Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“7. VANDUO ATMOSFEROJEVandens apytakos ratas. Garavimas. Kondensacija. Oro drėgnumo kaita per parą <strong>ir</strong>per metus. Kondensacija ant žemės pav<strong>ir</strong>šiaus bei antžeminių objektų. Rūkas. Vėsimo rūkas.Garavimo rūkas. Maišymosi rūkas. Rūko sudėtis <strong>ir</strong> vandeningumas. Debesys. Debesųformavimasis. Debesų klasifikacijos. Pastoviai stratifikuotų oro masių debesys. Nepastoviaistratifikuotų oro masių debesys. Šilto fronto debesys. Šalto fronto debesys. Okliuzijos frontodebesys. Debesų mikrostruktūra <strong>ir</strong> vandeningumas. Debesuotumo kaita per parą <strong>ir</strong> permetus. Kritulių formavimasis. Kritulių tipai. Kritulių kiekio kaita per parą <strong>ir</strong> per metus.Sniego danga. Pūga.Vandens apytakos ratasBeveik 71 % mūsų planetos pav<strong>ir</strong>šiaus yra dengiamas vandens, kuris pasižymi daugeliugyvybiškai svarbių <strong>ir</strong> unikalių savybių (žr. priedą „Unikalios vandens savybės“). Natūraliomissąlygomis milžinišką vandens kiekį galime aptikti visose trijose agregatinėse būsenose. Kokiojebūsenoje yra atmosferos vanduo priklauso nuo temperatūros <strong>ir</strong> slėgio (žr. priedą „Vandens fazinėsbūklės priklausomybė nuo temperatūros <strong>ir</strong> slėgio“).Vanduo yra dinaminės būsenos. Jis garuoja <strong>ir</strong> kondensuojasi, t<strong>ir</strong>psta <strong>ir</strong> užšąla. Susidarovandens apytakos ratas – nenutrūkstamas vandens judėjimas ant, po <strong>ir</strong> v<strong>ir</strong>š žemės pav<strong>ir</strong>šiaus. BendriŽemės vandens resursai siekia 1,4 milijardo kubinių kilometrų. Net 97 % viso vandens yravandenynuose (7.1 pav.). Sausumoje didžiausias vandens kiekis sukauptas Antarktidos <strong>ir</strong>Grenlandijos ledo skyduose.Nors vanduo atmosferoje sudaro vos 0,001 % bendro vandens kiekio, tačiau pokyčiai šiojesferoje yra itin dinamiški. Milžiniška išgaravusio vandens masė patenka į atmosferą <strong>ir</strong> iškrenta iš joskritulių pavidalu. Kasmet į šiuos procesus įtraukto vandens kiekis apytiksliai 38 kartus v<strong>ir</strong>šijanuolat esantį atmosferoje. Tai reiškia, jog visas vanduo atmosferoje atsinaujina kas 9 dienos. Būtinaprisiminti, jog fazinių v<strong>ir</strong>smų metu sunaudojamas ar į aplinką išsk<strong>ir</strong>iamas nepaprastai didelisenergijos kiekis labai stipriai veikia horizontalius bei vertikalius oro judesius atmosferoje.7.1 pav. Vandens apytakos rato dalys <strong>ir</strong> procesai. Pateiktas metinis vandens kiekis, dalyvaujantisapytakos procese103
Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“GaravimasGaravimas – vandens perėjimas iš skystos į dujinę būseną. Vandens garai patenka įatmosferą dėl garavimo nuo paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> dėl transp<strong>ir</strong>acijos.Transp<strong>ir</strong>acija – fiziologinis procesas, susijęs su vandens garinimu iš augalų. Vienu metutam tikroje teritorijoje vykstant garavimui <strong>ir</strong> transp<strong>ir</strong>acijai, jie gali būti įvardijami vienu terminu –evapotransp<strong>ir</strong>acija.Garavimo proceso esmė – atsk<strong>ir</strong>ų didžiausiu judėjimo greičiu pasižyminčių vandensmolekulių atsiplėšimas nuo vandens arba drėgnos d<strong>ir</strong>vos pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> jų perėjimas į orą. Tam, kadmolekulė atsiplėštų nuo vandens pav<strong>ir</strong>šiaus, jos kinetinė energija turi būti didesnė nei vidutinėskystyje. Todėl vidutinė molekulių, liekančių skystyje, energija sumažėja, kartu mažėja <strong>ir</strong>garuojančio pav<strong>ir</strong>šiaus temperatūra. Kuo žemesnė pav<strong>ir</strong>šiaus temperatūra, tuo silpnesnis garavimas.Tam, kad garavimas toliau tęstųsi, reikalingas papildomas energijos, dažniausiai gaunamostiesiogiai iš Saulės ar netiesiogiai iš atmosferos, kiekis. Šiuo atveju molekulės skystyje pradedajudėti greičiau, išauga atstumas <strong>ir</strong> susilpnėja ryšiai tarp molekulių, todėl daugiau molekuliųatsiplėšia nuo skysčio pav<strong>ir</strong>šiaus.Kartu su molekulių atsiplėšimu nuo pav<strong>ir</strong>šiaus vyksta <strong>ir</strong> atv<strong>ir</strong>kštinis procesas, t. y. jųperėjimas iš oro į vandenį <strong>ir</strong> d<strong>ir</strong>vą. Didėjant atsiplėšusių molekulių skaičiui, daugėja <strong>ir</strong> grįžtančių įgaruojantį pav<strong>ir</strong>šių. Kai pasiekiamas pusiausvyros (prisotinimo) lygis, t. y. sugrįžtančių į vandensar d<strong>ir</strong>vos pav<strong>ir</strong>šių molekulių skaičius tampa lygus atitrūkstančių molekulių skaičiui, oras laikomasprisotintu. Vandens garų slėgis tuo metu vadinamas sočiųjų vandens garų slėgiu. Sočiųjų vandensgarų slėgis didėja augant oro temperatūrai (žr. skyrelį „Vandens garai ore“).Jeigu oro temperatūra mažesnė nei garinamo pav<strong>ir</strong>šiaus temperatūra, tai garavimas tęsiasi <strong>ir</strong>tada, kai oras tampa prisotintas. Tokiu atveju vandens garų perteklius kondensuojasi ore <strong>ir</strong> susidarogaravimo rūkas.Garavimo greitis yra sk<strong>ir</strong>tumas tarp atsiplėšiančių <strong>ir</strong> į skystį sugrįžtančių molekuliųskaičiaus. Jis yra išreiškiamas vandens sluoksniu (mm), išgaravusiu per laiko vienetą nuonagrinėjamo pav<strong>ir</strong>šiaus. Garavimo nuo paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus greitį bei išgaravusio skysčio kiekįreguliuoja penki svarbiausi veiksniai:1. Galinčio išgaruoti vandens kiekis.2. Energijos kiekis, kurį gauna garuojantis pav<strong>ir</strong>šius. Vienam vandens gramui išgarinti reikia2200–2500 J energijos (4.1 lentelė).3. Oro drėgnumas. Kuo oras sausesnis, tuo intensyvesnis garavimo procesas. Garavimasnutrūksta tada, kai oras v<strong>ir</strong>š jo tampa prisotintas.4. Vėjo greitis v<strong>ir</strong>š garuojančio pav<strong>ir</strong>šiaus. Turbulencijos metu vandens garai nunešami nuopav<strong>ir</strong>šiaus, o v<strong>ir</strong>š jo ats<strong>ir</strong>anda sausesnis oras. Dėl to garavimo procesas nesilpnėja.5. Atmosferos slėgis. Atmosferos slėgiui mažėjant, garavimo greitis auga (jei kitos sąlygosnesikeičia).1802 metais anglų chemikas Džonas Daltonas suformulavo garavimo dėsnį, pagal kurįgaravimo greitis (W) nuo vandens pav<strong>ir</strong>šiaus priklauso nuo sočiųjų vandens garų slėgio (E)(esamoje pav<strong>ir</strong>šiaus temperatūroje) <strong>ir</strong> vandens garų slėgio ore (e) sk<strong>ir</strong>tumo.Taigi:( ), (7.1)Wkur k – proporcingumo koeficientas iš dalies priklausantis <strong>ir</strong> nuo vėjo greičio, p – atmosferos slėgis(hPa).Garavimas nuo d<strong>ir</strong>vos pav<strong>ir</strong>šiaus yra žymiai silpnesnis, nes palengva d<strong>ir</strong>va džiūsta <strong>ir</strong> mažėjagalinčio išgaruoti vandens kiekis jos pav<strong>ir</strong>šiuje.Ore vandens molekulės sklinda dėl pačių molekulių judėjimo arba dėl molekulių judėjimokartu su oru. Antruoju atveju judėjimas daug intensyvesnis, nes jis vyksta dėl paties oroturbulencijos.104