Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“Oro temperatūraOro temperatūra – tai oro molekulių judėjimo greičio, arba jų kinetinės energijos, išraiška.Kuo greičiau juda oro molekulės, tuo aukštesnė oro temperatūra. Temperatūra, kurioje nutrūkstachaotiškas oro molekulių judėjimas, vadinama absoliučiuoju temperatūros nuliu. Oras, kaip ir betkuris kūnas, visada turi temperatūrą, aukštesnę už absoliutinį nulį.Vidutinė globali oro temperatūra prie žemės paviršiaus yra apie 15 °C, o meteorologijosstotyse išmatuota svyravimo amplitudė siekia net 147 °C (nuo –89,2 °C iki 57,8 °C).Ir oro, ir paklotinio paviršiaus temperatūra yra matuojama SI sistemos vienetais – laipsniaisCelsijaus skalėje (°C). Šios skalės 0° prilygintas vandens užšalimo, o 100° – vandens virimotemperatūrai, kai atmosferos slėgis lygus 1 atmosferai (atm) arba 1013,25 hPa. Meteorologiniuoseskaičiavimuose dažniau naudojama absoliučioji temperatūros skalė – Kelvino skalė, kurios vienetasyra kelvinas (K). Padalos vertė abiejose skalėse vienoda, t. y. vienas laipsnis atitinka vienodusaplinkos temperatūros pasikeitimus. Kelvino skalės nulis sutampa su absoliučiuoju temperatūrosnuliu. Pagal Celsijaus skalę tai bus –273,16 °C. Iš vienos skalės į kitą perskaičiuojama taip:T = t + 273,16.Meteorologijoje absoliučioji temperatūra Kelvino skalėje žymima T, o temperatūra pagalCelsijų – t.JAV iki šiol plačiai naudojama Farenheito skalė. Pagal ją 0 °C atitinka +32 °F, o 100 °C –212 °F. Perėjimas nuo Farenheito skalės prie Celsijaus atliekamas taip: t °C=(5/9) (t °F–32).Meteorologijoje dažnai naudojama sąvoka standartinės sąlygos. Dažniausiai standartinėmissąlygomis laikoma 0 °C temperatūra ir 1000 hPa slėgis, tačiau egzistuoja ir kiti, kiek besiskiriantys,standartinių sąlygų variantai. Pavyzdžiui, artimesni vidutiniams dydžiams 15 °C ir 1013,25 hPa (žr.priedą „Tarptautinė standartinė atmosfera“).Žemės atmosferos kilmėPrieš 4,5 mlrd. metų besiformuojant Žemei susikūrė ir pirminė atmosfera, kurią daugiausiasudarė vandenilis (H 2 ), helis (He). Pastarieji elementai buvo ir medžiagos, iš kurios formavosiŽemė, liekana, ir hidridinės Žemės degazacijos produktas. Ši laikina atmosfera dingo dėl Saulėsvėjo poveikio, nes tuo metu dar nebuvo išsiskyrę kietas Žemės branduolys bei skysta jį supantimantija, todėl nebuvo susiformavęs nuo Saulės vėjo apsaugantis magnetinis Žemės laukas. Be tovandenilio ir helio molekulių judėjimo greitis yra pernelyg didelis, kad jas Žemė ilgą laiką išlaikytųsavo gravitaciniame lauke. Vėliau kurį laiką Žemė atmosferos neturėjo. Prieš 4,4 mlrd. metųplanetos paviršius atvėso tiek, jog pradėjo formuotis kieta Žemės pluta.Pastovi antrinė atmosfera susiformavo prieš 4,2 mlrd. metų. Dėl intensyvios vulkaninėsveiklos iš mantijos į paviršių pateko daugiausia anglies dioksido ir vandens garų, taip pat amoniako(kuris tapo azoto šaltiniu) ir metano. Manoma, jog tų laikų vulkanų išsiveržimų metu į atmosferąpatekusių dujų sudėtis yra artima nūdienos vulkanizmo produktams.Prieš 3,8 mlrd. metų oro temperatūrai nukritus žemiau 100 ºC, pradėjo formuotis skystasvanduo bei atsirado primityvios gyvybės formos. Pirmykščiai anaerobiniai organizmai, eikvodamimetaną ir amoniaką, didino azoto bei anglies dioksido kiekį. Būtent šie elementai sudarė didžiąjąvėlyvosios antrinės atmosferos tūrio dalį. Egzistuoja prielaida, jog Saulės spinduliuotės veikiami,dalis vandens garų skaidėsi į vandenilį (kuris atmosferoje ilgam neužsilaikydavo) ir deguonį. Taipgalėjo atsirasti ir labai nedidelis pradinis kiekis gyvybiškai svarbaus ozono, kuris suformavoapsauginį skydą pirmykštėms gyvybės formoms.Anglies dioksido kiekis ilgainiui pradėjo mažėti. Didelė dalis ištirpo besiformuojančiuosevandenynuose. Jo perteklių surišo besiformuojantys karbonatų klodai bei toliau skaidė prieš 2 mlrd.metų prasidėjęs fotosintezės procesas. Šio proceso metu, organizmai Saulės šviesoje naudodamianglies dvideginį ir vandenį išskiria biogeninį deguonį. Didėjant tokių organizmų kiekiui, augo irdeguonies koncentracija. Pastarasis, reaguodamas su amoniaku, išlaisvindavo azotą. Vis dėlto benesvarbiausiu azoto šaltiniu atmosferoje tapo fotolyzės procesas, kurio metu Saulės spinduliųskaldomas vulkaninės kilmės amoniakas virto inertišku azotu.14