1<br />
2-6<br />
7-12<br />
13-18<br />
19-26<br />
27-35<br />
36-44<br />
Μέτριαθύελλα<br />
7<br />
12.5-15.2<br />
45-54<br />
ΡΙΠΑΙΟΤΗΤΑΑΝΕΜΟΥ<br />
Έντονη θύελλα<br />
8<br />
15.3-18.2<br />
55-65<br />
Ισχυρή θύελλα<br />
9<br />
18.3-21.5<br />
66-77<br />
μεταβολέςκατεύθυνσης/ταχύτητας του ανέμου<br />
λόγω ακανόνιστων αναταρακτικώνκινήσεων<br />
Ολική θύελλα<br />
Λαίλαπα<br />
Τυφώνας<br />
10<br />
11<br />
12<br />
21.6-25.1<br />
25.2-29.0<br />
>29<br />
78-90<br />
91-104<br />
>104
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
4. Ταχύτητα (ένταση) και κατεύθυνση ανέμου
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
5. . Νέφη ποσότητα, τύπος, ύψος, κατεύθυνση-ταχύτητα κίνησης<br />
Σωρειτόμορφα<br />
(cumuliform)<br />
Στρωματόμορφα<br />
(stratiform)<br />
Κυματόμορφα<br />
(undulatus)<br />
νέφη κατακόρυφης ανάπτυξης<br />
Υψηλάνέφη<br />
ΔιεθνέςΌνομα<br />
Cirrus<br />
Cirrocumulus<br />
Cirrostratus<br />
σεόγδοα ή %<br />
Μέσα(μεσαία) νέφη<br />
Χαμηλάνέφη<br />
ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ<br />
Σύμβολο<br />
Α. ΑνώτεραΝέφη (Μεβάση σεύψοςπάνωαπό 6Km)<br />
Ci<br />
Cc<br />
Cs<br />
Β. ΜέσαΝέφη (Με βάσησεύψος από 2-6Km)<br />
6 Km<br />
2Km<br />
ΕλληνικόΌνομα<br />
θύσσανος<br />
θυσσανοσωρείτης<br />
θυσσανοστρώματα<br />
ανάλογαμε το ύψος<br />
της βάσης τους<br />
Altocumulus<br />
Altostratus<br />
Ac<br />
As<br />
Γ. Χαμηλά Νέφη (Μεβάση κάτωαπότα 2Km)<br />
Υψισωρείτες<br />
Υψιστρώματα<br />
ΑΤΛΑΝΤΑΣ<br />
ΑΤΛΑΝΤΑΣ<br />
ΝΕΦΩΝ<br />
ΝΕΦΩΝ<br />
Stratocumulus<br />
Sc<br />
Στρωματοσωρείτες<br />
Stratus<br />
St<br />
Στρώματα<br />
Nimbostratus<br />
Ns<br />
Μελανοστρώματα<br />
Δ. ΝέφηΚατακόρυφηςΑνάπτυξης<br />
Cumulus<br />
Cu<br />
Σωρείτες<br />
Cumulonimbus<br />
Cb<br />
Σωρειτομελανίες
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
5. . Νέφη ΑΤΛΑΝΤΑΣ ΝΕΦΩΝ
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
5. . Νέφη<br />
ΑΤΛΑΝΤΑΣ<br />
ΝΕΦΩΝ
ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ - 4<br />
6. Υετός (βροχή, χαλάζι, χιόνι)<br />
ΚΑΘΕΜΟΡΦΗ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ<br />
ΠΟΥ ΠΕΦΤΕΙ ΚΑΙ ΦΘΑΝΕΙ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ<br />
7. Ορατότητα<br />
Όργαναμέτρησης ατμοσφαιρικών παραμέτρων:<br />
θερμόμετρα<br />
βαρόμετρα<br />
υγρόμετρα<br />
ανεμόμετρα<br />
νεφελόμετρα<br />
υετόμετρα<br />
ορατόμετρα<br />
<strong>ΦΥΣΙΚΗ</strong> <strong>ΤΗΣ</strong> <strong>ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ</strong><br />
ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ<br />
ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ
Change language