A meteorológiai viszonyok a légkör állapotát jelentik, amelyet általában a levegő hőmérséklete, nyomása, páratartalma, sebessége, valamint a felhők jelenléte vagy hiánya jellemez. Nézzük meg közelebbről az időjárással és éghajlattal kapcsolatos kérdéseket.
Általános fogalmak és kifejezések
Amikor meteorológiai viszonyokról beszélünk, gyakran olyan kifejezéseket használnak, mint az időjárás vagy az éghajlat. Időjárás alatt a légkör pillanatnyi állapotát értjük, azaz derült vagy felhős, hideg vagy meleg, párás vagy száraz a levegő, erős szél fúj, vagy egy adott területen nyugalom van. Amikor éghajlatról beszélünk, akkor a légköri jelenségek hosszabb időn keresztüli jellemzőjét értik, például nyári vagy őszi éghajlatot.
A másik különbség az "időjárás" és a "klíma" fogalma között a területi tényező. Az időjárás helyenként változhat, például egy bizonyos városban zuhoghat az eső, és 20 órakorkm-re a várostól tiszta idő lehet. Az éghajlat nemcsak időben, hanem térben is kiterjedtebb jellemző. Tehát léteznek trópusi, kontinentális vagy sarki éghajlat fogalmai.
Miért eltérő éghajlatú a Föld különböző területein?
A kérdésre a válasz bolygónk gömb alakú. Ez az alakzat hatására a napsugarak különböző szögekben esnek a felületére. Minél közelebb van a sugarak beesési szöge 90o-hoz, annál jobban felmelegszik a felület és a levegő. Ez a helyzet a trópusi és szubtrópusi övezetekre jellemző. Éppen ellenkezőleg, minél távolabbra tér el a sugarak beesési szöge a derékszögtől, annál kevesebb napenergiát kap a talaj és a levegő, és annál hidegebb az éghajlat. A hideg éghajlat szembetűnő példája az Antarktisz légkörének állapota.
A bolygó sarki és egyenlítői zónáinak hőmérséklet-különbsége viszont szelek megjelenéséhez vezet, és előfeltételeket teremt az esőfelhők kialakulásához. A Föld szélességi körein eltérő meteorológiai viszonyok ciklonok (alacsony légnyomású területek) és anticiklonok (magas légnyomású zónák) megjelenéséhez és eltűnéséhez vezetnek.
Az évszakok létezésének oka
Minden gyerek kiskora óta tudja, hogy 4 évszak van: tél, ősz, tavasz és nyár. Mindezek az évszakok azonban, amelyek mindegyikét bizonyos éghajlati és meteorológiai viszonyok jellemzik, csak bolygónk középső szélességein fordulnak elő. Bolygónk déli és északi félteke 40. szélességi körétől húzódó sávja trópusi és szubtrópusi éghajlatú, amelyre az év mindössze 2-szer vagy évszaka jellemző: nedves és száraz.
Kitaláltuk a különböző szélességi körök eltérő meteorológiai viszonyainak okát. De miért változik az évszak? A válasz erre a kérdésre a Föld forgástengelyének a Föld keringési síkjához viszonyított dőlésszögében rejlik. Bolygónk szinte tökéletes körben kering a Nap körül, és ha a Föld tengelyének nem lenne 23,5o dőlése, akkor az éghajlat minden szélességi fokon nem változna az év során. A bolygó ferde forgástengelye biztosítja a bolygó felszínére érkező napenergia mennyiségének ingadozását az év minden pontján. Ezek az energiaváltozások a levegő hőmérsékletének ingadozásait eredményezik, amelyek jellemzően ±40°C. A megengedett legmagasabb és legalacsonyabb hőmérséklet +58°C (El Azizia, Líbia) és -89,2°C (Antarktisz).
Megjegyezzük, hogy bolygónk forgástengelyének dőlése nem volt állandó létezésének teljes ideje alatt. Hitelesen ismert, hogy a dinoszauruszok földi létezése alatt ez határozottan más volt. Ezt a meredekséget mind a különböző kozmikus testekhez kapcsolódó külső tényezők, mind a bolygónk felszínén a tömegeloszlás változásaiból adódó belső tényezők egyaránt befolyásolhatják.
Kedvező és kedvezőtlen meteorológiai viszonyok
Gyakran megtehetihallani a szavakat: "jó idő van" vagy "rossz idő várható ebben a régióban". Mit jelentenek ezek a kifejezések? A kérdés megválaszolásához íme a főbb paraméterek, amelyek meghatározzák a légkör állapotát (pontosabban a troposzférát kell mondanunk, hiszen a Föld légkörének alsó részében minden időjárási jelenség előfordul):
- hőmérséklet;
- nyomás;
- szél sebessége;
- levegő páratartalom;
- felhők jelenléte vagy hiánya.
A fenti öt paraméter mutatói lehetővé teszik, hogy kedvező és kedvezőtlen meteorológiai viszonyokról (NMU) egyaránt beszéljünk. Például magas hőmérséklet és nyomás, túl fényes nap és alacsony páratartalom, vagy éppen ellenkezőleg, alacsony hőmérséklet, eső, nagy szélsebesség, alacsony nyomás - mindez NMU. A kedvező időjárási viszonyokat általában a fenti éghajlati paraméterek átlagértékei jellemzik.
Az összes légköri folyamat fő forrása
Természetesen minden légköri (és nem csak) folyamat motorja a napsugárzás. Ő az, aki számos vegyszert késztet körforgásába a természetben. Az éghajlattal és az időjárással kapcsolatban a következőket mondhatjuk: a Földre eső napsugarak közvetlenül nem melegítik fel a légkört, elsősorban a litoszféra, majd a hidroszféra hőmérséklete nő. Lehűlés közben a litoszféra és a hidroszféra infravörös elektromágneses hullámokat bocsát ki, amelyeket leegyszerűsítve "hőnek" neveznek. Pontosanezek a hullámok felmelegítik a bolygó légkörét.
Az élőhely meteorológiai viszonyainak kialakulásában fontos pont a litoszféra és a hidroszféra eltérő fűtési és hűtési sebessége. Így a litoszféra gyorsan felmelegszik és lehűl, de a hidroszféra esetében ezek a folyamatok sokkal lassabbak. Ennek a napsugárzással kapcsolatos eltérő viselkedésnek az az oka, hogy eltérő hőkapacitásuk, valamint sugárzó teljesítményük.
Az időjárást befolyásoló egyéb energiaforrások
A napenergia adja a fő hozzájárulást a troposzférában végbemenő összes folyamathoz. Vannak azonban más energiaforrások is, amelyek befolyásolhatják egy adott területen az időjárási viszonyok állapotát, és biztosítják ezeknek a feltételeknek a stabilitását:
- geotermikus energia és vulkáni folyamatok;
- légzési folyamatok és biológiai szervezetek hulladéktermékei, amelyek fontos szerepet játszanak a légkör stabil kémiai összetételének fenntartásában.
Légköri folyamatok és időbeli és térbeli léptékük
Mint megjegyeztük, a légkörben zajló bármely folyamat a Földre jutó napenergia mennyiségének ingadozásaihoz kapcsolódik. Ezen ingadozások miatt a levegő éjjel-nappal felmelegszik és lehűl. Ez napi változás az időjárásban. A hóképződés és -olvadás folyamatai már évesek.
A levegő felmelegítése egy adott területen annak kitágulásához vezet, ami nyomásesést jelent. A nyomás változása hajlamos szelek kialakulásához vezetkiegyenlíteni a különbséget. Más jellegűek, és vészhelyzetekben hurrikánok és tornádók kialakulásához vezethetnek. Ez utóbbi esetben nagyon nehéz meteorológiai viszonyokról beszélünk. A hurrikánok viszont egy bizonyos terület rövid távú jelenségei, azaz térbeli és hosszú távú időbeli paraméterek jellemzik őket.
Meteorológiai előrejelzés
Nehéz elképzelni a modern világot a bolygó bármely részének időjárás-előrejelzésével kapcsolatos információk nélkül. Így a légijárművek, a mezőgazdasági és kereskedelmi tevékenységek évről évre egyre jobban függenek a meteorológiai adatoktól. Például a járatok menetrendje drasztikusan megváltozik kedvezőtlen időjárási körülmények között.
A meteorológiai előrejelzés sok adat feldolgozásának eredménye a legerősebb számítógépekkel, amelyek a bemeneti információkat egy összetett empirikus modell keretein belül dolgozzák fel a fizika ismert törvényei alapján. Egy adott régió meteorológiai viszonyaira vonatkozó adatokat stratégiailag elhelyezett földi meteorológiai állomások, műholdak és pilóta nélküli légi járművek segítségével gyűjtik össze.
Légköri folyamatok tanulmányozása más bolygókon
A meteorológia interdiszciplináris tudomány. Ennek a tudománynak a gyakorlati eredménye a meteorológiai előrejelzés. Maga a feladat összetettsége az előrejelzés eredményét befolyásoló több száz és ezer tényező szükséges figyelembevételével jár. A legjobbnakmegértve ezeknek a tényezőknek a Földünk időjárására gyakorolt hatását, a tudósok szerte a világon foglalkoznak a Naprendszer más bolygóin zajló légköri folyamatok megfigyelésével és tanulmányozásával. Például a Jupiter Nagy Vörös Foltja, amely egy erőteljes anticiklon, amely több mint 300 éve létezik.
