|
Warsztat meteorologa amatora
Pionowe linie na mapie wyznaczające długość geograficzną
to południki. Południk początkowy
(zerowy, pierwszy) jest to południk przebiegający od Bieguna Północnego
przez Greenwich w Angli po Biegun Południowy; względem tego południka
określa się długość geograficzną. Zakres długości
geograficznej wynosi od 0 do 180 stopni na wschód i na zachód
od południka 0 st.; południk 180 st. to Międzynarodowa
linia zmiany daty.
Poziome linie na mapie określające szerokość geograficzną
to równoleżniki. Równoleżnik 0 st. nazwany
jest równikiem; względem tego równoleżnika
określa się szerokość geograficzną, której zakres wynosi od
0 do 90 stopni na północ i na południe od równika.
Żeby dokładniej zlokalizować położenie danego punktu pomiędzy
dwoma sąsiednimi południkami (równoleżnikami) należy posłużyć
się dokładniejszą miarą - jeden stopień jest równy 60
minutom (1o=60').
Obliczenie odległości pomiędzy dwoma punktami o różnej szerokości
geograficznej
Odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi równoleżnikami
wynosi 60 mil morskich (1 mila morska = 1853 m) względnie 69 mil
lądowych (1 mila lądowa = 1609 m). Jeśli więc chcemy policzyć
odległość między 15oS a 18oS, to mamy 3
stopnie różnicy i każdy po 60 mil morskich = 180 mil morskich
(333 km), względnie 3 x 69 mil lądowych = 207 mil lądowych.
Należy pamiętać, że powyższe obliczenia dotyczą tylko równoleżników,
gdyż odległość pomiędzy nimi jest stała. Jeśli chodzi o południki
to odległość pomiędzy nimi maleje wraz ze wzrostem szerokości.
Termometr powinien być umieszczony na wysokości 1-2 m nad
ziemią i koniecznie osłonięty plastikowym nieprzepuszczającym
światła materiałem, względnie umieszczony w drewnianej
skrzynce z otworami, żeby zapewnić swobodny przepływ powietrza.
Osłona jest niezbędna, gdyż chroni ona termometr przed bezpośrednim
działaniem promieni słonecznych, które powodują nagrzewanie
się termometru i w rezultacie wyższe wskazania, z drugiej
strony deszcz czy śnieg w bezpośrednim kontakcie z termometrem
obniżają jego wskazania. Ponadto należy zwrócić uwagę, aby
termometr nie był umieszczony w bezpośrednim sąsiedztwie
obiektów, które nagrzewają się w ciągu dnia (np. budynki) i
przez wypromieniowanie ciepła fałszowałyby faktyczną
temperaturę powietrza.
Konwersje temperatury
TC = (5/9) * (TF - 32);
TF = (9/5) * TC + 32;
TK = TC + 273;
TC - temp. w
st. Celsjusza, TF - temp. w st. Fahrenheita,
TK
- temp. w kelwinach
|
Jednostki ciśnienia
W układzie SI jednostką ciśnienia jest paskal (Pa), ponieważ
standardowe ciśnienie atmosferyczne wynosi 101325 Pa, rezygnując
z dużych liczb ciśnienie podaje się w hektopaskalach (hPa),
tzn. 101325 Pa = 1013,25 hPa.
Ponadto 1 hPa = 1 milibar (mb), zatem 1013,25
hPa = 1013,25 mb;
dalej 1000 mb = 1 bar = siła 100000 niutonów (N)
działająca na jeden metr kwadratowy.
W barometrach rtęciowych, ciśnienie wyraża się w mm słupa rtęci
(mmHg), względnie w centymetrach Hg - jak wysoko słupek jest
wypchany przez działające nań ciśnienie - 1 hPa = 0,75 mm Hg.
Jeśli chodzi o miary stosowane w USA to ciśnienie przy
powierzchni ziemi mierzy się w calach słupa rtęci (ang. inches
of mercury) - 1 hPa = 1 mb = 0,02953 inch of mercury, a ciśnienie
w wyższych warstwach atmosfery wyraża się w milibarach.
Korekcje ciśnienia
Ciśnienie odczytane bezpośrednio z barometru to aktualne
ciśnienie powietrza (ang. station pressure).
Jednak na aktualne ciśnienie powietrza zależy od układów
barycznych oraz od wysokości tzn. od poziomu na jakim jest
odczytywane. Niezależnie od układów barycznych ciśnienie
zawsze spada z wysokością. Chcą określić obszary wysokiego /
niskiego ciśnienia trzeba wyeliminować wpływ wysokości na
wskazania barometru - aktualne ciśnienie powietrza redukuje się
więc do ciśnienia jakie wystąpiłoby w danych warunkach na
poziomie morza (ang. sea-level pressure) i dopiero po
tej korekcji wyniki umieszcza się na mapach izobarycznych.
Redukcji dokonuje się biorąc pod uwagę wysokość i aktualną
temperaturę powietrza. W komunikatach meteorologicznych ciśnienie
podawane jest właśnie po zredukowaniu do poziomu morza.
Słowo gradient określa stosunek przyrostu jakiejś
wielkości do przyrostu odległości, jeśli chodzi o temperaturę
powietrza to jest to stosunek przyrostu temperatury aktualnej lub
średniej do przyrostu odległości. W meteorologii wyróżnia się
dwa rodzaje gradientów termicznych pionowy i poziomy. Gradient poziomy
wyraża się najczęściej jako różnicę temperatury
zredukowanej do poziomu morza na poziomą odległość 60 mil
morskich (111,2 km). Gradient pionowy to różnica
temperatury na 100 m wzniesienia. I właśnie gradient pionowy
określa jak szybko atmosfera ochładza się z wysokością.
Do obliczenia aktualnego (pionowego) gradientu termicznego
potrzebna jest aktualna temperatura powietrza na dwóch różnych
poziomach (wysokościach). Ważne jest aby zmiana temperatury między
tymi poziomami była stała.
GT = (T2 - T1) / (H2 - H1)
gdzie: T - temperatura powietrza na
poziomie 1 i 2;
H - wysokość na poziomie 1 i 2. |
Przykład
Powietrze na wysokości 6 km ma temperaturę równą 4 st. C,
podczas gdy na wysokości 18 km temperatura wynosi -12 st. C.
Mamy: T1=4 st. C, H1=6 km, T2=-12
st. C, H2=18 km.
GT=(-12-4)/(18-6)=-16/12;
aktualny gradient termiczny wynosi -16 st. C / 12 km = -1,3 st.
C / 1 km = -0,13 st. C / 100 m
Jeśli teraz chcielibyśmy poznać temperaturę powietrza na
dowolnej wysokości pomiędzy 6 a 18 km możemy wykorzystać do
tego celu wcześniej wyliczony GT.
Przykładowo chcemy znać temperaturę na wysokości 10 km.
Ponieważ w naszym przykładzie GT=-0,13 st. C / 100 m, a odległość
między 6 a 10 km wynosi 4 km = 4000 m, zatem 4000 / 100 = 40 x -0,13
= -5,2 st. C. Spadek temperatury wynosi 5,2 st. C, ponieważ na 6
km temperatura wynosi 4 st. C to na 10 km jest równa -1,2 st. C
(4-5,2).
Poniżej znajduje się wzór na obliczenie wysokości (H) podstawy chmur kłębiastych, do obliczeń wystarczy posiadać aktualną temperaturę powietrza oraz temperaturę punktu rosy.
H = 125 * (T - TPR)
gdzie: H - wysokość podstawy chmur w metrach,
T - aktualna temperatura powietrza w st. C,
TPR - temperatura punktu rosy. |
|
