Lekce 3
Teplota vzduchu, Voda v atmosféře, Tlak a proudění vzduchu
|       f   RNDr. Jiří Jakubínský, Ph.D. | 2. 3. 2018
Teplota vzduchu
teplota
- střední kinetická energie molekul tělesa
- teplotní stupnice Celsiova [°C], bod mrazu 0 °C, bod varu 100 °C
- teplotní stupnice Fahrenheitova [°F], bod mrazu 32 °F, bod varu 212 °F denní chod teploty vzduchu
- minimum teploty asi Ví hodiny po východu slunce
- maximum mezi 13.-16. hod.
prům. denní teploty vzduchu dne 20. 4. v Lednici na Moravě, za období let 1961-1990, zdroj: í Litschmann, Svoboda (1999) J
1
Teplota vzduchu
geografické rozložení teploty vzduchu
- vliv energetické bilance systému AP - atmosféra
- obecně pokles teploty od rovníku k pólům
- nejnižší teploty v oblastech „pólů zimy (chladu)"
• střední Sibiř, severní Kanada, Grónsko, centrum Antarktidy
• sibiřský / grónský / antarktický pól zimy
• kontinentalita klimatu, vysoké hodnoty albeda
• absolutní minima teploty až -80 "C (Antarktida), resp. -70 "C (Sibiř -Ojmjakon)
• stanice Vostok, 21. 7. 1983: -89,2 "C
- n ej vyšší teploty vzduchu
• v letním období S polokoule na Sahaře, v Perském zálivu, J USA a Mexiku
• v letním období J polokoule v centrálni Austrálii a J Americe (Atacama)
• maximálni teploty okolo 50 "C
• Údolí smrti, Kalifornie (USA), 10. 7. 1913: 56,7 °C
Teplota vzduchu
nerovnoměrné zahřívání a ochlazování oceánů a pevniny vede ke změně v průběhu izoterm během roku
- zimní období: oceány jsou na stejné z. š. teplejší než kontinenty
- letní období: větší zahřívání kontinentů vliv mořských proudů na průběh izoterem vliv atmosférické cirkulace vzduchu
- nejintenzivnější v lednu nad Asií a S Amerikou
- nad západní části kontinentů proniká ve středních šířkách teplý oceánský vzduch
- nad východními částmi se formují tlakové výše -> silné ochlazování vlivem dlouhovlnného vyzařování (viz poloha „pólů zimy")
vliv nadmořské výšky
ie v
2
průměrné lednové teploty vzduchu (zdroj: Strahler 2006)
průměrné červencové teploty vzduchu (zdroj: Strahler 2006)
3
průměrné rozdíly teploty vzduchu mezi lednem a červencem (zdroj: Strahler 2006)
Teplota vzduchu
kontrast teploty mezi městem a venkovskou krajinou • venkov
- na vegetačním pokryvu probíhá transpirace (výpar z povrchu rostlin) -> odnímání tepla z povrchu
- půdní povrch je vlhčí -> ochlazování při výparu město
- srážková voda odváděna mimo zástavbu -> sušší povrch
- rychlejší a intenzivnější prohřívání povrchu insolací
- stavební materiály pohlcují a uchovávají zářivou energii, v noci ji vyzařují
- noční teploty jsou vyšší oproti venkovské krajině
- častý odraz záření od vertikálních povrchů ve městě -> větší akumulace energie
tepelný ostrov města
- vyšší teplota ve městě oproti okolí
- zejména v noci (dlouhovlnné vyzařování) a v zimě (úniky odpadního tepla, apod.)
- pouštní oblasti - situace může být opačná (závlaha městské vegetace)
4
CVGZ AV ČR 2015
Změna teploty vzduchu s výškou
vertikální teplotní gradient r (0 0,65 °C na 100 m)
změna teploty vzduchu s výškou je nelineární (nejvýraznější v blízkosti AP) závislost na denní a roční době, nadmořské výšce a poloze místa planetární mezní vrstva (PMV):
- turbulentní výměna tepla (pohyb horizontálním i vertikálním směrem), radiační bilance systému AP - atmosféra
střední a vysoká troposféra:
- latentní teplo vlivem kondenzace vodní páry (-> oblaka)
- r = 0,5 °C / 100 m (vlhkoadiabatický gradient)
pokles tlaku vzduchu -> nárůst objemu vystupujícího vzduchu -> spotřeba vnitřní energie -> pokles teploty
v případě průběhu bez výměny energie s okolím = adiabatický děj
změna teploty při vertikálním adiabatickém přemisťování suchého vzduchu = suchoadiabatický teplotní gradient y (0 1 °C na 100 m)
Změna teploty vzduchu s výškou
pseudoadiabatický děj
- kondenzace vodní páry a vypadávání srážek sníží obsah vody ve vzduchu -> vliv na změnu teploty podle sucho/vlhko/adiabatického gradientu
- nevratný proces při přetékání horských překážek
- fén, chinook
-2,5 J C
zdroj: Netopil a kol. 1984
z(m) 3000-				
200O-	2\			> hladí na
1000-		l\		kondenzace
	0 5	10	15	20     25 Tl°CJ
Změna teploty vzduchu s výškou
kontinentalita klimatu v horských oblastech
- vliv expozice svahů vůči převládajícímu proudění
- změna teploty s výškou je menší na návětrných svazích
- vysoké denní amplitudy teploty vzduchu
- Vojejkovův zákon inverze teploty
- přízemní inverze
• radiační
• a dve kč ní (jarní / sněhové)
- ve volné atmosféře
• radiační (obvykle nad horní hranicí oblaků)
• subsidenční  (inverze  „sesedáním")  -  sestupná   proudění v oblastech vysokého tlaku vzduchu, suchoadiabatický nárůst teploty
• pasátové - subsidence vzduchu z vyšších vrstev atmosféry v oblasti pasátových větrů
7
Změna teploty vzduchu s výškou
radiační inverze
Teplota půdy
teplota povrchu půdy a jejího podloží
- denní a roční periodicita energetické bilance AP -> časové změny teploty AP a podloží
- teplota AP při radiačním režimu počasí = max. kolem poledne, min. před východem slunce
- zatažená obloha = nižší denní amplituda teploty AP
- výrazný vliv vegetačního pokryvu a sněhové pokrývky
- Fourierovy zákony
• perioda výkyvů teploty půdy se s hloubkou nemění
• teplotní amplituda se s aritmetickým růstem hloubky geometricky zmenšuje
• čas minima a maxima teploty se s hloubkou zpožďuje
• hloubky stálé denní a roční teploty jsou ve stejném poměru jako odmocniny period výkyvů   1/V365 « 1/19,1
9
slota vzduchu -♦- teplota půdy (10cm) ■»-- teplota pudy (20cm)
jlota půdy (50cm) teplota půdy (1 OOcm)
Voda v atmosféře
výskyt vody ve všech třech skupenstvích transport vody do atmosféry převážně výparem z AP
- evaporace (fyzikální proces)
- transpirace (fyziologický proces)
- celkový výpar: evapotranspirace
- výparnost: měřená veličina za umělých podmínek
výpar z AP závisí na vlastnostech povrchu a vlastnostech atmosféry
- roste s obsahem vláhy v podloží AP
- roste s teplotou AP, sytostním doplňkem vzduchu a rychlostí větru
denní a roční chod (s maximy a minimy) zhruba odpovídá chodu teplot AP
(za předpokladu dostatečného obsahu vláhy v podloží)
přenos vodní páry do atmosféry probíhá turbulentním prouděním a molekulární difúzí
Voda v atmosféře
vlhkost vzduchu
- obsah vodní páry ve vzduchu, vyjádřený následujícími charakteristikami:
- napětí (tlak) vodní páry - e [mbar]
• dílčí tlak vodní páry ve směsi se suchým vzduchem
• max. množství vodní páry = nasycený vzduch, jeho napětí páry = napětí nasycení -E
- poměrná (relativní) vlhkost vzduchu - r [%]
• procentuálně vyjádřený poměr e a £     r = (|) x 100
- sytost ní doplněk -d [mbar] d = E — e
• rozdíl mezi max. napětím a skutečným napětím vodní páry
• vyjadřuje napětí vodní páry, které vzduchu chybí k dosažení stavu nasycení
- absolutní vlhkost vzduchu - a [kg.m 3]
• hmotnost vodní páry v jednotce objemu vzduchu
- specifická vlhkost vzduchu - s [bezrozměrná veličina]
• hmotnost vodní páry v jednotce hmotnosti vlhkého vzduchu
Voda v atmosféře
rosný bod - r [°C]
• teplota, při které by vodní pára nacházející se ve vzduchu tento vzduch nasytila
• teplota, na kterou musí klesnout teplota nenasyceného vlhkého vzduchu o napětí páry e, aby se změnilo na napětí nasycení E
• při poklesu teploty pod r dochází ke kondenzaci vodní páry -> vznik rosy / mlhy
• při relativní vlhkosti nižší než 100 % je r vždy nižší než teplota vzduchu poměr směsi (směšovací poměr) -1/1/ [bezrozměrná veličina, v praxi g.kg_1]
• hmotnost vodní páry připadající na jednotku hmotnosti suchého vzduchu
Voda v atmosféře
pěti vodní páry e se vyznačuje: jednoduchým denním chodem (typ mořský / zimní)
• při malé intenzitě turbulence, těsně nad povrchem vody či extrémně vlhkým povrchem souše
• průběh úzce souvisí s denním chodem teploty AP a výparu
• max. okolo 13. hod. (vysoká intenzita výparu), min. okolo 4. hod. (nízký výpar) dvojitým denním chodem (typ pevninský / letní)
• větší nadmořské výšky nad AP
• druhotné minimum v odpoledních hodinách (zvýšená turbulence a konvekce)
• druhotné maximum večer (pokles intenzity turbulence)
—  zdroj: Netopil a kol. 1984
Voda v atmosféře
kondenzace vodní páry v atmosféře
- úbytek obsahu vodní páry s nadmořskou výškou (vzdalování od zdroje)
- vliv kondenzace vodní páry
- výrazný pokles napětí páry s výškou (99 % obsahu vodní páry je v troposféře)
- pokles teploty na rosný bod (stav nasycení) -> kondenzace páry
- s dalším výstupem se část páry sráží a na tzv. kondenzačních jádrech (krystaly soli, prachové částice) vznikají mikroskopické (zárodečné) kapky (r = 10~2 um)
- hladina kondenzace
- desublimace (-> ledové krystalky)
- kondenzace či desublimace vodní páry na povrchu kondenzačních jader -> vznik oblačných kapek nebo krystalů (r = 1-102 um)
- malá rychlost pádu vlivem výstupných proudů vede k akumulaci oblačných kapek a vzniku oblak
- hladina ledových jader (cca -12 °C) - výšková úroveň nad níž jsou oblaka tvořena ledovými krystaly (přechodná vrstva)
- při nadměrném růstu oblačných kapek (krystalů) -> vertikální srážky
zdroj: Ruda 2014
Voda v atmosféře
konvektivní oblaka
Voda v atmosféře
dělení oblak podle složení:
- vodní / smíšená / ledová dělení oblak podle tvaru:
- řasa - Cirrus (Ci)
- rasová kupa - Cirrocumulus (Cc)
- rasová sloha - Cirostratus (Cs)
- vyvýšená kupa-Altocummulus (Ac)
- vyvýšená sloha - Altostratus (As)
- dešťová sloha - Nimbostratus (Ns)
- slohová kupa - Stratocumulus (Sc)
- sloha-Stratus (St)
- kupa - Cumulus (Cu)
- bouřkový oblak - Cumulonimbus (Cb)
Voda v atmosféře
—7 km-
oblaka vysoká ■ i» *«&»*»•     v \ •>
'*.*,» Cirrocumulus /
Cirrostratus
oblaka střední
Altocumulus
t==~ Altostratus
-2 km-
oblaka nízká
Nimbostratus stratocumulus Stratus ^v—, ^
zdroj: Netopil a kol. 1984
oblaka s vertikálním vývojem
Cumulus jngesti
^ť3^^YT\, ^^"Cumulonimbus^J
/ty
■2 km-
zemský povrch
14
Voda v atmosféře
dělení oblak podle průměrné výšky základny:
- oblaka vysoká (Ci, Cc, Cs) - základna od 5 do 13 km
- oblaka střední (Ac, As) - 2 až 7 km
- oblaka nízká (Ns, Sc, St) - od zemského povrchu do cca 2 km
- oblaka s vertikálním vývojem (Cu, Cb) - 0,5 až 1,5 km, horní hranice může být až nad tropopauzou
dělení oblak podle příčin vzniku:
- oblaka z konvekce (Cu, Cb)
- oblaka z výstupných klouzavých proudů
- oblaka vlnová (Sc, Ac - teplotní inverze ve volné atm. - spodní hranice = rozhraní dvou vrstev atmosféry)
- oblaka z vyzařování (St - důsledek dlouhovlnného vyzařování a ochlazování atm. v noci, často souvislá vrstva pod základnou výškové inverze)
- zvláštní oblaka (perleťová, stříbřitá, z požárů, sopečná, kondenzační pruhy)
Voda v atmosféře
optické jevy v atmosféře (fotometeory)
- ohyb, lom a odraz světelných paprsků na kapkách vody či ledových krystalech
- věnec (koróna)
• vznik ohybem světla na částicích oblaků druhu Ac, Cc a Cs, kolem Slunce a Měsíce
• světelný kruh (aureola) přiléhající zdroji světla (->namodralé až načervenalé zbarvení)
- gloriola
• barevné kruhy kolem stínů předmětů na oblacích nebo mlze
- halové jevy
• vznikají lomem paprsků a odrazem světla při průniku tenkými vrstvami oblaků druhu Ci a Cs
• světlé až mírně duhové kruhy o úhlovém poloměru 22° nebo 46° (malé a velké halo nebo tzv. vedlejší Slunce)
- duha
• rozklad světla při pronikání kapkami deště vlivem nestejného lomu paprsků o různé vlnové délce (duha základní a vedlejší)
Voda v atmosféře
- produkty kondenzace vodní páry při zemském povrchu, s dohledností nižší než 1000 m
- tvořeny vodními kapkami,  přechlazenými kapkami, směsí kapek a ledových krystalů
- četnost výskytu a hustota mlhy závisí na počtu kondenzačních jader
- mlhy radiační
• ochlazením vzduchu od AP vyzařováním
• spjaty s radiačními inverzemi teploty
• přízemní (vázané na noční inverze) a vysoké (inverze zimní)
- mlhy advekční
• přemísťováním relativně teplého vzduchu nad studený povrch
- mlhy z vypařování
• vypařováním relativně teplé vody do studeného vzduchu, ihned po výparu dochází ke kondenzaci (zejm. na podzim a v zimě)
• nebo po dešti, kdy se vlhký vzduch střetává s frontální vzduchovou hmotou („frontální mlha")
Voda v atmosféře
atmosférické srážky
- dělení dle skupenství, tvaru a velikosti srážek:
• déšť (vodní kapky, 0 min. 0,5 mm, max. do 2 mm)
• mrholení (malé kapky vody, 0 pod 0,5 mm)
• sníh (ledové krystalky hvězdicového tvaru, při t > -5°C se krystaly shlukují do vloček
• sněhové krupky (bílá, neprůsvitná, kulovitá ledová zrna, 0 2-5 mm)
• sněhová zrna (krupice, malá, bílá, neprůsvitná zrna, 0 pod 1 mm)
• zmrzlý déšť (průhledná ledová zrna, 0 pod 5 mm)
• námrazové krupky (sněhová zrna obalená vrstvou ledu, 0 kolem 5 mm)
• kroupy (kuličky či kousky ledu, 0 5-50 mm, vznikají z námrazových krupek)
• sněhové jehličky (jehlicovité, sloupkovité nebo destičkovité krystalky ledu)
Voda v atmosféře
horizontální srážky: produkty kondenzace vodní páry na relativně studeném zemském povrchu, na předmětech a vegetaci
• rosa (vodní kapky různé velikosti)
• zmrzlá rosa
• jíní (šedý mráz) - ledové krystalky tvaru jehlic, šupin a vějířků bílé barvy, vznikající za podmínek jako rosa, ale pod 0 °C desublimací vodní páry
• jinovatka (krystalická námraza) - kypré ledové krystaly jehlicovitého tvaru na stromech, el. vedeních a návětrné straně předmětů při silném mrazu a mlze
• ovlhnutí - povlak vodních kapek na svislých plochách na návětrné straně předmětů při proudění teplého a vlhkého vzduchu, který se od předmětů ochlazuje
• námraza - trsy vláknitých, bílých, ledových krystalů na návětrné straně předmětů při podmínkách obdobných ovlhnutí, ale pod 0 °C
• ledovka - sklovitá, ledová vrstva vznikající zmrznutím přechlazených vodních kapek na předmětech, jejichž teplota je nižší než 0 °C
• náledí, zmrazky - ledová vrstva pokrývající zemský povrch, vzniká mrznutím nepřechlazených vodních kapek na zemském povrchu o teplotě nižší než 0 °C
19
Voda v atmosfé
denní chod srážek
- typ pevninský
• dvě maxima a minima
• hlavní maximum po poledni, vedlejší ráno (= denní
- typ mořský (pobřežní)
• jedno maximum - ráno (labilita teplotního zvrstvení vzduchu - teplá přízemní vrstva, vyšší vrstvy ochlazovány vyzařováním -> konvekce)
• jedno minimum - po poledni
- rozdílný denní chod srážek v horách (vrcholové vs. úpatní polohy) roční chod srážek
- rovníkový typ
• dvě období dešťů (v době rovnodennosti - max. insolace)
- tropický typ
• s rostoucí z. š. se přibližují 2 rovníková maxima - splynutí v jedno maximum (léto, cca 4 měsíce)
- typ tropických monzunů
• obdobný jako tropický typ, ale výraznější ohraničení období dešťů a sucha
Voda v atmosféře
- typ subtropický stredomorský
• minimum srážek v létě, maximum na podzim a v zimě
- typ mírných šířek pevninský
• srážkové maximum v létě (cyklonální činnost), minimum v zimě
- typ mírných šířek mořský
• mírné maximum v zimě (cyklonální činnost), rovnoměrné rozložení srážek během roku
• typicky na západních okrajích kontinentů
- monzunový typ mírných šířek
• max. v létě, min. v zimě, výraznější amplituda ročního chodu srážek
• východní Asie
- polární typ
• max. v létě (vysoká vlhkost vzduchu), min. v zimě
20
Voda v atmosféře
geografické rozložení srážek na Zemi
- hlavní faktory:
• rozložení oblačnosti -> všeobecná cirkulace atmosféry
• vodní obsah oblaků
• rozložení oceánů (zdroj vlhkosti)
• tvar a rozložení pevnin
• charakter reliéfu
- orografické zesílení intenzity srážkových úhrnů
- srážkový stín
- růst srážkových úhrnů na svazích s výškou, do kritické úrovně (souvisí s hladinou kondenzace - níže na okraji kontinentů)
rovníkové oblasti
- vysoké srážkové úhrny (0 1000-2000 mm /rok)
- až 3000 mm v tropické zóně konvergence na pevninách (intenzivní konvekce) a na východních okrajích kontinentů (vlhké mořské pasáty)
- srážkově nejbohatší - povodí Amazonky, Guinejský záliv, Indonésie,...
Voda v atmosféře
monzunové oblasti
- oblast Indického oceánu -> monzuny posunují výrazné srážkové úhrny do vyšších šířek (Přední a Zadní Indie, Madagaskar)
- na návětrných svazích Himaláje prům. roční úhrny i přes 10 000 mm
- Čerápundží (Indie): roční maximum 22 990 mm (rok 1861) subtropické a suché tropické oblasti
- výrazný pokles srážkových úhrnů (oblasti vysokého tlaku vzduchu)
- roční úhrny obvykle do 250 mm oblasti mírných šířek
- vyšší srážkové úhrny (oblačné cyklonální systémy)
- maxima na západních okrajích pevnin (500-1 000 mm), minima v centrálních a východních částech (300-500 mm)
- výrazný vliv závětří / návětří horských pásem (Skandinávie, Alpy, Skalnaté hory) polární oblasti
- nízké srážkové úhrny (max. 200-300 mm / rok)
- malý vodní obsah oblaků (Arktida) a oblasti vysokého tlaku vzduchu (Antarktida)
Tlak vzduchu
• barometrický (atmosférický) tlak - „tlak atmosféry na všechna tělesa v ovzduší a na zemský povrch bez zřetele na orientaci stěn těles, rovnající se hmotnosti vzduchového sloupce nacházejícího se nad nimi" (Netopil a kol. 1984)
• hektopascal (hPa), milibar (mbar), Torr
• prům. hodnota tlaku vzduchu na hladině moře při teplotě 15 °C činí 1013,25 hPa
• na tlaku vzduchu je přímo závislá jeho hustota a nepřímo také teplota
• pokles tlaku i hustoty vzduchu s výškou (v důsledku poklesu hmotnosti vzduchového sloupce působícího silou na jednotkovou plochu
• pokles hustoty s výškou je pomalejší než pokles tlaku vzduchu (klesá i teplota)
• vertikální tlakový (barický) gradient - změna hodnoty tlaku vzduchu na 100 m
• barický stupeň - převrácená hodnota tlakového gradientu, výškový rozdíl odpovídající poklesu tlaku o 1 mbar (hPa)
Tlak vzduchu
•   tlakové (barické) pole
- rozložení tlaku vzduchu v atmosféře
- proměnlivost v prostoru a čase
- charakterizováno pomocí ploch o stejném tlaku vzduchu (izobarické plochy)
- průsečíky izobarických ploch o různém tlaku s povrchem (hladinou moře) vyjadřujeme pomocí izobar
- změna tlaku vzduchu v horizontálním směru vyjádřena horizontálním tlakovým gradientem
- horizontální + vertikální tlakový gradient = celkový tlakový gradient (prostorový vektor směřující v každém bodě izobarické plochy po normále n k této ploše na stranu nižšího tlaku vzduchu)
Tlak vzduchu
charakteristické tlakové útvary
- oblast vysokého tlaku vzduchu (tlaková výše, anticyklona)
• vymezena uzavřenými, koncentricky uspořádanými izobarami, s nejvyšším tlakem uprostřed
- oblast nízkého tlaku vzduchu (tlaková níže, cyklona)
• vymezena uzavřenými, koncentricky uspořádanými izobarami, s nejnižším tlakem uprostřed
- hřeben vysokého tlaku vzduchu
• pásmo vyššího tlaku vybíhající z tlakové výše nebo oddělující dvě tlakové níže
• nejvyšší tlak v ose hřebenu
- brázda nízkého tlaku vzduchu
• pásmo nižšího tlaku vybíhající z tlakové níže nebo oddělující dvě tlakové výše
• nejnižší tlak v ose brázdy
- barické sedlo
• část barického pole mezi dvěma protilehlými tlakovými výšemi a nížemi, či mezi dvěma hřebeny a brázdami
zdroj: Netopil a kol. 1984
zdroj: Ruda 2014
Tlak vzduchu
denní chod tlaku vzduchu
- výrazná amplituda (až 4 mbar) pouze v rovníkových oblastech (2 maxima - před polednem a půlnocí a 2 minima - brzy ráno a po poledni)
- příčinou je zejm. nerovnoměrné zahřívání AP
- zmenšování amplitudy směrem k vyšším z. š.
- v mírných šířkách již denní amplituda neexistuje - je překryta neperiodickými změnami tlaku
roční chod tlaku vzduchu
- pevninský typ (max. v zimě, min. v létě - sezónní anticyklony, resp. cyklony)
- oceánský typ vysokých šířek (max. počátkem léta, min. v zimě)
- oceánský typ mírných šířek (nemonzunový) - 2 nevýrazná maxima v létě a v zimě a 2 nevýrazná minima na jaře a na podzim
- monzunový typ (max. v zimě, min. v létě)
Tlak vzduchu
geografické rozložení tlaku vzduchu (přepočteného na hladinu moře)
- oblasti s převládajícím výskytem tlakových výší a níží-akční centra atmosféry
- v průběhu roku nebo jeho části zde převládá opakovaná tvorba a zánik stejných tlakových útvarů
- centra stálá (permanentní) a sezónní
- leden:
• pás nízkého tlaku vzduchu podél rovníku (3 výrazné tlak. níže - nad J Amerikou, Afrikou a Austrálií)
• tento pás je lemován subtropickými oblastmi vysokého tlaku (zejm. nad oceány) - stacionární tlak. výše - např. azorská, havajská
• v mírných a subpolárních šířkách S polokoule se střídají stacionární níže (islandská, aleutská) se sezónními výšemi (asijská, kanadská)
• na J polokouli se v mírných šířkách vyskytuje souvislý pás nízkého tlaku
• v polárních oblastech - tlakové výše (výrazná zejm. nad Antarktidou)
- červenec:
• přesun rovníkového pásu nízkého tlaku na sever
• v subtropických šířkách setrvávají tl. výše
• mírné a subpolární šířky S polokoule = souvislý pás nízkého tlaku
• nárůst tlaku k pólům
24
Proudění vzduchu
nerovnoměrné rozložení tlaku vzduchu -> tendence k vyrovnávání rozdílů prouděním z oblasti vyššího tlaku do oblasti nižšího tlaku
proudění laminární a turbulentní (vírové)
horizontální složka pohybu vzduchu = vítr (určený směrem a jeho rychlostí) hlavní příčiny proudění:
- síla horizontálního tlakového gradientu - G
- Coriolisova síla - A (stáčení směru pohybujícího se objektu na S polokouli vpravo a na J polokouli vlevo)
- odstředivá síla - C (pohyb vzduchu po křivočaré trajektorii)
- síla tření- R (vliv zemského povrchu a vnitřního tření atmosféry)
přemisťování objemu vzduchu o jednotkové hmotnosti v tlakovém poli lze vyjádřit rovnicí pohybu:     =%=G+A + C + R
Proudění vzduchu
proudění vzduchu probíhá ve směru horizontálního tlakového gradientu
(kolmo na izobary)
-> vliv Coriolisovy síly (^4) kolmé na směr pohybu vzduchu bez vlivu dalších sil dochází k proudění ve směru přímkových izobar - nízký tlak je na levé straně -> geostrofický vítr
v případě vlivu G, A a C - proudění při zakřivených izobarách -> gradientovy
-1
p
Proudění vzduchu
proudění je reálně ovlivňováno silou tření R -> zpomalování větru a změna jeho směru
s rostoucí výškou se větry na S polokouli stáčejí více doprava a na J polokouli doleva (Eckmannova spirála)
s rostoucí výškou roste rychlost větru (nižší vliv tření o zemský povrch) přímkové izobary
- hodnota vektoru G se musí rovnat součtu opačného působení vektorů A a R
- na S polokouli orientace Coriolisovy síly A vpravo -> vektor větru se stáčí vzhledem k vektoru G směrem k nižšímu tlaku o úhel P
- úhel p lze zjistit rozkladem G na Gx a G2 (nulový na rovníku, max. na pólech)
zakřivené izobary
- hodnota vektoru G  musí kromě A  a R zohledňovat také vektor odstředivé síly C
Proudění vzduchu
vliv charakteru reliéfu na proudění vzduchu
- ohyb a přiblížení proudnic vzduchu (tj. čar vyjadřujících okamžitý stav pole proudění) na návětrné straně překážky - konfluence proudnic
- vyšší hustota proudnic = vyšší rychlost proudění
- na závětrné straně překážky se proudnice rozbíhají (difluence proudnic)
a rychlost proudění se zpomaluje
- vysoké překážky způsobují zvlnění proudnic (vznik vírových pohybů, vlnových oblak a turbulencí v horní troposféře)
i
IrOÍW'"!""1
zdroj:
Netopil a kol. 1984
Proudění vzduchu
místní cirkulační systémy a místní větry
- vznik vlivem rozdílných vlastností AP
- místní větry = důsledek výrazného reliéfu, ovlivňujícího všeobecnou cirkulaci vzduchu (fén, bóra)
- cirkulační systémy = důsledek rozdílů v energetické bilanci AP (vzniklých fyzikálními vlastnostmi povrchu nebo utvářením reliéfu - rozdíly v intenzitě ozáření)
- změna orientace mezi dnem a nocí
- bóra
• hromadění a přetékání studeného vzduchu přes horské překážky podél pobřeží
• velmi nízká původní teplota (při přetékání) -> adiabatické ohřátí není dostatečné -> prudký pokles teploty u hladiny moře
• výskyt zejména na pobřeží Jaderského moře, Bajkalu, údolí Rhôny („mistral")
Proudění vzduchu
- bríza (pobřežní vánek)
• teplotní rozdíly mezi povrchem vody a pevniny za jasného a klidného počasí
• insolace -> zahřívání pevniny a vzdalování izobarických ploch nad pevninou -> horizontální tlakový gradient orientovaný ve směru od moře na pevninu (mořský vánek / bríza)
• v noci orientace opačná
MORSKÁ BRlZA ZDROJ TEPLA ZDROJ TEPLA PEVMMSKÁ BSIZA
Proudění vzduchu
- horské a údolní větry
• podmíněné anabatickým prouděním (výstupné proudy vzduchu vzniklé zahříváním povrchu) na ozářených svazích
• v době insolace výstup vzduchu z údolí směrem po svazích - „údolní vítr"
• v noci ochlazování svahů efektivním vyzařováním - sestupné, katabatické proudění („horský vítr")
• cirkulační buňka v rámci údolí
• systém podélné a příčné cirkulace vzduchu
- ledovcový vítr
• nárazovité katabatické proudění vzduchu
• vzniká ochlazováním přízemní atmosféry od povrchu ledovců nebo firnovišť
[detailní přehled názvů místních větrů ve skriptech Ruda, A.: Klimatologie a hydrogeografie pro učitele]
29
Proudění vzduchu
vírová proudění maloprostorového měřítka
— vznik vlivem výrazné instability teplotního zvrstvení atmosféry
— intenzivní výstupné a sestupné proudy v rámci konvektivní buňky
— konvektivní bouře - jednobuněčné / multicely / supercely
— húlava
• vzniká na rozhraní vzestupných a sestupných proudů v přední a týlové části bouřkových oblaků
• horizontální osa
• krátkodobá zesílení větru, rychlost překračuje 20 m.s 1
— prachové víry (s vertikální osou, průměr jednotek metrů)
— víry vázané na bouřkové oblaky (s vertikální osou)
• nad mořem tzv. smrště, nad pevninou tromby, v S Americe a Karibiku tornáda
• oblaka typu Cb, viditelný vzdušný vír vzniklý kondenzací vodní páry („chobot")
• uprostřed nízký tlak vzduchu
• Fujitova stupnice intenzity tornád (F0 - F5)
30
Proudem vzduchu
Overshooting top
zdroj: Strahler 2011
Proudění vzduchu
High-speed winds aloft (1000 to 3000 m, 3200 to 9800 ft)
—r Low-speed winds ■  near surface
▼ Convection (warm updraft) (B) Localized updrafts lift the vortex vertically, forming a spinning funnel of air. t \
M Q
(100 to 500 m, 320 to 1640 ft)
The spinning funnel of air is incorporated into the main updraft of the thunderstorm and forms a mesocyclone, which intensifies as it extends through the troposphere.
r-
Rotation at the bottom of the mesocyclone can induce circulations in the air below it that can become a tornado.
zdroj: Strahler 2011
32