اطلاعات مطلب
4 خرداد 1393

جلسه پنجم - دما - بخش دوم

دسته بندی: ترم دوم (بهمن 92) » مبانی آب و هواشناسی1

روند روزانۀ دما
- حداقل دما درست همزمان با طلوع خورشید
-حداکثر دما در ساعات بعد از ظهر
-تاثیر گرمایش زمین و سپس گرم شدن جو بالای زمین در ارتفاع 136 متری واضح دیده میشود
-وارونگی حرارتی در سعات بعد از ظهر تا طلوع خورشید دیده میشود
-سیر روزانه دما در تمام ایستگاههای اقلیمهای مختلف کره زمین وجود دارد تفاوتها به میزان دما و تغییرات آن در هنگام حداقلها و حداکثر ها بر می گردد. ارتفاع و دامنه تغییرات نمودار می تواند متفاوت باشید.به عبارت دیگر شکل منحنی ها متفاوت خواهد بود.

 


دامنۀ نوسان روزانه دما (اختلاف ارتفاع منحنی) در یک ایستگاه یا محل تابع شرایط اقلیمی محل مثل ابرناک بودن و بری بودن نیز می باشد.
بطور کلی بیشترین میزان دامنه تغییرات دمای روزانه یعنی اختلاف بین بالاترین و پایینترین دماهای شبانه روز، در مناطق بری بیابانی جنب حاره ای و کمترین آن نیز در نواحی استوایی است که تغییرات فصلی زاویه تابش و گرمایش اندکی را در طول سال نشان میدهند و شرایط ابرناکی نیز در تمام سال تقریبا یکنواخت است.

 


 


روند سالانه دما
در روند سالانه دما ما به دنبال بررسی تغییرات دما طی سال به صورت ماه به ماه در یک مکان معین هستیم.بدیهی است نمی توان جایی از کره زمین یافت که دما هیچگونه تغییری در طول سال نداشته باشد.بسته به عرض جغرافیایی، اثر آبها و دیگر عوامل اقلیمی ممکن است کم یا زیاد دمای ماههای مختلف با هم متفاوت باشد.
معمولا در منطقه معتدله، تیر یا مرداد ماه گرمترین و دی یا بهمن ماه سردترین ماه سال است.در مناطق استوایی تفاوتهای بسیار اندگی در حد 2-4 درجه سانتی گراد ممکن است. در مناطق عرضهای بالا نیز زیاد است

 


انواع روندهای سالانه دما
* حاره ای:
نوسان سالانه ناچیز است.کلا دما در طول سال بالاست.مثلا در جاکارتا پایتخت اندونزی که نزدیک خط استواست نوسان سالانه به 1 درجه سانتی گراد می رسد.
*موسمی:
موقعیت خورشید در این مورد مهم است. حداکثر دما قبل از اوج خورشید است.ابرناکی و بارندگی که با اوج خورشید مطابقت می کند مانع افزایش زیاد دما نیشود.حداکثر معمولا در اردیبهشت ماه است.
متعادل:
حداکثر در تابستان و حداقل در زمستان قرار دارد. دوری و نزدیکی به آبها و عرض جغرافیایی و ارتفاعات و جهت گیری آنها نیز درنوسان سالانه دما موثر هستند.خاصیت بری و بحری بودن بیشترین تاثیر را می گذارد.
*قطبی:
نوسان سالانه شدید است. به دلیل مدت تابش و 6 ماه روز و شب بودن در این مناطق اختلاف بین تابستان و زمستان بالاست

 


پراکندگی جغرافیایی دما
*نقش آبها و گرمای ویژه آنها در توزیع دما در سطح کره زمین در دی  و تیر ماه مشهود است.
*تاثیر جریانهای آب گرم و آب سرد اقیانوسی مشهود است.
*اثرات محیط های بری، عرض جغرافیایی، پوشش برف و سرمای زمستانی در مناطق وسیعتر نیمکره شمالی بطور واضح در شکل ها دیده میشود.
یکنواخت تر بودن شرایط نیمکره جنوبی به دلیل گستردگی اقیانوسها مشخص است.
*قطب سرد نیمکره جنوبی در قطب جنوب است ولی در نیمکره شمالی در سیبری قرار دارد.

 


 


بری بودن و بحری بودن اقلیم
همانطور که قبلا هم گفتیم نوسانهای دمایی در یک اقلیم در اثرشرایط بری یا بحری بودن محیط کم یا زیاد می شود. اقلیمهای دریایی یا بحری به دلیل تاثیر آبها از نوسانهای دمایی کمتری در طول شبانه روز و همچنین سال دارند ولی محیطهای بری یا خشکی از نوسانات بیشتری برخوردار هستند.
دانشمندان فرمولهای متعددی را برای تعیین شرایط بری یا بحری بودن محیط ارائه نموده اند. که از آن جمله می توانیم به دانشمندانی مثل شرپفر،گورژینسکی، ایوانف اشاره نماییم.آنها بر اساس فرمولهای معمولا ساده ای سعی در نشان دادن میزان یا درجه بری یا بحری بودن یک اقلیم نموده اند.
مقایسه شرایط دمایی دو نیمکره
*نیمکره شمالی گرمتر از نیمکره جنوبی است. دلیل اصلی گرم بودن تابستان آن است.اثر خشکیها مهمتر است.
*دمای تابشی که بر مبنای محاسبات در عرضهای مختلف بدست می آید با دمای واقعی ایستگاههای عرضهای مختلف، یکسان نیست و این به تفاوتها در عوامل اقلیمی و اثر هر کدام از آنها بر می گردد

 


 


فشار
فشار نیرویی است که مولکولهای هوا اعم از گازها، هواویزه ها و بخارآب بر یک سطح وارد می سازد. این وزن با ستونی از جیوه برابر با 76 سانتی متر یا 760 میلیمتر و یا 1013 هکتوپاسکال یا میلیبار برابری می کتد.یک اتمسفر که برابر با 1000 هکتوپاسکال بر سانتی متر مربع است نیز برابری می کند
تراکم هوا با ارتفاع کاهش می یابد پس فشار هوا نیز با ارتفاع باید کاهش یابد. تا ارتفاع 1500 متری زمین به ازاء هر 100 متر افزایش ارتفاع حدود 12 میلیبار از میزان فشار هوا کاسته میشود.
نقشه های فشار در سطح زمین بر اساس فشار محل یا فشار سطح دریا ترسیم میشوند.فشار سطح دریا بعد از تصحیحات لازم و از بین بردن اثر عوامل ارتفاع، دما و عرض جغرافیایی، بدست می آید.
از روی نقشه های فشار سطح دریا می توان مراکز پرفشار یعنی مراکز دارای فشار بیش از 1013 میلیبار و مراکز کم فشار دارای فشار کمتر از 1013 میلیبار را شناسایی نمود.
علاوه بر سطح زمین، برای سطوح بالای جوی نیز نقشه های فشار ترسیم میشود. با این تفاوت که در نقشه های سطوح بالا مثل 850 هکتوپاسکالی، 700 هکتوپاسکالی،500 هکتو پاسکالی، 300 و 200 و 100 هکتوپاسکالی و غیره، فشار ثابت و ارتفاع متغیر است . در حالیکه در نقشه های سطح زمین ارتفاع را ثابت و فشار را متغیر در نظر می گیریم.
تمام نقشه های هواشناسی را که مقادیر فشار یا ارتفاع را برای سطوح مختلف جوی نشان میدهند را نقشه های همدید یا سینوپتیک می گویند.
مراکز فشار حرارتی
اگر زمین یکنواخت باشد سطوح همفشار جوی با سطوح دمایی بر هم منطبق میشوند.این جو را جو باروتروپیک یا هم فشار می گویند که نشانگر شرایط عدم صعود و فرونشینی هوا یا شرایط پایدار در جو است.

اگر طبق قوانین گازها که جو نیزاز آن تبعیت می کند اگر در قسمتی از جو هوا گرم شود حجم آن افزایش یافته و در جهت عمودی منبسط می شود. این نوع هوا که گسترش عمودی پیدا می کند به جو باروکلینیک یا جو کژفشاری و یا جو ناپایدار معروف است.
در جو باروکلینیکسطوح همدما بر سطوح هموزن و یا همفشار منطبق نیستند.بدین ترتیب مراکز پرفشار و کم فشار با منشاء حرارتی بوجود می آید.
ناپایدار شدن هوای گرم در منطقه الف در شکل زیر باعث صعود آن شده و مرکز کم فشار حرارتی ایجاد می شود. در نقطه ب شرایط سردی هوا باعث فشردگی و پرفشاری می شود و بدین ترتیب مراکز پرفشار و کم فشار حرارتی شکل می گیرند.

حرکات جوی
*حرکات جوی در اثر اختلاف فشار بین مناطق در جو ایجاد می شود.که خود نیز عمدتاً وابسته به اختلافات حرارتی در مناطق مختلف کره زمین است.توزیع ناهمسان فشار در جو باعث حرکات جوی میشود که تحت عنوان جریانهای هوایی یا بادها در جو مطرح هستند.
عوامل موثر در حرکات جوی:
1-شیب تغییرات فشار یا گرادیان فشار:

در منطقه سرد فشار زیاد و در منطقه گرم فشار کم است بر اساس شکل زیر میتوان تفسیر و تشریح نمود.

 


2-نیروی کوریولیس:
نیروی کوریولیس در اثر حرکت وضعی زمین یعنی گردش زمین به دور خود بر اجسام متحرک دراطراف زمن اعمال میشود.زمین دو سرعت دارد: سرعت زاویه ای یا ω که ثابت است و سرعت خطی یا ѵ است که نسبت به شعاع زمین و عرض جغرافیایی تغییر می کند.رابطه سرعت خطی و سرعت زاویه ای به صورت زیر است:
V= ωr
شعاع زمین است که از خط استوا به سمت قطبها کم میشود r سرعت زاویه ای زمین و ω در آن
چون سرعت زاویه ای ثابت است هر چه شعاع کمتر باشد سرعت خطی کمتر است.بدین ترتیب بیشترین سرعت خطی در استواست که شعاع زمین بیشتر است و در قطبها کمتر است چون شعاع زمین کمتر است.
مقدار نیروی کوریولیس در هر نقطه از سطح زمین را می توان از معادله زیر محاسبه نمود.
F=2v ωsinΦ
در معادله فوق v سرعت خطی زمین
ωسرعت زاویه ای زمین
Φعرض جغرافیایی محل
براساس همین فرمول در روی خط استوا نیروی کوریولیس صفر و در قطبها بیشترین خواهد بود
جهت حرکت زمین در مدار خود از غرب به شرق است و از این رو ناظری که از فضا و از بالای قطب شمال به آن نگاه کند در خلاف جهت عقربه های ساعت و اگر از بالای قطب جنوب نگاه کند در جهت عقربه های ساعت دیده خواهد شد.
بدین ترتیب انحراف حاصل از آن برای بادها در نیمکره شمالی به راست و در نیمکره جنوبی به چپ مسیر خواهد بود.

 


نیروی اصطکاک
ناهمواریهای سطح زمین عاملی بازدارنده برای بادهای هستند.هم سرعت را کاهش میدهند هم بر جهت وزش تاثیر می گذارند.در خشکیها نسبت به دریاها اثر اصطکاک بیشتر است.حدود 15 در دریاها و 30 درجه در خشکیها مسیر بادها را می توانند دگرگون نمایند.اثر اصطکاک تا 1500 متری جو بیشتر است.به دلیل نبود اثر اصطکاک در جو بالا، سرعت بادها بیشتر شده و به بادهای جت یا رودباد تبدیل میشوند.
اگر خطوط همفشار موازی باشند، نیروی اصطکاک هم وجود نداشته باشد نیروی کوریولیس باعث تغییر جهت بادها از مسیر گرادیان فشار میشود. در اثر تعادل این دو نیرو بادها به موازات خطوط همفشار میوزند.به این نوع بادها بادهای زمین گرد یا ژئوستروفیک می گویند.
اما در طبیعت دراثر وجود عوامل اصطکاک، و نیروی تغییرات فشار، نیروهای گریز از مرکز، نیروهای جاذب به مرکز و غیره باعث میشود بادها با زاویه ای منحنی های همفشار را قطع نمایند. در واقع بادهای گرادیان شکل می گیرند.
نهایت اینکه اثر مجموع عوامل موثر باعث میشود که جریان هوا در نیمکره شمالی از مراکز فرابار یا پرفشار در جهت عقربه های ساعت و در مراکز کم فشار در جهت عکس عقربه های ساعت حرکت نمایند. در نیمکره جنوبی وضعیت معکوس میشود.

 


مدلهای گردش عمومی هوا

 

 


شما وارد سايت نشده ايد. جهت ارسال نظر در سايت وارد شويد
اگر تاکنون ثبت نام نکرده ايد اينجا کليک کنيد.
اطلاعات
برای ارسال نظر، باید در سایت عضو شوید.