Visoki oblaci

ALTOCUMULUS



 Altokumulusi se najčesće javljuju u rano jutro ili kasno popodne. Altokumulusi se uglavnom javljaju u talasastom obliku, sastavljeni su od različitih masa, ploča i na visini između 2500 m i 5000 m. Poluprozirni su i delimično propuštaju sunčevu ili mesečevu svetlost. Mogu biti sastavljeni od vodenih kapljica kad je toplo vreme ili ledenih kristala pri hladnijem vremenu. Nastaju na više načina: transformacijom altostratusa, nimbostratusa, debljanjem cirostratusa, deljenjem stratokumulusa, pa čak i širenjem kumulusa i kumulonimbusa. Od padavina daju virgu (kišu koja ne pada do tla).

Altokumulusi se javljaju u nekoliko varijeteta:

Polu-transparentni altokumulus (tipični oblaci pri zalasku sunca,stoga imaju karakteristične žute i narandžaste nijanse)

1a.  podvrsta Altocumulus lenticularis(Ac len) i translucidus(Ac tr) isto kao i polutransparentni altokumulus,samo što imaju izduženi oblik,takođe mogu biti i potpuno “ludih” oblika(nesto kao NLO) a takvi se uglavnom javljaju u Alpima.

Altocumulus opacus (Ac op)

Altocumulus cumulogenitus (Ac cugen) i Altocumulus cumulonimbogenitus (Ac cbgen) nastaju širenjem kumulusa odnosno kumulonimbusa.

Altocumulus multi-level, to su ustvari altokumulusi na više nivoa-jedan iznad drugog

Ima i jos nekoliko varijeteta ovog oblaka ali ovi su najvažniji.

Univerzalna oznaka za altokumulus je Ac


ALTOSTRATUS


 Baza im se nalazi na visini 3-5 km, sive su boje, vlaknaste ili jednolične strukture, mogu da budu debeli i više stotina metara, pa čak i kilometara. Uglavnom potpuno zaklanjaju sunce, mada se kroz delove altostratusa moze nazirati sunce. Može prekriti deo ili pak celo nebo. Sastoji se od vodenih kapljica ili ledenih kristala. Ovaj oblak nastaje na više načina: dizanjem vazduha na dovoljno veliku visinu, debljanjem cirostratusa, ili stanjivanjem nimbostratusa. Retko daje padavine, a one mogu biti u obliku slabe kiše, slabog snega ili virge.Ne postoje vrste altostratusa ali ima dosta podvrsta: opacus, duplicatus, radiatus, undulates.
Univerzalna oznaka:As






NIMBOSTRATUS


 Nimbostratusi su oblaci tipični za hladniju polovinu godine. Nimbostratusi uglavnom izlučuju kišu u kontinuitetu ili sneg u kontinuitetu, ledenu kišu, a retko može dati i sugradicu. Padavine koje daje mogu biti vrlo jake. Baza ovih oblaka je između 700-2000 m, mada ponekad ume da bude i znatno niže, naročito zimi, kad može stići do samog tla; debljina im je 2-6 km. Potpuno su neprovidni i stoga potpuno zaklanjaju sunce i mesec. Sive su boje, sastoje se od vodenih kapljica, ledenih kristala, snežnih pahulja. Ovaj oblak nastaje na više načina: dizanjem vertikalnih slojeva vazduha na određenu visinu, debljanjem altostratusa, altokumulusa i stratokumulusa, širenjem kumulonimbusa i kumulusa. Nema nijednu vrstu ni podvrstu.

Univerzalna oznaka ovih oblaka je Ns





Izvor: Serbianmeteo

Niski oblaci


CUMULUS



Ovo su oblaci karakteristični za toplu polovinu godine. Kada su mali, to je znak lepog vremena. Slobodno možemo reći da su to i najčešći oblaci u letnjem periodu. Baza im se nalazi na visini 500-1700 m, a debljina im je od nekoliko metara do nekoliko stotina metara. Kada su razvijeni debljina dostiže i 2-3 km.

Kod većih kumulusa može doći i do pojave pljuska. Kumulusi takodje često prate i kumulonimbuse, što je znak približavanja oluje. Sastavljeni su od vodenih kapljica, a kad se razvijaju u kumulonimbus onda ima delova koji su sastavljeni i od ledenih kristala. Kumulusi su uz kumulonimbuse jedini oblaci koji se razvijaju vertikalno. Taj oblak nastaje u konvekciji vlažnog vazduha u nestabilnoj atmosferi, ali može nastati i u stabilnoj, kada ona ima samo jedan deo (sloj) nestabilan.

Postoji više varijeteta kumulusa:



Mali kumulusi (Cumulus humilis-Cu-hum)

Kumulus sa vetikalnom moderacijom (Cumulus congestus) javljaju se uglavnom popodne ili u toku noci i teze da se pretvore u Cumulonimbuse

Kumulus sa Stratusom koji najavljuju uglavnom lose vreme
Kumulus sa kumulonimbusom,pred oluju sa grmljavinom

Vrste kumulusa su humilis (Cu hum), fractus (Cu fra), congentus (Cu con), mediocris(Cu med)

Univerzalna oznaka ovih oblaka je Cu


CUMULONIMBUS



 Kumulonimbusi su oblaci koji kod nas se javljaju uglavnom u toplom periodu godine i po pravilu donose oluje sa grmljavinom. Javljaju se u toplim i sparnim danima, kada nema vetra i kada se isparavanje nagomilava i ide u vis. Kumulonimbusi su lako prepoznatljivi, izuzetno masivni oblaci. Oni koji stvaraju oluje mogu biti jedno-, više- i superćelijskog oblika. Kumulonimbusi se stvaraju uglavnom popodne i uveče, najčesće nastaju razvijanjem kumulusa, ali se ponekad mogu razviti i od altokumulusa i stratokumulusa. Kumulonimbus je sastavljen od 3 sloja: u niskom sloju se sastoji od vodenih kapi, u srednjem sloju od zamrznutih vodenih kapi, snežnih pahulja i grada, dok se u najvišem sloju, takozvanom nakovnju, sastoji od isključivo ledenih kristala. Baza kumulonimbusa se nalazi na visini od 300-1300 m, ali nekad bude i znatno više; debljina varira od nekoliko kilometara kod slabo razvijenih, pa sve do preko 15 km kod jako razvijenih.

Postoji i specijalna vrsta kumulonimbusa sa “Mamma” bazom. Mamma bazu kumulonimbusa lako prepoznajemo po gotovo geometrijski pravilnim poluloptama, obično traju nekoliko minuta, nakon čega se postepeno gube.

Kumulonimbus daje padavine u vidu pljuska kiše ili zimi ledene kiše, snega, krupe (ledena zrnca koja šušte dok padaju i odskakuju od podloge), koje kreću veoma naglo, a često dolazi i do pojave sugradice i grada. Gradonosni oblaci se prepoznaju po belom nakovnju na vrhu oblaka. Iz kumulonimbusa se može razviti i tornado (uglavnom u višećelijskim i superćelijskim olujama) ili pijavica (uglavnom u jednoćelijskim olujama).

Kumulonimbus se javlja u dva osnovna varijeteta:

Cumulonimbus calvus (bez nakovnja) Cb cal
Cumulonimbus capilatus (sa nakovnjem) Cb cap


STRATUS



 Stratusi su niski oblaci, uglavnom im je baza na 300-600m visine, ali često i manje, nekad toliko nisko da su praktično pri samom tlu i tada ih nazivamo “magla”; debljine su 1-2 km.
Stratusi su česti na obalama, iznad mora, ali i u drugim područijima sa jakim isparenjima. Kod nas su strausi najčešći u hladnoj polovini godine, mada se mogu javiti tokom cele godine.
Stratusi mogu biti providni, tako da sunčeva ili mesečeva svetlost skoro potpuno prolazi kroz oblak, tako da su sunce i mesec jasno vidljivi.
Iz stratusa se mogu izlučivati padavine i to u obliku rominjave (sipeće) kiše ili snega; takve padavine su karakteristične za hladnu polovinu godine.
Stratus nastaje na više načina i to: hlađenjem donjih prizemnijih delova atmosfere, dizanjem magle ili isparavanjem padavina, kao i spuštanjem stratokumulusa.
Stratus se javlja u 2 vrste i to:fractus(St fra) i nebulosus(St neb).

Univerzalna oznaka ovih oblaka je St


STRATOCUMULUS



 Stratokumulusi su karakteristični oblaci za letnje mesece, ali nisu retki ni zimi. Mogu se pojaviti u više različitih oblika, mada su najčešći u formi talasa. Uglavnom su bele ili sive boje, ili u kombinaciji bele i sive boje. Što se tice padavina, stratokumulusi su uglavnom oblaci koji ne daju padavine, a kad ih imaju to mogu biti samo padavine u obliku slabe kiše ili snega i virge (kiše koja ne pada do tla). Baza stratokumulusa je na visini od 200-2000 m, debljina do 1 km, nekad i znatno manje i oni često najavljuju dolazak lošeg vremena. Stratokumulusi nisu prozirni, tako da obavezno zaklanjaju sunce ili mesec. Nastaju na više nacina: zgušnjavanjem altokumulusa, transformacijom altostratusa ili nimbostratusa, konvekcijom u stratusu, a mogu nastati zgušnjavanjem ili širenjem kumulusa i širenjem kumulonimbusa.
Stratokumulusi se, pored osnovnog, javljaju i u nekoliko varijeteta:

Stratocumulus cumulogenitus
Sratokumulus sa Kumulusom na razlicitim visinama

Postoji i vise vrsta i to: stratiformis(Sc str), lenticularis(Sc len), castellanus(Sc cas). Univerzalna oznaka Stratokumulusa je Sc.

Oluje

Oluja je meteorološki proces praćen jakom kišom, vetrom i grmljavinom. Ponekad i veoma razornim vetrovima, kao što je tornado ili uragan u tropskim krajevima.

Vrste oluja:
1. termičke
2. frontalne

Termičke oluje se u našim predelima javljaju u toploj polovini godine. One nastaju podizanjem vodene pare u sparnim i toplim danima, koja se u višim predelima atmosfere hladi i stvara oblake koji izlučuju kišu. Razvijanjem kumulusa dobijamo olujne oblake koji se zovu kumulonimbusi. Ovakve oluje su uglavnom jednoćelijskog tipa, oblaci se brzo rapadnu i uglavnom zahvataju manje područje. Ovo su najčesći tipovi oluja u letnjim mesecima.

Frontalne oluje nastaju tako što u predeo sa toplom vazdušnom masom prodre hladna vazdušna masa koja izdiže topao vazduh i tada se stvaraju kumulonimbusi. U ovakvim olujama vetar može biti i jači od 100 km/h. Ovakve oluje se u Beogradu javljaju nekoliko puta godišnje, posle kojih sledi nekoliko znatno hladnijih dana nego što je bio dan kada se oluja formirala. Ovakve oluje se dešavaju kada posle dugog toplog leta praktično u jednom danu stigne jesen.

Tipovi olujnih oblaka:
1. jednoćelijski (single-cell)
2. visećelijski (multi-cell)
3. superćelijski (super-cell)

Jednoćelijski oblaci se odlikuju ćelijama koje kratko žive. Kumulonimbusi prolaze kroz tri etape razvoja: kumulusnu, zrelu i fazu raspadanja.

Kumulusna faza se sastoji od jednog ili više rastućih oblaka koji se hrane vlagom, a koja se podiže zbog konvergencije vazduha u prizemnom graničnom sloju. U ovoj fazi su karakteristična uzlazna kretanja, premda ima i silaznih kretanja, pre svega na zavetrenoj strani kupole. U ovoj fazi uglavnom nema padavina u prizemnom sloju (eventualno u gornjim slojevima oblaka).

Zrelu fazu karakteriše sjedinjavanje kumulusnih kupola u jednu veliku konvektivnu celinu. Sučeljavaju se hladnije izlazne struje pri tlu sa konvergirajućim toplim vazduhom, tako da se u ovoj fazi formira olujni front.

U ovoj fazi postoje uzlazna kretanja u prednjem delu oblaka i silazna kretanja u zadnjem delu oblaka. Divergencija uzlazne struje ispod tropopauze ima za posledicu pojavu nakovnja i jedne kupole koja dominira. Silazna struja stvorena isparavanjem i topljenjem elemenata padavina divergira pri tlu. Prednji deo struje koji ističe iz zadnjeg dela oblaka naziva se olujni front. Na prednjem delu olujnog fronta dešava se prisilno dizanje toplog vlažnog vazduha. U ovoj fazi pojavljuje se vrlo lokalizovan pljusak.

U fazi raspada postoje silazna kretanja u celom donjem delu oblaka. U gornjem delu se zadržavaju konvektivni oblici sa uzlaznim kretanjima. Kupola nestaje. Padavine su slabe i ujednačene. Jednoćelijski oblak traje najviše 30 minuta.

Postoje i anomalni jednoćelijski oblaci: to su oni oblaci koji vise liče na Cumulus congentus (Cu con) oblake, a razlikuju se od njih po pojavi padavina i silaznih strujanja u prednjem delu oblaka. Po dinamici i vertikalnoj razvijenosti ovi oblaci se mogu svrstati u Cu con oblake, ali prisustvo padavina i grmljavine nam govori da su to ipak kumulonimbusi.

Jednoćelijski Cb oblaci se najčešće javljaju, ali njihov značaj po padavinama i štetama koje pričinjavaju veoma je zanemarljiv.

Višećelijski oblaci nastaju tako što se iz jednoćelijskog oblaka razvijaju nove ćelije na prednjem delu oblaka i to uglavnom na prednjem desnom boku oluje. Kada se formira višećelijski oblak čitavo vreme trajanja oluje postoji više ćelija. One mogu biti u različitoj fazi razvoja (kumulusnoj, zreloj ili fazi raspada). Kad je intenzivna, višećelijska oluja se sastoji od organozovane grupe ćelija koje se razvijaju i kreću na isti način. Nova ćelija raste i postaje centar oluje, prethodna počinje da se raspada, a treća počinje da se formira i tako se nove ćelije formiraju u intervalima od 5-10 minuta. Za vreme trajanja oluje može da se razvije preko 20 ćelija. Nove ćelije se formiraju kao kumulusi koji brzo rastu poređani u liniji i teže da se spoje sa glavnim oblakom, a kada se spoje u tom trenutku se javlja izuzetno jak pljusak ili grad. Takvi kumulusi se nazivaju oblaci hranitelji.

Superćelijski oblaci se karakterišu postojanjem para silaznih i uzlaznih struja u periodu dužem od 30 minuta. Superćelije mogu živeti i duže od 12 sati, takve dugotrajne oluje stvaraju krupna zrna grada i tornada. U ovakvim olujama javlja se i intenzivno rotiranje sa tornadom i takve oluje se zovu rotirajuće oluje ili mezociklon. Kupola superćelijskog oblaka moze biti prečnika i do 10-15 km. Zbog visinskih vetrova mogu se formirati i široke trake cirusa. Baza oblaka je uglavnom ravna, u nekim slučajevima i zatalasana, a padavinska zona je vidljiva. Tornado se formira na ivici uzlaznog dela vazduha. Na radarskoj slici područje pod “zarezom” znači da je moguća pojava tornada. Područje oko tornada okružuje zona sa jakim gradom. Superćelijske oluje redovno izazivaju velike štete, a dešavaju se i u našoj zemlji. Donose krupan grad koji uništava poljoprivredne i voćarske kulture. Često se dešava da se superćelijski oblak razvije nad područjem Bosne, pa se premešta preko Srbije sve do Bugarske. Tako se 23. jula 2003. godine stvorio superćelijski oblak iznad područja Alpa i prešao preko Slovenije, Hrvatske, Bosne i Srbije.

Superćelijski i višećelijski oblaci ne moraju da se razlikuju po dimenzijama, ali lako možemo uočiti razliku između njih: na vrhu višećelijskog oblaka uvek se nalazi više kupola, dok je vrh superćelijskog oblaka gladak. Baza oblaka i padavinska zona kod oba oblaka su gotovo iste.

Neki termini i opisi preneti su iz knjige "Dinamika oblaka" (dr Mladen Ćurić).

Tornado, pijavice, trombe

Između ovih vrsta vetrova i nema neke preterane razlike u pogledu izgleda i snage, ali se razlikuju u veličini, tj. prečniku vrtloga. Dele se na:

1. morske pijavice
2. kopnene pijavice ili trombe
3. tornado

Vrtložni vetrovi nastaju u toplim i sparnim danima uglavnom iz kumulonimbusa koji se tada stvaraju. Tornado se stvara iz oluja superćelijskog tipa, dok se pijavice stvaraju iz oluja višećelijskog i jednoćelijskog tipa. Jedan od preduslova za vrtložne vetrove su jaka vazdušna strujanja promenljivog smera. Drugi uslov je prisustvo Wall cloud-a ili repnog oblaka.
Tornado izaziva pažnju naučnika pre svega zbog nemogućnosti predviđanja i zbog ogromne količine kinetičke energije koja iznosi okvirno 10^3MW. Tornado, trombe i pijavice mogu se definisati kao visoki uzani stub vazduha koji rotira. Prečnik tornada iznosi obicno 30-300 m, mada su u retkim slučajevima zabeleženi i veći.

Životni vek tornada je podeljen u 5 stadijuma, premda se oni nekad mogu preklapati.
1. stadijum: stadijum kovitlaca prašine, kada se javljaju prvi znaci cirkulacije i kovitlanje vazduha iznad površine tla, ili kao kratak vrtlog iz oblaka (funnel cloud); u ovom stadijumu štete su vrlo male ili nikakve.
2. stadijum: stadijum organizovanja; u ovom stadijumu levak se spušta iz oblaka i ubrzano rotira.
3. stadijum: stadijum zrelosti, kada levak dostiže najveću širinu i uglavnom bude skoro vertikalan. U ovom stadijumu pričinjene štete su obično velike.
4. stadijum: stadijum skupljanja, kada se levak skuplja, a nagib mu se povećava. U ovom stadijumu štete su takođe velike, ali samo u užem pojasu.
5. stadijum: stadijum povlačenja, kada je levak je razvučen poput konopca, sve dok se ne raspadne.
Jači tornado vetrovi prolaze kroz svih pet faza, dok slabiji tornado vetrovi (i pijavice) nekad prolaze samo kroz stadijume 1, 2 i 5.

Oblik levka tornada i pijavica (trombi) može biti raznolik: uglavnom je cilindričan, konusan, oblik dimnjaka ili tankog konopca.
Razlika između kopnenih (trombi) i morskih pijavica jedino je u tome iznad kakve površine nastaju. Pijavice se javljaju ili iz Cb-a ili iz Cu con oblaka, uglavnom u olujama jednoćelijskog tipa.
Razlika između tornada i pijavica uglavnom je u veličini, mada je i to relativno, pošto su u pitanju vetrovi koji nastaju na identičan način, samo u različitim okolnostima, ali praktično su to isti vetrovi.
Snaga tornada i pijavica meri se u Fujtia skali i to u opsegu od F0 do F5:
F0 = 64-116 km/h
F1 = 117-179 km/h
F2 = 120-253 km/h
F3 = 254-332 km/h
F4 = 333-419 km/h
F5 = 420-512 km/h
formula po kojoj se računa F je: BV = 6,30(F + 2)^1,5
[BV je brzina vetra]

Brzinu vetra tornada ili pijavice teško se može izmeriti, pa se uzima "procenjena" brzina na osnovu pričinjene materijalne stete.
Najviše ima tornada i pijavica F0, F1 i F2, dok su ređe F3, a svega u 1% slučajeva javljaju se F4 i F5 koji uništavaju sve što im se nadje na putu. F5 tornada u proseku se javljaju dvaput godišnje u svetu. Najviše ih ima u Americi, Indiji i Južnoj Africi. Ali tornado vetrovi su zabeleženi na svim kontinentima osim na Antartiku.
U Evropi tornada najviše ima u Velikoj Britaniji. Pretpostavlja se da je jedan od razloga i Golfska struja.
Tornada i pijavica u Evropi ima zaista mnogo, naročito u toploj polovini godine, od Finske do Malte i od Rusije do Portugala.

Fenomeni slični tornadu/pijavici su i:
1. Downburst
2. Funnel cloud
3. Dust devil (i Snow devil)

Downburst je interesantna pojava, slična tornadu. Naime, radi se o vrtložnom kretanju vazduha na zemlji, koji u stvari ne pravi vrtlog, nego diže prašinu u vis, ali može biti veoma jak (i preko 200 km/h).
Funnel cloud je u stvari tornado ili pijavica koji se nisu spustili na zemlju. Za ovaj pojam ne postoji adekvatan prevod na srpski jezik.
Dust devil (u nekom slobodnom prevodu "tasmanijski đavo") – to je najčešći vid vrtložnog kretanja vazduha. Možemo ih i sami videti u jesen kada se opalo lišće vrti u krug i pravi mali vrtlog sa prašinom. Dust devil ipak najlepše izgleda kada se pojavi iznad suve zemlje ili peska, pošto tada stvori zaista impresivan vrtlog prašine koji se ponekad izdiže i do 1 km visine, a može imati i do 10-tak metara u prečniku, mada je to retko. Dust devil je uglavnom bezopasan, nije zabeležena nikakva materijalna šteta od njega (izuzev pomerenih stolica ili suncobrana koje odnese par metara kad se pojavi na plaži), ali ipak nije preporučljivo prilaziti velikom dust devilu (koji liči na tornado), pošto on ima snagu da usisa čoveka. Snow devil je mnogo ređa pojava, a dešava se kada se javi vrtložno kretanje iznad snežnog pokrivača, naročito ako je sneg ratresit i onda može da stvori zaista fenomenalan vrtlog. Oni su zabeleženi Rusiji, Finskoj i Švedskoj, kao i pored gejzira.

SASTAV ATMOSFERE
piše: Predrag Petrović

Atmosfera kao vazdušni omotač planete je jedna velika smeša gasova. Gledano prema zapremini, u toj smeši preovlađuju dva gasa: azot (78%) i kiseonik (21%), dok na sve ostale gasove otpada preostalih 1%. Naizgled jednostavno, zar ne?

Ne!



Baš taj 1% gasova čini meteorologiju krajnje uzbudljivom naukom. Ono što bi se ugrubo moglo nazvati prljavštinom, ustvari su gasovi koji diriguju svim promenama u atmosferi koje možemo nazvati vremenom, klimom i uopšte meteorologijom. Neki imaju manju, a neki veću ulogu u tome; neki su potcenjeni, a neki precenjeni po svojoj važnosti. No, evo i njih.

Argon (0.93%), plemenit gas; nema većeg meteorološkog značaja, pa ga nećemo gledati, osim u svetlećim reklamama koje se često pogrešno nazivaju neonskim.

Ugljen-dioksid se u atmosferi nalazi u strašno malim količinama, reda veličine nekoliko stotina milionitih delova. Ko voli izražavanje u procentima, ima da piše par nula pre neke konkretne brojke (na primer 0.04 % za 400 milionitih delova). I ko bi rekao da ta enormna količina ugljen-dioksida izaziva katastrofalne promene klime, globalno zagrevanje i ko-zna-koja čuda! Pa da se čovek zapita kako je to moguće. I ja se pitam.

Ostalo nam je oko 0.03% za sve ostale gasove. Iako nemaju većeg meteorološkog zančaja, ipak ih pomenimo: neon, helijum, kripton (eto još tri plemenita gasa iz svetlećih reklama), vodonik, ozon. Mada nemaju kvorum, nisu bez uticaja na našu planetu. Ozon je, na primer, bio optuživan za svoje rupe u stratosferi, koje nemilice propuštaju ultraljubičasto zračenje i time ugrožavaju život i zdravlje na Zemlji.

Međutim, ko je bio pažljiv, primetiće da se u ovom sastavu atmosfere ne nalazi jedan od najvažnijih gasova. To je, inače, najvažniji gas sa efektom staklene bašte; jedini se vidi u atmosferi, ali samo ako svoje gasovito stanje menja za neko drugo agregatno stanje; štaviše, životno je važan. Još se niste setili koji je to gas?

Vodena para!

Da, uistinu je opisan sastav atmosfere, ali bez vodene pare. Takva atmosfera se naziva suva atmosfera. Vodena para se izdvaja iz više razloga. Pre svega, količina vodene pare u atmosferi je jako promenljiva kako u prostoru, tako i u vremenu. Dalje, vodena para jedina ima fazne prelaze (promene agregatnog stanja) od svih gasova atmosfere. Te promene (kondenzacija, isparavanje, sublimacija) neretko upravljaju veoma značajnim meteorološkim procesima. Najzad, i sama vodena para daje posebne karakteristike vazduhu ne samo svojom gustinom, već i ostalim osobinama, kao što je filtrovanje pojedinih opsega Sunčevog zračenja, što dovodi do pomenutog efekta staklene bašte. Meteorologija bez vodene pare bila bi krajnje dosadna nauka.

Osim ovih sastojaka, atmosfera u sebi nosi i čvrste i tečne čestice, koji nisu uvek prljavština. Ali o tome će biti više reči drugom prilikom.

PRIDODACI ATMOSFERE
piše: Predrag Petrović


Čini se da je atmosfera jedna velika čorba od azota i kiseonika sa mešanom aromom ugljen-dioksida, ozona i svega što je pomenuto u prethodnom tekstu. Ta čorba se i lepo puši od vodene pare. Međutim, čorba neće valjati ako nema pridodataka, začina. Neće imati onaj ukus, šmek koji čorbu čini prijatnijom i kompletnijom, što je čini onakvom kakva jeste. Umesto mirođije i soli, tu su aerosoli, čestice prašine ili mikroskopski sitne kapljice vode koje lebde u atmosferi.



Aerosoli mogu imati čitav spektar veličina. Najsitniji imaju prečnik manji od jednog mikrometra (ne mikrona, oni su zakonom zabranjeni još od 1980. godine!) i jako dugo lebde u atmosferi, i po nekoliko dana. Najkrupniji aerosoli imaju prečnik od nekoliko desetina mikrometra i zbog svoje veličine, odnosno težine, ne mogu dugo da lebde, već se talože na površinu tla posle nekoliko sati.

Najveći broj ovih čestica je sastavljena uglavnom od kapljica vode koje su otkinute od vodenih površina mora i okeana. Ali, tu su i zrna prašine koje su podignute sa suvog tla, izbačeni u atmosferu vulkanskim erupcijama, šumskim požarima, pa čak i zrnca soli koja ostaju kada morska kap ispari u vazduhu.

Sve te čestice imaju jednu interesantnu zajedničku osobinu. Što ih je više, to više smanjuju prozračnost atmosfere. Pre svega, tu su kapljice vode i zrnca leda koje čine maglu i oblake. Čak i u čistom vazduhu njihovo prisustvo ume da bude značajno, pa tako diriguje vidljivošću i intenzitetom plavetnila neba.

Najviše aerosola ima u nižim predelima, dok njihova koncentracija opada sa povećanjem visine, u početku naglo, a zatim sve manje. Ljubitelji planina i letenja to najbolje znaju kada pogledaju naniže prema dolinama i ravnicama, pa se stresu od pomisli u kakvoj prljavštini od vazduha ustvari žive.

Koncentracije aerosola uveliko zavise i od vazdušne mase. Najviše aerosola ima iznad okeana i mora, pa iznad suvog i prašnjavog tla, a najmanje iznad polarnih predela. Zimi, kada je čest prodor suvog i hladnog arktičkog vazduha, imamo prilike da se divimo pogledu u velike daljine, jer ta vazdušna masa ima veoma malo ovih čestica u sebi.

Aerosoli igraju veoma važnu ulogu u atmosferi. Bez njih se teško mogu zamisliti bilo kakve padavine. Sama vodena para koja se kondenzuje u vazduhu teško može da opstane, jer su kapljice isuviše sitne i brzo ispare. Krupnije kapljice nastaju kondenzacijom vodene pare na česticama aerosola. Tada te čestice nazivamo jezgrima kondenzacije. Sudaranjem i stapanjem takvih kapljica nastaju veće kapi, pa i kapi padavina. Na sličan način se stvaraju i kristalići leda i pahulje snega.

Nastajanje novih čestica aerosola i njihovo otklanjanje iz vazduha pre svega putem padavina je u stalnoj ravnoteži. Tako je atmosfera jedna magična čorba koja je uvek začinjena tačno kako treba. Iako glavni kuvar u kuhinji atmosfere vodi računa o tim začinima, ljudi ponekad malo više zasole atmosferu nekontrolisanim emitovanjem raznog otpada iz industrije i saobraćaja, pa se onda bune što nalete na poneku neukusnu kašiku u gradovima.

SLOJEVI ATMOSFERE
piše: Predrag Petrović


Atmosfera uopšte nije tako jednostavna kao što izgleda, a izgleda prilično providno, zar ne? O atmosferi možemo govoriti na razne načine, ali kakav god način odaberemo, najčešće se govori o njenim slojevima. Zato je meteorologija tako slojevita nauka.



Jedna od najstarijih podela atmosfere na slojeve jeste prema hemijskom sastavu. Prvih stotinak kilometara od površine se naziva homosfera, a iznad toga je heterosfera. Oblast koja ih razgraničava naziva se turbopauza. U homosferi su svi pripadajući gasovi izmešani do onih razmera opisanih u tekstu o sastavu atmosfere. Heterosfera već kvari te odnose, pa ispadaju pojedini gasovi. Prvi je, kao najteži od njih, a opet lakši od vazduha, u sloju od 120 do 500 km visine, kiseonik, i to u atomskom obliku. Uz atomski kiseonik mogu se još naći tragovi azota i lakših gasova, dok iznad 1000 km visine caruju helijum i vodonik. Međutim, kako govoriti o atmosferi, kada je vazduh toliko razređen da se molekuli prosto jure po prostoru na vrhu atmosfere? Ovde, gde živimo, na dnu atmosfere, molekuli gasova su na znatno kraćim rastojanjima od jednog desetmilionitog dela metra, a gore, u heterosferi, molekuli su i po 100 metara udaljeni jedan od drugog, pa se kreću po putanjama zakrivljenim zbog gravitacije, po balističkim krivama. Kao kamenice!

Najpoznatija podela atmosfere na slojeve je prema kretanju temperature. Najniži sloj se naziva troposfera (temperaturno opadajuća atmosfera) i prostire se od dna atmosfere do visine od oko 8 km (u polarnim oblastima) do oko 16 km (u tropskim oblastima). To je sloj u kojem tipski opada temperatura sa povećanjem visine. U jednom trenutku, ovo opadanje temperature prestaje, što je znak da smo ušli u oblast tropopauze, gde je temperatura oko –60°C. Posle ove pauze, idući naviše ulazimo u sloj gde se temperatura vrlo malo menja sa povećanjem visine. Nekada je atmosfera bila poznata samo do tih visina, pa je tako ovaj sloj nazvan stratosfera (razvučena atmosfera, stalna po temperaturi). Međutim, sledi iznenađenje: iznad nekih 25-30 km visine temperatura počinje da raste! Za to je kriv ni manje ni više nego ozonski sloj, sa sve rupama! Na visini od oko 50 km temperatura vazduha je oko 0°C, gde dolazimo do još jednog razdvajajućeg sloja: stratopauza. Iznad stratopauze temperatura počinje normalno da se ponaša, odnosno ponovo opada sa povećanjem visine. U tom sloju koji se naziva mezosfera (srednja atmosfera) vazduh postaje veoma redak. Pri kraju hemijski izmešanog sloja dolazimo do mezopauze, gde se dešava poslednji preokret. Govoriti o temperaturi postaje nemoguće usled veoma velike razređenosti vazduha, tako da se ovde opisuju brzine molekula gasova koje odgovaraju određenim temperaturama gasa. Međutim, spektar tih brzina molekula je jako veliki i praktično je nemoguće odrediti toplotne karakteristike termosfere, poslednjeg, završnog sloja atmosfere.

Najmanje poznata, ali meteorolozima najbitnija podela jeste na tri sloja mešanja vazduha. U prvom i najplićem sloju od nekoliko milimetara proučava se molekulski prenos toplote, pa se zato naziva molekulski granični sloj. Sledeći je sloj dobro izmešanog vazduha, što vetrom, što termičkim kretanjem uzbrdo-nizbrdo usled zagrevanja i hlađenja vazduha, i naziva se izmešani sloj, ali i planetarni granični sloj. Noću je taj sloj manji i obično se predstavlja pojavom inverzije, dela u kojem temperatura raste sa povećanjem visine usled noćnog hlađenja od tla (par stotina metara visine). Preko dana debljina ovog sloja zavisi od porasta temperature sa visinom usled dnevnog zagrevanja, tako da je u sunčanim danima veća nego u oblačnim. Iznad ovog sloja od nekih 500 do 1500 metara naziva se slobodna atmosfera, jer je slobodna od uticaja tla, pa njene karakteristike pre svega zavise od vetrova, karakteristika vazdušnih masa itd. Ovom podelom se bavi posebna grana meteorologije, mikrometeorologija.

Da bi lakše pojmili atmosferu, meteorolozi su skovali plan da je prvo rasloje kako im odgovara. I to sve prema interesovanjima meteorologa, od proučavanja sastava gasova, preko temperature, pa sve do najvažnije stvari, proučavanja razmene energije u atmosferi. U svakom slučaju, u meteorologiji je već uloženo dovoljno energije za rastavljanje predmeta izučavanja na sastavne delove, da bi došli do prave stvari: sklapanja sveobuhvatnog poznavanja atmosfere. Kad malo bolje razmislite, ljudi su od detinjstva počeli da rasturaju stvari, da ih ni kao odrasli ne mogu sastaviti tako da budu zadovoljni.

JONOSFERA
piše: Predrag Petrović


Malo je poznato da postoje i slojevi u atmosferi koji nemaju mnogo veze sa meteorologijom. Ovi slojevi ne pripadaju nijednoj podeli, već se izdvajaju kao posebne oblasti iznad naše planete. Pa ipak, poznavanje atmosfere ne može biti kompletno ako se oni zanemare i preskoče, kao u većini knjiga iz oblasti meteorologije.



Najinteresantniji takav sloj naziva se jonosfera. To je oblast u kojoj je koncentracija jona znatno veća nego u atmosferi koju poznajemo. Jonosfera se prostire na visinama iznad 100 km, a dostiže visinu i do 1000 km. Na tim visinama atmosfera je toliko retka da se elektroni u svojoj sumanutoj brzini odvajaju od atoma i molekula na kratko vreme, a onda ove 'begunce' ponovo hvataju najbliži pozitivni joni (atomi i molekuli koje je neki drugi elektron prethodno napustio). Za ovaj proces jonizacije najodgovornije je, naravno, Sunce i njegovo ultraljubičasto i X zračenje.

Ovaj sloj je poznat od samog početka prošlog veka, 1902. godine, kada je Giljelmo Markoni radio eksperimente sa radio talasima. Termin 'jonosfera' je uveo škotski fizičar Robert Vatson-Vat 1926. godine, dok je postojanje ovog sloja dokazao Edvard Eplton, za šta je i dobio Nobelovu nagradu 20 godina kasnije, 1947. godine. I ovde je dug put od poznavanja do priznavanja.

Verovali ili ne, i jonosfera ima svoje slojeve. Ti slojevi su zbirna posledica jačine jonizacije, ali i 'gustine' atmosfere. Najniži sloj je sloj D koji se prostire od 50 do 90 km visine. U ovom sloju je rekombinacija elektrona i pozitivnih jona azotnih oksida jako intenzivna, naročito na strani okrenutoj Suncu. Zato je na noćnoj strani planete ovaj sloj znatno tanji, ali opstaje zbog kosmičkog zračenja.

Sledeći je sloj E koji se prostire od 90 do 120 km visine. Ovde se elektroni rekombinuju sa jonima molekulskog kiseonika. I ovaj sloj se noću znatno stanjuje. Kako sloj D apsorbuje radio talase srednjeg opsega, a sloj F ih odbija, kombinacijom ova dva efekta dobijamo pojavu da se radio stanice u srednjem (AM) opsegu noću čuju znatno dalje, pa nastaje gužva na skali starih radio aparata. Tako su se polovinom prošlog veka slušali Radio Luksemburg i skidali najnoviji hitovi. Lako je danas sa kablovskom televizijom, ali nije lako sa hitovima!

Unutar sloja E danju nastaje sporadični sloj Es, dok noću nestaje, zbog čega je i dobio takvo ime. Dugo se ovaj sloj nije ni smatrao posebnim slojem zbog svog povremenog i mestimičnog pojavljivanja usled jake jonizacije. Međutim, radio amateri su jako srećni i zahvalni ovom sloju, jer im omogućava da uspostavljaju kratkotrajne kontakte na daljine od oko 1000 km pa čak i do 2000 km, reflektujući radio talase ultrakratkih frekvencija, kao i televizijske signale. Pošto se ovi talasi odbijaju i od površine planete, ređe se dešava da se odbijaju i dva puta, stvarajući 'dvoskok' dug i preko 3000 km. Međutim, pošto sve što je lepo kratko traje, tako se i ovi slojevi 'vraćaju u bajku' posle nekoliko minuta do par sati svog postojanja.

Najzad, sloj F se prostire od 120 do 400 km iznad naše planete. Iako su atomi već prililčno udaljeni jedni od drugih, jonizacija i rekombinacija elektrona i atomskog kiseionika je u ovom sloju najintenzivnija. I to nije apsurdno: u ovom sloju je ultraljubičasto zračenje koje vrši jonizaciju najjače, jer je na samom vrhu jonosfere i atmosfere uopšte. Sloj F je, dakle, spoljni elektronski oklop Zemlje.

I još jedan detalj: jonosfera je samo unutrašnja ivica jednog drugog sloja koji je poznat pod imentom magnetosfera i koji je odgovoran za druga fizička svojstva omotača naše planete. Što se meteorologa tiče, magnetosfera je kolevka jedne od najintrigantnijih i najlepših pojava, polarne svetlosti. Ali o tome će biti više reči prilikom opisivanja meteoroloških pojava.

GRANIČNI SLOJ ATMOSFERE
piše: Predrag Petrović


Ako mislite da se radi o nekom sloju koji je granični sa spoljne strane, prema svemiru, varate se! Ovaj najvažniji sloj atmosfere je granični, ali sa donje strane! Radi se o granici između neba i zemlje, pardon, između vazduha i tla. Njegova važnost je zasnovana na činjenici da glavni uticaji na vreme i klimu pre svega stižu sa Sunca, a posredno sa površine Zemlje. Samim tim, uticaj tla se proteže do neke visine koja nije stalna, a mnogo zavisi od interakcije Zemlja-vazduh. Njegova debljina je jako promenljiva, i pre svega zavisi od doba dana, a zatim i od vrste, tipa i oblika tla, da bi došli do uzajamnog uticaja meteoroloških parametara. Lep uvod u način funkcionisanja atmosfere.



Granični sloj atmosfere (ili planetarni granični sloj) se bavi isključivo uticajima kratkog dometa i u prostoru i u vremenu. Atmosfera iznad graničnog sloja je oslobođena dnevnih uticaja tla, pa se zato i naziva slobodna atmosfera. Ovako podeljeno razmatranje atmosfere dovelo je i do izdvajanja posebnih grana meteorologije. Za granični sloj je zadužena mikrometeorologija, a za slobodnu atmosferu aerologija.

Regularne dnevne promene graničnog sloja atmosfere su prilično dinamične. Noću, u odsustvu sunčevog zračenja, vazduh se hladi izračivanjem, tako da je temperatura pri samom tlu najniža, a sa povećanjem visine raste sve dok ovo hlađenje ima uticaja. Ova pojava se naziva temperaturna inverzija, inverzno (ili obrnuto) od uobičajenog stanja atmosfere gde temperatura opada sa povećanjem visine. Granični sloj atmosfere je u ovom slučaju oblast temperaturne inverzije. Inverzija je jača kada je temperatura viša, kada ima manje oblaka, manje vetra, ali i kada je vazduh suvlji. To što nam se čini da je inverzija jača zimi nego leti je verovatno što nam je ionako hladno ovde, na dnu atmosfere, a samo koju stotinu metara iznad nas je 10-15 stepeni toplije, što ne čini nikakvu utehu. Radiosondažna merenja su na strani opisanog razmatranja!

Svitanje donosi promene, jer se uključuje moćna toplotna mašina – Sunce. Bukvalno tog trenutka počinje postepeno zagrevanje tla, pa se inverzioni sloj polako 'topi' od tla naviše, kao sladoled u dečijoj ruci. Vazduh pri tlu je zagrejaniji i temperatura opada sa povećanjem visine, sve do sloja koji još nije pod uticajem ovog zagrevanja. Tako nastaje pridignuta temperaturna inverzija. Vrh inverzionog sloja pokušava da pobegne uvis, ali uticaj dnevnog zagrevanja ga sustiže i negde u prepodnevnim časovima ga potpuno 'pregazi', ostavljajući atmosferu bez ove inverzije. Ali, granični sloj nije nestao, već ga čini (po definiciji) sloj koji je pod uticajem dnevnog zagrevanja tla.

Prilikom dnevnog zagrevanja tla, delići vazduha se pod silom potiska kreću naviše, i u tom penjanju hlade adijabatski, odnosno bez bitne razmene energije sa okolnim vazduhom. Zagrejane 'porcije' vazduha žure da se penju i jednostavno nemaju vremena da razmene energiju sa onim delom vazduha koji nije zagrejan, pa 'kulira'. U tom penjanju, taj deo vazduha se ohladi toliko da postaje zasićen vodenom parom, pa počinje kondenzacija. Leti to možemo da vidimo kao stvaranje malih belih čupavih oblaka, kumulusa. Ta visina se naziva nivo kondenzacije. Iznad nivoa kondenzacije mikrometeorologija prepušta svoju glavnu ulogu dinamičkoj meteorologiji i aerologiji.

Popodnevni časovi donose slabljenje Sunčevog zračenja, pa tlo ponovo postaje hladnije od vazduha neposredno iznad tla. Temperaturna inverzija se nanovo stvara od tla naviše još nešto pre zalaska Sunca, dok iznad inverzionog sloja, procesi pod uticajem dnevnog zagrevanja koji označavajući debljinu graničnog sloja, polako slabe i gase se u večernjim časovima.

Naravno, ovo je jedna tipična dnevna evolucija graničnog sloja. Ovu temu i njene varijacije meteorolozi razmatraju uvođenjem raznih parametara koji uticaj zračenja Sunca i tla, ali i mešanja vazduha vetrom i konvekcijom svode na nekoliko 'kobasica' raznih jednačina. Zadovoljstvo varenja tih kobasica ostavićemo onima koji će naleteti na mikrometeorologiju, pa ako ih zaboli stomak od muke, znaće da sadržaj tih 'kobasica' treba unaprediti. Samo da ne koriste veštačke dodatke i začine u vidu povećanja broja parametara! Neka pređu na zdravu hranu poštovanja prirodnih zakona i logike jer, verovali ili ne, toga još uvek ima.

PROSTORNE I VREMENSKE RAZMERE KRETANJA VAZDUHA
piše: Predrag Petrović


Kada se pominje kretanje vazduha, prvo se pomisli na vetar kao očiglednu manifestaciju kretanja vazduha. Međutim, kretanje vazduha u atmosferi je ponekad daleko komplikovanije od onoga što se neposredno primećuje. Postoje različite prostorne i vremenske razmere kretanja koje su ponekad isuviše male da bi se primećivale, a ponekad isuviše velike da bi običan čovek toga bio svestan.

Najmanja kretanja vazduha su reda veličine oko jedan metar i do nekoliko sekundi trajanja. Ova kretanja mikro razmera se mogu videti kao vihori prašine koje uskovitla vetar, ili uzdignut suvi sneg za vreme mećave. Takođe, u ove razmere spadaju i udari vetra, jer se dešavaju u nekih desetak sekundi. Dimenzije ovih kretanja dosta zavise od brzine vetra koji ih prouzrokuje, oblika terena u njihovoj neposrednoj okolini, ali i drugih objekata koji mogu i da se kreću raznim brzinama. Svako je iskusio prolazak automobila ili nekog težeg vozila u neposrednoj blizini i zna kako vetar 'cima'.

Sledeća kretanja vazduha po veličini su turbulentna kretanja, kako u vidu termala, tako i u vidu 'vezivanja vetra u čvor' na visinama avionskih letova. Ova kretanja malih razmera su veličine par stotina metara, a trajanja do nekoliko minuta. U njih spadaju i uzlazna i silazna kretanja vazduha u planetarnom graničnom sloju, kao i stvaranje malih belih oblačića lepog vremena – kumulusa.

Kad su uslovi za stvaranje takvih oblaka povoljni, pa narastu do velikih, pretećih oblaka koji daju grmljavinu i pljuskove – kumulonimbusa, svedoci smo prisustva kretanja mezo razmera. Ona su veličine po nekoliko kilometara, a trajanja i do sat vremena. Tu spadaju i pijavice i trombe koje u izuzetnim slučajevima izviruju iz takvih oblaka, praveći pustoš. Ove razmere kretanja se mogu opaziti i kao lokalni vetrovi kao što su vetar s mora – vetar s kopna, ili lokalni vetrovi koji se penju ili silaze niz planine. Pri vrhovima planina, opet, možemo videti i još malo krupnije oblike kretanja mezo razmera, a to su stvaranje planinskih talasa i orografskih oblaka koji prividno stoje kao da su 'usidreni' uprkos jakom vetru.

Kretanja sinoptičkih razmera su prva koja se ne mogu videti, jer su suviše velika. To su pre svega oblasti koje razgraničavaju dve različite vazdušne mase, a opšte su poznati pod nazivom frontovi ili frontalne zone, i imaju dimenzije po nekoliko desetina kilometara po širini, a poneku stotinu kilometara po dužini, a rok trajanja od dva-tri dana. Tropski cikloni su još malo veći, po par stotina kilometara u prečniku, a životni vek im je pet do deset dana. Najzad, (vantropski) cikloni i anticikloni imaju i po hiljadu kilometara u prečniku, a opstaju od tri-četiri pa do desetak dana.

Najkrupniji i najdugovečniji oblici kretanja vazduha u atmosferi su kretanja planetarnih razmera. Da, ima nešto veće i od ciklona i anticiklona. To su Rosbijevi talasi, strujnice koje imaju oblik 'špageta' na koje su, kao na šinama planinske pruge načičkani vagoni od ciklona. Ovi talasi se vrlo sporo kreću; potrebno im je nekoliko dana da promene svoj položaj. Veličina jednog od ovih ultra dugih talasa je i nekoliko hiljada kilometara, tako da oko čitave polulopte ne može stati više od dva-tri talasa. Ovako smo ušli u sistem opšte cirkulacije atmosfere.

Pošto je ovako komplikovan sistem strujanja teško pratiti odjednom, meteorolozi su podelili zadatke između sebe. Na primer mikrometeorologija preuzima kretanja mikro razmera, a sinoptika kretanja sinoptičkih razmera. Sve njih spaja dinamička meteorologija, odnosno komplet zakona fizike gasova primenjenih na atmosferu. Za te potrebe koristi se srazmerno veliki komplet matematike, ali ne treba da to obeshrabri meteorologe. Dok je birao meteorologiju za svoju narednu naučnu oblast, velikan svetske nauke, Milutin Milanković je rekao 'Ko će pohvatati u matematičke obrasce sve ćudi Eolove?'

Ko je rekao 'ja'?