PowerPoint Presentation

CURSdeAGROMETEOROLOGIESpecializarea AGRICULTUR Anul 1 sem. 2conf. univ. dr. ing. LILIANA PANAITESCU

NOIUNI DE METEOROLOGIE GENERALMeteorologia este stiinta care studiaza fenomenele fizice si complexul de procese care se desfoar n atmosfer.Totalitatea acestor fenomene, strans legate intre ele, observate la un moment dat, intr-un anumit loc, defineste notiunea de vreme sau stare a timpului.

AGROMETEOROLOGIE ATMOSFERA. DESCRIERE GENERALACompoziia aerului atmosferic

Aerul este un amestec de gaze carora li se adaug particule solide i lichide aflate n suspensie n atmosferAGROMETEOROLOGIEazot78.09oxigen20.95argon0.93dioxid de carbon0.03neon0.00182heliu0.00052kripton, bidrogen, xenon, ozon, radon, etc0.00066Pana la nlimea de aprox. 20 km, principalele elemente componente ale aerului atmosferic pur si uscat sunt prezentate in tabelul de mai jos:

GazulCantitatea (%)Tabelul ilustreaza faptul c primele patru gaze (azot, oxigen, argon i dioxid de carbon) alctuiesc 98 - 99% din volumul total al aerului atmosferic. Observaii recente arat c aceste gaze sunt amestecate n proporii constante pn la o altitudine de aprox. 80 km.n afara gazelor, n atmosfer exist vapori de ap, constituient atmosferic mult mai variabil ca apariie n timp i spaiu, precum i cantiti nsemnate de aerosoli. Acestea sunt particule n suspensie (sare marin, praf, materii organice,etc.) ce provin att din surse naturale ct i ca rezultat al activitii antropice.Variatia cu altitudinea a compozitiei atmosfereiCu toate ca ne-am putea astepta ca gazele usoare, in special hidrogenul si heliul, sa devina mai abundente in atmosfera inalta, amestecul turbulent la scara mare din atmosfera, impiedica aceasta separare chiar la inaltimi de zeci de kilometrii fata de suprafata terestra.Variatile cu altitudinea care apar in compozitia atmosferei sunt legate de localizarea surselor a doi dintre constituientii atmosferici: vaporii de apa si ozonul. Deoarece ambele absorb o parte din radiatia solara si din cea terestra, bilantul termic si profilul vertical al temperaturii in atmosfera sunt considerabil afectate de distributia acestor doua componente. Vaporii de apa reprezinta pana la 4% din volumul atmosferei in apropierea suprafetei solului, dar sunt aproape absenti peste inaltimi de 10 - 12 km. Ei apar ca urmare a procesului de evaporare la suprafata apei si solului, precum si din transpiratia plantelor i sunt transported la altitudine datorita turbulentei atmosferei.Ozonul este concentrat in principal intre 15 si 35 km altitudine. Straturile superioare ale atmosferei primesc radiatie ultravioleta (UV) de la Soare, ceea ce determina ruperea moleculelor de oxigen (la altitudini peste 30 km); atomii de oxigen separati pot sa se combine cu alte molecule de oxigen si sa dea nastere ozonuluiAceste reactii sunt rare la altitudini de 80 - 100 km datorita rarefierii atmosferei, iar sub 35 km sunt de asemenea putin probabile datorita faptului ca radiatia UV solara incidenta a fost deja absorbita la nivelele superioare. Ca urmare ozonul se formeaza in principal intre 30 si 60 km unde aceste ciocniri sunt mai probabile.Ozonul in sine este instabil : ciocnirile cu oxigenul monoatomic pot recreea oxigenul (03 + 0 = 2 02), dar, in principal, ozonul este distrus prin alte reactii fotochimice cu compusi ai oxigenului, in particular cu oxizi de azot.In ceea ce priveste ozonul, se consider ca variatiile in concentratia acestuia pot avea, intre alte cauze, si fluctuatiile radiatiei solare UV. De altfel, aceasta este una dintre ipotezele avansate pentru explicarea schimbarilor climaticeAGROMETEOROLOGIA

Masa si grosimea atmosfereiEste cunoscut faptul ca presiunea atmosferica scade cu altitudinea, ceea ce inseamna ca si densitatea aerului scade cu altitudinea. Calcule aproximative, bazate pe modele matematice, arata faptul ca circa 50 % din masa totala a atmosferei se gaseste in primii 5 km de la suprafata solului, 75% in primii 10 km, iar in primii 20 km se gaseste aproape toata masa atmosferei (95%). Aceasta este estimata la circa 5.2 10 15 tone.In ceea ce priveste grosimea atmosferei, cu toate ca teoria indica drept posibila o grosime de 25 000 - 30 000 km, in realitate nu se poate afirma, in sens strict, ca atmosfera are o limita superioara, datorita confundarii ei la altitudini mari cu spatiul interplanetar. Cu toate acestea, se accepta ca limita superioara altitudinea de 2 500 - 3 000 km.

Structura verticala a atmosferei ( stratificarea termica)S-a pus in evidenta faptul ca atmosfera nu este un mediu omogen. In ceea ce priveste structura verticala, daca se ia drept criteriu principal distributia temperaturii aerului cu inaltimea, se disting 5 straturi : troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera. Trecerea de la un strat la altul nu se face in mod brusc, ci treptat, prin intermediul unor straturi de tranzitie de circa 2 km fiecare : tropopauza, stratopauza i mezopauza.

Structura vertical a atmosfereiTroposfera denumirea de troposfera a fost data de francezul Teisserenc de Bort, este un cuvant de origine greaca si inseamna intoarcere, vanturare, oglindind starea de agitatie a aerului din aceasta parte a atmosferei.Troposfera este stratul atmosferei din imediata vecinatate a suprafetei solului. Se mai numeste si strat de amestec. Grosimea ei este variabila cu latitudinea (8-10 km la poli si 16 - 18 km la ecuator) dar se accepta in general o grosime medie de 10 - 12 km. In troposfera se regasete aprox. 75% din intreaga masa a atmosferei si aproape totalitatea vaporilor de apa si a aerosolilor. Temperatura aerului scade cu un gradient termic vertical de circa 0.6C / 100m, ceea ce face ca, la latitudini mijlocii,temperatura aerului sa coboare, la limita superioara a atmosferei la -50C , -60C. In troposfera au loc miscari orizontale si verticale ale aerului atmosferic si tot aici se produc majoritatea fenomenelor meteorologice. In situatii particulare, temperatura aerului creste cu inaltimea (inversiuni de temperatura) sau poate ramane constants pe inaltimi de cateva sute de metri (izotermie).

In zona tropopauzei apar schimburi importante intre troposfera sj stratosfera. Astfel, in stratosfera penetreaza urme de vapori de apa, in timp ce aerul uscat, bogat in ozon din stratosfera patrunde in troposfera.Stratosfera se extinde pana la altitudinea de aprox 50 km. Ea contine cea mai mare parte din ozonul atmosferic, maximul de densitate aflandu-se la aprox, 22 km. De asemenea, maximul de temperatura asociat cu absorbtia radiatiei UV de catre ozon se produce in stratopauza, unde temperatura poate depasi 0C. In zona tropicala, la altitudini de 18 - 30 km s-au pus in evidenta vanturi cu regim cvasi- bienal : 12 - 13 luni bat din directie estica, dupa care pentru o perioada aprox egala, dinspre vest.Mezosfera face parte din atmosfera inalta. Temperatura medie in acest strat descreste pana la aprox -90C la altitudini de 80 km. Peste aceasta altitudine, temperatura incepe din nou sa creasca odata cu cresterea altitudinii. Vara, uneori pot fi observati aici nori argintii a caror prezenta pare sa fie datorata particulelor de praf meteoritic care actioneaza ca nuclei de condensare pentra urmele de vapori de apa.

Termosfera este stratul in care aerul atmosferic este extrem de rarefiat iar temperatura creste cu cresterea altitudinii datorita absorbtiei radiatiei UV extreme (k< 0.2um) de catre oxigenul molecular si atomic, ceea ce face ca, la aprox 350 km temperatura sa sa apropie de 1200 K. Peste 100 km atmosfera este din ce in ce mai puternic afectata de radiatiile X si UV provenite de la Soare, care determina ionizarea particulelor existente aici. Aurorele Boreala si Australa iau nastere prin penetrarea particulelor ionizate de la circa 300 km la circa 80 km, in zonele de 20 - 25 latitudine.

Termenul de ionosfera este utilizat pentru stratul situat intre 100 si 300 km unde exista o densitate crescuta de electroni i molecule (atomi) ionizate. Ionosfera permite reflexia undelor electromagnetice, facilitand prin aceasta radiocomunicatiile. S- a putut pune in evidenta o distributie verticala a electronilor, ceea ce a condus la impartirea ionosferei in 4 regiuni: D, E, F1 si F2, care au pentru undele electromagnetice capacitati de reflexie diferite.Exosfera este regiunea care, peste altitudinea de 500 km, realizeaza trecerea graduala de la atmosfera terestra la gazul interplanetar. Aici se gasesc atomi de oxigen, hidrogen si heliu, din care o parte ionizati si care formeaza o atmosfera extrem de rarefiata. Particulele incarcate electric sunt concentrate in 2 benzi situate la aprox 3 000 si, respectiv 16 000 km distan de Pamant (centurile Van Allen), aparent ca rezultat al retinerii lor de catre campul magnetic terestra. Aceste centuri alcatuiesc magnetosfera.Aerul din solIn spatiul din porii solului, neocupat de apa, se gasete un amestec de gaze, care constituie atmosfera solului, si care are o compozitie asemanatoare cu cea a atmosferei libere. Totusi, datorita diferitelor procese care au loc in sol , cum sunt respiratia (cazul radacinilor, microorganismelor, etc.) precum si fermentatia, continutul in C02 este mai ridicat, in timp ce continutul de 02 este mai scazut in aerul din sol in comparatie cu cel atmosferic. De asemenea este semnalata si prezenta metanului si hidrogenului sulfurat, rezultat al proceselor biologice din sol. Atmosfera solului are efecte biologice importante; gazele din porii solului, fiind indispensabile unei bune functionari a radacinilor si microorganismelor din sol.Intre aerul din sol si cel din atmosfera libera au loc schimburi permanente (aeraia solului).