ATMOSFÉRICKÁ VODA
Voda je stálou súčasťou atmosféry, kde sa vyskytuje v troch formách:
-
vo forme pár ako vlhkosť ovzdušia,
-
vo forme kvapiek alebo zrniek a kryštálikov tvoriacich oblaky,
-
vo forme atmosferických zrážok, ktoré padajú na zem.
Pomer atmosférickej vody a jej celkového objemu na Zemi
Atmosférické zrážky
Pod pojmom zrážková voda sa rozumie voda v kvapalnom alebo tuhom skupenstve, ktorá pri kondenzácii vodných pár prechádza z ovzdušia na zemský povrch. V závislosti od teploty a stupňa nasýtenia vzduchu parami môže ísť o zrážky:
-
kvapalné ( dážď, rosa, hmla)
-
tuhé ( sneh, ľadovec, inovať, poľadovica)
Rosa je dážď nepatrnej výdatnosti. Tvorí sa za jasných nocí ochladením najspodnejších vzdušných vrstiev zemským povrchom pod rosný bod.
Hmla sa skladá z kvapôčok vody veľkosti 0,006 – 0,04 mm; tvorí sa ochladzovaním prízemného vzduchu pod rosný bod. Mrholenie vzniká zrážaním hmly. Ľadovce sú kúsky ľadu veľkosti 5 – 50 mm. Tvoria sa najmä v lete pri silnom ochladení, keď veľmi vlhký vzduch rýchlo vystúpi do veľkej výšky. Inovať vzniká z prechladenej hmly pri styku s tuhými telesami.
Poľadovica je ľadový povlak vznikajúci pri daždi z podchladených kvapiek, ktoré po dopadnutí na zamrznutú zem okamžite tuhnú.
To isté množstvo vody, ktoré sa dostane do atmosféry v dôsledku vyparovania, vracia sa potom na zemský povrch ako zrážky. Atmosférické zrážky ovplyvňujú kvantitatívne a kvalitatívne zásoby podpovrchových vôd. Atmosférické zrážky na Slovensku (v mm)
Zloženie atmosférických zrážok
Atmosférická voda je najčistejším druhom prírodnej vody, avšak prechodom vrstvou ovzdušia sa znečisťuje. Najväčší vplyv na chemické zloženie atmosférických vôd má vrstva atmosféry siahajúca od zemského povrchu do výšky 1000 - 1500 m. Kvapky dažďa aj sneh počas prechodu vrstvou atmosféry „vymývajú“ zo vzduchu značné množstvo aerosólov, ktorých najdôležitejšie zdroje sú kontinentálny prach, soli strhávané vetrom z povrchu ľadu, z hladiny morí, vulkanická činnosť a antropogénna činnosť. Okrem množstva a zloženia aerosólov má vplyv na zloženie atmosférických zrážok najmä vodnatosť oblakov, množstvo zrážok, charakter predzrážkového obdobia, veľkosť častíc aerosólov, dĺžka trvania zrážok, veľkosť kvapôčok atď.
Atmosférická voda obsahuje predovšetkým rozpustené plyny, ktoré tvoria normálne zloženie vzduchu (kyslík, dusík, oxid uhličitý a vzácne plyny), ďalej plynné znečisteniny ovzdušia (oxid siričitý, oxid sírový, oxidy dusíka, amoniak a i.), ako aj tuhé látky (dym, prach, atď.). Celkové množstvo anorganických rozpustených látok (mineralizácia) v atmosférickej vode sa pohybuje asi od 10 do 100 mg.l-1 (v priemyselných alebo prímorských oblastiach tieto hodnoty môžu byť podstatne vyššie). V prímorských oblastiach môže atmosférická voda obsahovať až 300 mg.l-1 chloridov.
Prirodzená kyslosť zrážkovej vody v rovnováhe s atmosférickým oxidom uhličitým má pH 5,65. Atmosférické zrážky sa považujú za kyslé, ak hodnota pH je nižšia ako 5,65. pH atmosférických vôd je ovplyvnené nie len prítomnosťou CO2 a HCO3-, ale aj ďalších zložiek, ktorých vplyv je niekedy dominujúci (napr. vplyv oxidov síry a dusíka, amoniakálneho dusíka). Hodnotu pH môžu zvyšovať hydrogénuhličitany a amoniakálny dusík iba ak sú vo väčších koncentráciách. Ostatné zložky znižujú hodnotu pH.
Kyslé dažde
V Európe v súčasnosti klesá pH atmosférických vôd, v dôsledku exhalátov obsahujúcich oxidy síry a oxidy dusíka, v priemere na 4 až 4,5, pričom sa oxidy dusíka môžu podieľať až jednou polovicou na kyslosti zrážok. Hovorí sa o tzv. kyslých dažďoch.
Problém kyslých dažďov sa najskôr prejavil v 60. rokoch v Škandinávskych štátoch, kde došlo k poškodeniu vegetácie a vodnej fauny v jazerách. Kyslé atmosférické zrážky spôsobujú napr. v škandinávskych jazerách a riekach hynutie rýb - pstruhov a lososov. Ukázalo sa, že ide o celosvetový problém. Najviac postihnutou oblasťou je východné pobrežie USA a Kanady.
Kyslé dažde sú príčinou nežiaduceho okysľovania povrchových vôd a pôdy. Zvyšuje sa koncentrácia iónov, ktoré čiastočne menia ich chemické zloženie a sú nežiaduce z hľadiska úpravy týchto vôd na pitnú vodu. Väčšie koncentrácie hlinitých iónov a iónov ostatných kovov v kyslých povrchových vodách znižuje reprodukčnú schopnosť rýb. Hodnoty pH okolo 4 prežíva iba úhor.
Okrem zníženia rybného bohatstva majú kyslé dažde nepriaznivý vplyv na zloženie pôdy (pôda sa ochudobňuje o katióny výmenou za vodíkové ióny), a tak aj na rast rastlín. Okyslením pôd kyslými dažďami sa vylúhujú hliník a železo, ktoré pôsobia ako koreňové jedy a stromy odumierajú. Prispieva k tomu aj priame pôsobenie atmosférického oxidu siričitého na asimilačné orgány rastlín.
Kyslé dažde spôsobujú aj značnú koróziu betónu, malty, železa a iných kovov.
Vlhkosť vzduchu
Vlhkosť vzduchu znamená vo všeobecnosti množstvo vodnej pary vo vzduchu. Množstvo vodnej pary sa pohybuje v závislosti od miesta a času. Skoro žiadna vlhkosť nie je v chladnom a suchom arktickom vzduchu. Naproti tomu v teplom a vlhkom tropickom vzduchu sa môže pohybovať okolo 4 – 5%. Maximálne množstvo vlhkosti, ktoré sa môže udržať vo vzduchu, závisí na teplote vzduchu. Teplý vzduch môže udržať viac vlhkosti než studený.
Špecifická vlhkosť vzduchu je hmotnosť vodnej pary obsiahnutej v 1 kg vzduchu v gramoch (g/1kg). Maximálna špecifická vlhkosť závisí na teplote, napr. pri –10°C sú to 2g/1kg a pri teplote +30°C je to 26g/1kg. Špecifická vlhkosť je miera množstva vody, ktoré môže vypadnúť z atmosféry ako zrážky. Teda z chladného vlhkého vzduchu vypadne menej zrážok než z teplého vlhkého vzduchu. Špecifická vlhkosť je najvyššia na rovníku, smerom k pólom klesá. Rosný bod je teplota, pri ktorej vzduch dosiahne stavu nasýtenia, teda obsahuje maximálne množstvo vodnej pary a pri ďalšom ochladení nastáva kondenzácia.
Relatívna vlhkosť vzduchu porovnáva množstvo vodnej pary vo vzduchu vzhľadom k maximálnemu možnému množstvu vodnej pary pri danej teplote (%). Pri relatívnej vlhkosti 100% je vzduch nasýtený a má teplotu rosného bodu.
Oblaky
Oblak je nakopenie vodných kvapiek alebo ľadových kryštálov o veľkosti 20 – 50 μm vo vzduchu. Kvapky vznikajú a hromadia sa okolo tzv. kondenzačných jadier o veľkosti 0,1 – 1 μm. Ich zdrojom je povrch morí, keď sa voda rozstrekuje do vzduchu, v ktorom po vyparení vody zostávajú kryštáliky soli, na ktorých sa následne tvoria čiastočky oblakov. Oblaky majú mnoho tvarov a veľkostí a je možné ich deliť podľa výšky ich spodnej základne a vzhľadu.
Oblaky vysoké
Ich spodná základňa je vo výške 5 – 13 km.
Riasa (Cirrus, Ci) – sa skladá výhradne z ľadových kryštálov. Riasu tvoria malé, vzájomne oddelené oblaky s vláknitou štruktúrou. Tvoria ho škvrny, chumáčiky, nepravidelné zhluky, priamočiare alebo nepravidelne ohnuté jemné vlákna. Majú hodvábny lesk a vzhľad. Vertikálne nie sú veľké a preto nevytvárajú tiene a cez ne vidíme modrú oblohu. Pri západe slnka sa farbia na najprv na žlto, potom ružovo, červeno a naposledy šedo. Niekedy vytvárajú nevýrazné halo javy. Základňu má vo výške 6 000 až 12 000 m.
Riasová kopa (Cirrocumulus, Cc) – sa skladá takmer výhradne z ľadových kryštálov, silne premrznuté vodné kvapôčky sa rýchle menia na ľadové kryštály. Tvoria ho malé, biele škvrny, vločky, vlnky, polia alebo vrstvy oblakov bez vlastného tieňa, viac alebo menej pravidelne usporiadané. Oblaky môžu spolu prerastať.
Riasové kopy sa vyskytujú ako mnohonásobné viac alebo menej rozsiahle polia, ktoré sú často usporiadané v 1 alebo 2 zvlnených systémoch. Riasová kopa je priesvitná a vidíme stále polohu slnka a mesiaca. Majú najčastejšie menej ako 1° šírky. Oblaky cirrocumulus (ľudovo malé barančeky) poukazujú na silný vertikálny pohyb a môže byť predzvesťou studeného frontu. Základňu má vo výške 6 000 až 10 000 m.
Riasová sloha (Cirrostratus, Cs) – sa skladá hlavne z ľadových kryštálov. Tvoria ho tenké pruhy alebo vyzerá ako hmlový závoj vláknitého vzhľadu, niekedy s ostrým, najčastejšie ale s rozstrapkaným okrajom. Slnko presvitá oblakmi, takže predmety na zemi tvoria tieň. Oblohu zakrýva úplne alebo čiastočne a všeobecne môžeme pozorovať halové javy. Niekedy je oblak tak tenký, že len halo jav prezrádza jeho existenciu. Vzniká, keď pomaly stúpajú rozsiahle vzduchové vrstvy. Ak býva predzvesťou frontu (rýchle zhoršenie počasia), rýchlo pribúda a môže v krátkom čase úplne zakryť oblohu. Základňu má vo výške 8 000 až 10 000 m.
Oblaky stredné
Ich spodná základňa je vo výške 2 až 7 km.
Vyvýšená kopa (Altocumulus, Ac) – sa skladá takmer vždy z kvapôčok vody, len pri veľmi nízkych teplotách aj z ľadových kryštálov. Vyzerá ako biele alebo šedé škvrny, polia alebo vrstvy, ktoré všeobecne majú vlastný tieň. Tvoria ho časti tvaru gule, valca, okruhliakov, oddelené alebo spolu spojené. Zriedka majú čiastočne vláknitý vzhľad. Vidieť polohu slnka, ale môže byť aj celkom zakryté. Pravidelne usporiadané malé časti oblaku majú šírku od 1–5°. Nikdy nepokrývajú celú oblohu. Vyvýšené kopy (ľudovo veľké barančeky) poukazujú na horizontálne prúdenie vzduchu. Niekedy sa vyskytuje pred prechodom studeného frontu. Základňu má vo výške 2 000 až 5 000 m.
Vyvýšená sloha (Altostratus, As) – sa skladá sa z ľadových kryštálov a kvapôčok vody a tiež aj z dažďových kvapiek a snehových vločiek. Jedná sa o šedé alebo tmavošedé pole oblakov alebo o celú vrstvu ktorá oblohu úplne alebo čiastočne pokryje. Má jednotvárny tvar ale niekedy môžeme pozorovať vláknitú alebo rebrovitú štruktúru. Ak sú oblaky tenké, tak slnko nimi presvitá ako cez matné sklo, ale predmety nevrhajú tiene. Hrubšie oblaky zakryjú slnko úplne. Nevytvára halové javy. Často sú to dve alebo viacej na sebe ležiacich vrstiev, ktoré sú niekedy spolu prerastené. Vzniká pri pomalom stúpaní vzduchových vrstiev v dostatočnej veľkej výške. Vypadávajú z neho zrážky a ak dosiahnu zemského povrchu, jedná sa väčšinou o trvalejšie. Základňu má vo výške 2 000 až 5 000 m.
Oblaky nízke
Ich spodná základňa býva vo výškach do 2 km.
Dažďová sloha (Nimbostratus, Ns) – sa skladá niekedy z podchladených kvapôčok vody, dažďových kvapiek, zo snehových kryštálov, snehových vločiek alebo zmesi kvapalných a pevných čiastočiek. Javí sa ako rozsiahla, nízko ležiaca, šedá a často veľmi tmavá vrstva oblakov. Slnko nie je viditeľné. Stúpaním sa rozširuje vertikálne do veľkej výšky (cez 10 km). Je typickým oblakom stredného poschodia, ale často zasahuje tak do nízkeho, ako aj do vysokého poschodia. Pod základňou sa často tvoria nízke potrhané oblaky ktorých tvar sa rýchlo mení a dažďovú slohu úplne alebo čiastočne zakrývajú. Je typickým zrážkovým oblakom a býva súčasťou oblačného systému atmosférických frontov, alebo sa vyskytuje v oblastiach výškových cyklón a brázd nízkeho tlaku vzduchu.
Slohová kopa (Stratocumulus) – sa skladá z kvapôčok vody, zriedka zo snehových kryštálov a snehových vločiek. Oblak tvoria šedivé alebo belavé škvrny, polia alebo vrstvy so štruktúrou vĺn. Majú takmer vždy tmavé miesta. Oblaky nemajú vláknitý vzhľad a môžu navzájom prerastať. Môžu ale nemusia pokrývať celú oblohu. Pravidelne usporiadané oblaky – majú šírku viac ako 5°. Slohová kopa býva často v dvoch alebo viacerých horizontálnych vrstvách. Priepustnosť svetla ukazuje veľké rozdiely. Niekedy je oblak tak tenký, že vidíme polohu slnka, inokedy je slnko úplne zakryté. Pri chladnom počasí môžu padať ľadové kryštály, vtedy vidíme halové efekty.
Sloha (Stratus, St) – sa skladá z malý kvapôčok vody, pri nízkych teplotách z ľadových kryštálov. Celá vrstva je šedá a jednotvárna. Nevznikajú halové javy. Niekedy sa vyskytuje v tvare roztrhaných chuchvalcov. Spodná strana je najčastejšie zreteľne ohraničená, zvlnená. Spodná hranica leží často tak nízko, že zahaľuje aj vrcholy nízkych kopcov alebo vysoké stavby. Môže ním presvitať slnko. Často sa vyskytuje ako miestny oblak a pri jeho pretrhávaní je vidieť modrá obloha. Skladá sa z oblakov rôznej veľkosti a svetlosti, viac alebo menej spolu spojených. Vertikálny rozmer môže byť malý ale oblak môže pri niektorej poveternostnej situácii (napr. vysoký tlak v zime) zostať veľmi dlho.
Oblaky s vertikálnym vývojom
Základňu mávajú vo výškach 0,5 až 1,5 km.
Kopa (Cumulus, Cu) – sa skladá hlavne z kvapôčok vody. Ľadové kryštály sa tvoria len v častiach kde je teplota výrazne pod 0 °C. Sú to izolované, husté a ostro ohraničené oblaky, ktoré sa vertikálne vyvíjajú v tvare kôp, kupolí alebo vežičiek. Horná časť vyzerá ako karfiol. Okraje bývajú niekedy silne roztrhané a obrysy sa stále a rýchlo menia. Osvetlené slnkom žiaria jasne bielo. Ich spodná hranica je pomerne tmavá a takmer vodorovná. Nikdy nepokrývajú celú oblohu. Môžeme pozorovať viaceré etapy vývoja súčasne. Vzniká výhradne termickou konvekciou, ktorá vzniká veľkými teplotnými rozdielmi v spodných vrstvách. Teplotný rozdiel vzniká pri silnom oteplení povrchu zeme slnkom alebo následným oteplením spodných chladných vrstiev vzduchu. Všeobecne neprinášajú vodné zrážky (oblaky pekného počasia), ak zrážky vypadávajú jedná sa len o krátke prehánky. Čím je vo vzduchu viac vlhkosti, tým majú oblaky väčší vertikálny rozmer.
Dažďová kopa (Cumulonimbus, Cb) – je to búrkový oblak. Vzniká pôsobením intenzívnej konvekcie najčastejšie na studenom fronte 2. druhu, často aj pri výskyte orografických faktorov. Výstupné a zostupné prúdy vo vnútri oblaku dosahujú rýchlosť až niekoľko desiatok m/s a vyvolávajú silnú turbulenciu. Hladina ľadových jadier má teplotu okolo −12 až −15 °C. Teploty vo vrchnej časti oblaku môžu presiahnuť mínus 55 °C. Vyzerá ako objemný, hustý oblak horizontálne ale predovšetkým vertikálne značne rozsiahly a tvarom pripomína vysoké kopce, mohutné veže alebo karfiol. Základňa je tmavá až čierna. Rozmery sú tak veľké, že charakteristické tvary pozorujeme z veľkej vzdialenosti. Zaberá všetky poschodia a môže siahať až do výšky 12–15 km. Búrkové oblaky pozostávajú z viacerých buniek v rozličnej fáze vývoja. Tvar oblaku sa rýchlo mení. Pod spodnou hranicou oblakov sa často nachádzajú nízke, roztrhané oblaky, ktoré môžu ale nemusia s oblakom súvisieť ale môžu zrásť s hlavným oblakom.
Základné typy oblakov
Zopakujte si:
1. V akej podobe sa môže voda v atmosfére nachádzať?2. Čo sú atmosférické zrážky?
3. Charakterizujte základné typy oblakov.
Použitá literatúra:
Kol., 2009: The Encyklopedia of Earth, Weldon Owen Pty Ltd.P. Michal 2001: Vybrané kapitoly z hydrológie, UMB FPV KKE
N. Polčák 2001: Vybrané kapitoly z klimatológie, UMB FPV KKE
Zdroje obrazkov:
http://zmeny-klima.ic.cz/ledovce-a-klima/ledovce-2-dil/index.htmhttp://www.shmu.sk/sk/?page=1&id=klimat_aktuality&clanok_id=10
http://www.free-photos.biz/photographs/nature/sky/79907_cloud_types.php