Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“Sujungus (2.33) <strong>ir</strong> (2.11) lygtis, barinį žingsnį galima išreikšti <strong>ir</strong> per tankį:. (2.34)Jei laikysime, jog laisvojo kritimo pagreitis g kinta labai mažame diapazone, tai barinisžingsnis tampa oro tankio funkcija. Kuo mažesnis oro tankis, tuo didesnis barinis žingsnis.Tarkime, jog šiltame retesniame <strong>ir</strong> šaltame tankesniame ore slėgis jūros lygyje yra vienodas.Barinis žingsnis retesniame ore yra didesnis, todėl didėjant aukščiui slėgis šiltame <strong>ir</strong> šaltame oretame pačiame lygyje taps nevienodas. Šiltame ore slėgis bus didesnis, nes, pakilus į tam tikrą aukštį,slėgis sumažės mažiau nei šaltame ore. Todėl aukštesniuosiuose atmosferos sluoksniuose šilto orosritys yra aukšto, o šalto – žemo slėgio.Oro temperatūros kaita vertikalia kryptimiGradientas – vektorius, kurio skaitinė reikšmė <strong>ir</strong> kryptis apibūdina didžiausią skaliariniodydžio kitimo greitį. Meteorologijoje svarbiausi <strong>ir</strong> dažniausiai naudojami yra horizontalus barinis(slėgio) gradientas <strong>ir</strong> vertikalus temperatūros gradientas.Vertikalus oro temperatūros pasisk<strong>ir</strong>stymas nėra susijęs su kokiu nors vienu gerai žinomudėsningumu, todėl <strong>ir</strong> kreivė, rodanti temperatūros kitimą vertikalia kryptimi, dažniausiai yrasudėtinga. Vertikalaus faktinio temperatūros kažkuriuo laiko momentu, pasisk<strong>ir</strong>stymo kreivė yravadinama stratifikacijos kreive. Stratifikacijos kreivę apibūdina vertikalus temperatūrosgradientas = –(dT/dz), t. y. temperatūros kaita vertikalia kryptimi. Paprastai aukščio sk<strong>ir</strong>tumovienetu yra laikomas 100 m. Kadangi lygtyje yra minuso ženklas, tai didėjant aukščiui <strong>ir</strong> krintanttemperatūrai, kai dT neigiamas, o dz teigiamas, gradientas yra teigiamas, o didėjant aukščiui <strong>ir</strong>temperatūrai kylant, gradientas – neigiamas.2.5 pav. Apatinio atmosferossluoksnio stratifikacijos kreivėspavyzdysRealioje atmosferoje vertikalus temperatūrosgradientas būna labai įva<strong>ir</strong>us. Jo dydis priklauso nuo parosbei metų laiko, aukščio v<strong>ir</strong>š paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> kitųveiksnių. Apatiniame kelių ar keliolikos kilometrųatmosferos sluoksnyje jis dažniausiai būna teigiamas, nesoras įšyla nuo paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> didėjant aukščiui jotemperatūra mažėja.Tačiau dažnai pasitaiko, jog temperatūra kažkuriamesluoksnyje didėjant aukščiui ne krinta, o kyla. Tokstemperatūros pasisk<strong>ir</strong>stymas vertikalėje vadinamasinversija. Inversijų formavimosi priežastys aptariamosskyrelyje „Inversijos“. Atmosferoje gali susiformuoti <strong>ir</strong>izotermija, t. y. sluoksnis, kuriame temperatūra didėjantaukščiui nesikeičia.Vertikalia kryptimi dažniausiai oro temperatūra kinta ne daugiau kaip 1°C/100 m. Tačiaukartais, daugiausia priežeminiame atmosferos sluoksnyje, vertikalūs (teigiami ar neigiami)gradientai labai išauga <strong>ir</strong> gali siekti kelis laipsnius.Oro tankio kaita vertikalia kryptimiKadangi oro tankis yra tiesiogiai proporcingas atmosferos slėgiui <strong>ir</strong> atv<strong>ir</strong>kščiai proporcingasoro temperatūrai, o pastarieji dydžiai kinta didėjant aukščiui, oro tankis taipogi kinta <strong>ir</strong> vertikaliakryptimi. Didžiausią įtaką šiam kitimui daro atmosferos slėgis, kuris didėjant aukščiui visadamažėja. Temperatūra apatinėje atmosferos dalyje taip pat dažniausiai mažėja didėjant aukščiui(tankis auga). Tačiau jos poveikis tankio kaitai nėra toks didelis kaip atmosferos slėgio. Pavyzdžiui,apatiniame atmosferos kilometro sluoksnyje oro temperatūrai sumažėjus 5 °C (tai artimasvidutiniam dydis), oro tankis išauga daugiau kaip 2 g/m 3 , o tuo tarpu slėgiui sumažėjus 125 hPa(barinis žingsnis 8 m/hPa), tankis sumažėja apie 16 g/m 3 . Todėl didėjant aukščiui oro tankis mažėja,23
Slėgis, tankis (vieneto dalimis)Temperatūra, °CEgidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“nors <strong>ir</strong> ne taip greit kaip slėgis. Vidutiniškai mūsų platumose prie žemės pav<strong>ir</strong>šiaus oro tankis yra1,25 kg/m 3 , 5 km aukštyje – 0,74, 10 km – 0,41, 20 km – 0,09 kg/m³.1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0SlėgisTankisTemperatūra2.6 pav. Atmosferos slėgio, tankio <strong>ir</strong> temperatūros kaita apatiniame 10 km storio atmosferossluoksnyje. Slėgis <strong>ir</strong> tankis išreikštas vieneto dalimis, kur 1 yra lygus standartiniams dydžiams jūroslygyje (p = 1000 hPa; ρ = 1,275 kg/m 3 )Tam, kad oro tankis nesikeistų didėjant aukščiui, oro temperatūra turi kas 100 metrųsumažėti po 3,42 °C. Realioje atmosferoje tokios sąlygos atsk<strong>ir</strong>ais atvejais gali susidaryti tiksaulėtomis vasaros dienomis priežeminiame atmosferos sluoksnyje. Todėl oro tankio augimasdidėjant aukščiui stebimas ypač retai.Jei tankis didėjant aukščiui nesikeistų, tai 0 °C temperatūroje vidutinį slėgį (1013 hPa)sudarytų 7991 m aukščio atmosferos stulpas. Šis dydis vadinamas vienalytės atmosferos aukščiu.Vertikalusis atmosferos sk<strong>ir</strong>stymas bei specifiniai atmosferos sluoksniaiEgzistuoja keletas vertikaliojo atmosferos sk<strong>ir</strong>stymo galimybių.Pagal oro temperatūros kaitą vertikalia kryptimi išsk<strong>ir</strong>iami šie sluoksniai:1) troposfera;2) stratosfera;3) mezosfera;4) termosfera;5) egzosfera.Pagal cheminę oro sudėtį atmosfera skaidoma į:1) homosferą;2) heterosferą.Pagal sąveikos su žemės pav<strong>ir</strong>šiumi stiprumą atmosfera sk<strong>ir</strong>stoma į:1) paribio sluoksnį;2) laisvąją atmosferą.Taip pat atmosferoje yra išsk<strong>ir</strong>iami keli specifiniai sluoksniai: ozonosfera, jonosfera (žr.skyrelį „Jonosfera“), magnetosfera, radiacinės Van Aleno juostos.Terminiai atmosferos sluoksniaiMeteorologinių matavimų eros pradžioje buvo manoma, jog oro temperatūra didėjantaukščiui mažėja <strong>ir</strong> ši tendencija išlieka visoje atmosferos storymėje. Tačiau 1902 metais prancūzųmeteorologas Leonas Teisesrenas de Bortas, atlikdamas matavimus oro balionu, nustatė, jog nuoapytiksliai 11 km aukščio oro temperatūra pradeda palaipsniui augti. Vėlesni tyrimai parodė, jogegzistuoja daugiau negu du atmosferos sluoksniai (2.7 pav.).3020100-10-20-30-40-50-600 5000 10000Aukštis, m24