3.2.5. Víz a légkörben

 

Középszint:

Tudja használni a légköri folyamatok bemutatása során a következő fogalmakat: tényleges és viszonylagos vízgőztartalom, telítettség, túltelítettség, harmatpont, kicsapódás,halmazállapot-változás.

Tudja bemutatni ábra segítségével a felhő-képződés folyamatát. 

Magyarázza a csapadékképződés és a különböző csapadékfajták kialakulásának folyamatát.

Tudja példákkal alátámasztani a csapadék jelentőségét. 

 

Emelt szint:

Ismerje fel a főbb felhőtípusokat. Értse, mikor és miért alakulnak ki, milyen időjárást eredményeznek. 

Tudjon megoldani vízgőztartalom-számítási feladatokat.

Tudjon példákat mondani a csapadék felszínformáló hatására (leöblítés, vonalas erózió). 

 

A víz körforgása

• A bolygónkon található óriási vízmennyiség miatt Földünket gyakran vízplanétának, Kék bolygónak hívják.  
• A folyékony, gáz, és szilárd halmazállapotban megtalálható víz rezervoárokban, hordozókban gyűlik össze. 
• Ezek között a rezervoárok közötti folyamatos vándorlást a víz körforgásának nevezzük.
• Hidroszféra: a legnagyobb rezervoár, ami a Föld összes vizének 90%-t tartalmazza. Ezek tengerek, tavak, folyók
• Krioszféra: második legnagyobb rezervoár, a sarkokon található szilárd halmazállapotú víztömegét foglalja magába. 
• Máshol is előfordulhatnak vizek, mint mondjuk a litoszférában a talajvíz, vagy a légkörben is találhatunk belőle vízgőz, valamint felhőalkotó cseppek formájában. 

A víz körforgásának működtető eleme a Nap, és a körforgás során egyik rezervoárból átvándorol a másikba, mindeközben fizikai átalakuláson keresztülmenve. Mivel ez egy eléggé zárt rendszer, Földünk vízkészlete állandó. 

• A körforgásban hol párolgás, cseppfolyósodás, kicsapódás, víztöbblet keletkezése jön létre, ami a vízkészletet a rezervoárok közötti vándorlásra kényszeríti.  
• Kondenzáció (kicsapódás): gázneműből cseppfolyóssá válás
• Szublimáció: szilárd halmazállapotúból - jég -  gáz lesz. 
• Depozíció: gázból szilárd.

Tényleges és viszonylagos páratartalom:

• A páratartalom az atmoszféra vízgőzzel való telítettségére utal.  
• a légkör állandóan tartalmaz bizonyos mennyiségű vizet, vízpárát (0,001%)
• a légköri víz halmazállapotát folyamatosan változtatja, legfőbb forrása a párolgás
• minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál több vízgőz lehet benne 
• A légköri tényleges vízgőz mennyiségét g/m3-ben fejezzük ki.  
• A tényleges vízgőztartalom a légkör pontos vízgőzmennyiségét fejezi ki. 
• A páratartalom, ami a légkör hőmérsékletétől függ, a Föld különböző pontjain óriási eltéréseket mutat. 
• Míg a sarkvidékeken elenyésző, a trópusi övezeteknek pedig majdnem 4%-os a telítettsége.
• Ahogy nő a hőmérséklet, a vízmolekulák elkezdenek párologni, végül valamennyi részéből folyadék lesz (sűrűsödik).  
• Mikor a páratartalom és a cseppfolyós víz mennyisége egyensúlyba kerül, a levegő nem tud több párát megtartani.

• Telítettségi hőmérséklet / harmatpont: 
• A telítettségi görbe megmutatja, hogy adott hőmérsékletű levegő mennyi vízgőzt tud befogadni. 
• Azt a hőmérsékletet, melyen adott nedvességű levegő telítetté válik, harmatpontnak nevezzük. 

• Relatív, viszonylagos vízgőztartalom: Az adott légköri magasságon jellemző telítettségi állapothoz képest a páratartalom %-ban kifejezve.

A levegő kétféleképpen lehet telített:

1.  azonos tényleges vízgőztartalom mellett csökken a hőmérséklete
2. adott hőmérséklet mellett további nedvességet vesz fel

A levegő vízgőztartalmának kicsapódása / felhőképződés

• A kondenzációhoz és szublimációhoz többféle feltétel szükséges. 
• a levegőben megfelelő mennyiségű nedvességnek kell lenni
• olyan lehűlésnek kell létrejönni, mely során olyan hőmérsékletek alakulnak ki, amikor a levegő telítetté válik, vagyis eléri a harmatpontját.  
• Kutatások szerint a nem elég a harmatpont elérése, hanem szükség van a levegőben levő aeroszolokra, vagyis kondenzációs magvakra, hogy a levegő tudjon hova kicsapódni, vagy olyan szublimációs magvakra, amin a nedvesség megfagyhat. 
• Az aeroszolok száma nagyon változó, élettartamuk csapadékmentes időben kb. 10 nap. 
• Ez ülepszik le porként az íróasztalunkra. 
• A kondenzációs magvak egy része oldódó (sókristályok), de vannak nedvszívók, és nedvesedők. 
• Ezek hatása, hogy 100%-nál alacsonyabb relatív nedvesség esetén is létrejöhet a kicsapódás, melynek terméke: a köd, és a felhő ( ez a szabad légtérben történő kicsapódás. A felhő nagy magasságban, a köd közel a felszínhez, és mindkettő akadályt képez a fény útjában ). 
• A harmatpont eléréséhez szükséges lehűlés többféle módon létrejöhet.

 

Talajmenti csapadék képződése:

Harmat, dér, zúzmara: A talajfelszín fölött, tárgyak, növények felületén létrejövő kicsapódás eredménye. A kisugárzás miatt a testek lehűlnek, a levegő eléri a harmatpontot. 

1. harmat: 0°C felett
2. dér: 0°C alatt (szélcsendes időben.) 
3. zúzmara: Szeles helyeken 0°C alatt, tartósan hideg helyekre beáramló meleg levegőből jön létre. 

Hulló Csapadékképződés:

1. a levegő felmelegszik
2. a meleg levegő felszáll - környezetéhez képest ritkább, könnyebb - ezért emelkedik fel
3. felszállás közben folyamatosan lehűl,( -1°C/100m)  majd a harmatpont elérése után elkezdődik a kicsapódás, vagyis a levegő páratartalma kicsapódik az aeroszolokon
4. további emelkedés - 0,55°C / 100 méter - ha ennél is magasabbra száll az azóta felhővé alakult nedvesség, jégkristályokká fagy, amik térfogata növekszik 
5. amikor a jégkristályok nagyon nehezek lesznek, már nem tudnak tovább lebegni, elkezdenek hullani 
6. ha a hőmérséklet a felszín közelében 0°C feletti, akkor a jégkristályok megolvadnak, és eső lesz belőlük

Hulló csapadék:

• lehet cseppfolyós és szilárd
• csapadék csak olyan felhőkből képződhet, melyekben vannak jégkristályok - függőleges felhők
• a feláramlást nem képesek a vízcseppek legyőzni, belőlük nem lehet hulló csapadék 
• a jégkristályok esési sebessége egyre nagyobb, és kihullanak a felhőből 
• minden csapadékfajta jégkristályként indul 
• 0°C felett: eső; fagypont alatt: havazás
• nyári zápor: olyan nagy jégkristályok lesznek, hogy olyan sebesen zuhannak le, hogy nincs idejük megolvadni

1. eső: egyenletesen hulló, 0,5 mm-nél nagyobb átmérőjű vízcseppek esnek (ha kisebb: szitálás)
2. záporeső: rövid, intenzív csapadékhullás
3. zivatar: villámlással, és dörgéssel kísért zápor
4. jégeső: szilárd halmazállapotú csapadék
5. ónos eső: az esőcseppek a lehűlt tárgyakhoz érve megfagynak
6. télen: hó, havaseső, jégdara

A csapadékvíz felszínformáló hatása: 

• a víz mindig lefelé, az alacsonyabb térség felé halad, hordalékot szállítva 
• kis része beszivárog a talajba, nagy része elfolyik a felszínen, magával sodorva a felszíni talajréteget: esőbarázdákat, árkokat alakít ki, melyek vízmosássá, patak-, illetve folyómedrekké szélesedhetnek
• mészkőhegységekben: különféle karsztjelenségek (karrok, víznyelők, dolinák, poljék, barlangok, cseppkövek, cseppkőoszlopok, barlangi tavak, patakok, karsztforrások)

FŐNSZÉL: száraz, és meleg bukószél. Akkor jön létre, ha a nedves levegő útját egy magas hegység elállja, így a levegő kénytelen felmenni a hegység csúcsáig, ahol kicsapódik, majd hirtelen lebukik a másik oldalon, immár szárazon, sokat veszítve a relatív páratartalmából. A hegység lábához száraz, lebukó szélként érkezik meg. Az Alpokban gyakori.

Felhőfajták

A felhőket, anyaguk, magasságuk, és alakjuk szerint osztályozzuk.  Magasságukat a felhőalap (alsó
felületük) szerint határozhatjuk meg.

Anyaguk szerint:

1. vízfelhő: sűrűek, és sötétek. A cseppek 0,005-0,05 mm között vannak, számuk köbcentinként 100-tól több ezerig változhat.

Vízfelhő

2. jégfelhő: ritkás, finomszerkezetű, világos felhők, a napfényt alig tompítják. A jégkristályok sokkal nagyobbak, mint a vízfelhőcseppek, de a számuk kisebb, köbcentinként csak 1.

jégfelhő

3. vegyeshalmazállapotú felhő: vízcseppek, túlhűlt cseppek, jégkristályok, és amorf jég is található benne. Mindig sötétek, és sűrűek, a cseppek és jegek száma a fejlődési stádiumtól függ.

Magasságuk szerint:

1. alacsonyszintű felhők: a talajfelszín és 2.000 méter között (túlnyomórészt vízcseppekből)
Ilyenek: Stratocumulus, Stratus, Nimbostratus (ezutóbbi hosszan tartó esőzést hoz)

Stratocumulus

Nimbostratus

2. középszintű felhők: 2.000 és 6.000 méter között (jégkristály+túlhűlt víz)
Ilyenek: Altocumulus, Altostratus

Altocumulus

Altostratus

3. magasszintű felhők: aljának magassága 6.000 méter fölött van (jégkristályokból állnak)
Ilyenek: Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus

Cirrocumulus

Cirrostratus

Cirrus

4. függőleges felépítésű felhők: mind a három tartományt áthidalhatják, alsó részük már 500 méternél megjelenhet, teteje pedig a troposzféráig nyúlhat (vagy a sztratoszféra alsó részéig).  (vízcsepp, jég, túlhűlt víz, amorf jég) Ilyenek: Cumulus, Cumulonimbus

Alakjuk szerint: 
1. réteges jellegű felhők ( stratus ) , melyek kiterjedése a függőleges méretükhöz képest nagy
2. gomolyos jellegű fejlők (cumuculus), melyek függőleges kiterjedése nagy a vízszintes kiterjedéshez képest
3. vastag rétegek, melynek mindkét irányú kiterjedése nagy.