METEO.pdf

CURS DE METEOROLOGIE I OCEANOGRAFIE

1

Cap. I: OBIECTUL METEOROLOGIEI. INSTRUMENTE METEOROLOGICE LA BORDUL NAVEI 1.1 Obiectul meteorologiei. Elemente meteorologice. 1.2 Instrumente meteorologice la bordul navelor. nregistrarea, msurarea i determinarea

elementelor meteorologice la bordul navelor

Meteorologia ramura a tinelor geofizice care cerceteaz proprietile fizice ale atmosferei terestre , fenomenele si dinamica proceselor aferente acesteia (cauzele care le genereaz i efectele produse ) n scopul previziunii n timp i spaiu;

Caracterul preponderent fizic al proceselor i fenomenelor studiate, au determinat si atribuirea denumirii de fizica atmosferei

Etimologie: Meteoron (gr.) - fenomen n aer

Logos (gr.) tiin

Ramuri (domenii) ale meteorologiei generale:

- Meteorologia sinoptic - studierea fenomenelor meteorologice (legile variaii acestora i prevederea lor) prin observaii simultane, cu utilizarea mijloacelor de reprezentare cartografice, cuprinzand intinderi foarte mari;

- Meteorologia dinamic studierea proceselor cinematice i termodinamice cu metode fizico-matematice. Rezultatele obinute sunt utilizate in meteorologia sinoptic;

- Actinometria studiaz regimul radiaiilor solare; - Aerologia - se ocupa cu fizica atmosferei libere ( straturile nalte ale atmosferei); - Climatologia studierea spaial a proceselor i fenomenelor atmosferice ( stabilirea

caracteristicilor dominante ale climei pentru perioade lungi prin observarea continu a elementelor meteorologice i prelucrarea valorilor obinute cu ajutorul statisticii matematice);

- Meteorologia aplicat: Meteorologia aerodinamic, agrometeorologia, biometeorologia,meteorologia militar

Meteorologia maritim studiaz cu precdere ansamblul proceselor i fenomenelor care determin vremea pe intinsul mrilor i oceanelor, precum i efectele produse n mediul navigaiei maritime , ca urmare a transferurilor de energie n cursul manifestrilor dinamice ale atmosferei ( corelaia dintre starea atmosferei i starea mrii )

Obiectul meteorologiei Studierea fenomenelor i proceselor din atmosferea terestr , a dinamicii acestora ce determin modificarea aspectului vremii ( vezi definiia).


2

Elementele meteorologice

Numim element meteorologic orice parametru meteorologic masurat si observat.

Msurtori meteorologice: determinarea cantitativa a valorilor parametrilor meteorologici: temperatura aerului, temperatura apei marii, temperatura solului, presiunea aerului, directia si viteza vntului, precipitatii, caracteristicile masurabile ale norilor, umezeala aerului, grosimea depunerilor de gheata, grosimea stratului de zapada, descarcari electrice si altele specifice domeniului. Observatii meteorologice: evaluarea calitativa si descrierea fenomenelor meteorologice complexe, care nu pot fi definite complet prin masuratori cantitative: pcla, aer cetos, ceata, vijelie, tromba, transport de zapada, viscol, descarcari electrice, starea cerului, starea suprafetei solului, vizibilitatea orizontala, transport de praf, transport de nisip, starea marii, furtuna si altele specifice domeniului;

1.2 Instrumente meteorologice la bordul navelor. nregistrarea, msurarea i determinarea elementelor meteorologice la bordul navelor.

Pentru a prognoza starea vremii trebuie s fie ndeplinite dou condiii:

1) s se cunoasc legitile de evoluie a fenomenelor meteo; 2) fenomenele meteo s fie observate nemijlocit prin intermediul unui program de

observaii meteorologice, adic s fie supravegheate sistematic, atent, strile vremii, dup un program riguros i unitar pentru a permite compararea datelor.

Aceast supraveghere se realizeaz nencetat pe platformele meteo, prin observaii vizuale i instrumentale, asupra unui numr de aproximativ 20 parametri ai diferitelor elemente meteorologice.

Observaiile meteo cuprind majoritatea elementelor, unele efectundu-se cu elemente specifice. Instrumentele meteorologice cele mai des utilizate in cazul unei platforme meteorologice, sunt prezentate in Tabelul nr 1.

Tabelulnr.1.1

Nrcrt Observaiiasupra: Instrumentecucitiredirect

Instrumentecunregistrare

1 Presiune atmosferic Barometrul cu mercur

Barometrul aneroid

Altimetre

Hipsometre

Barograful


3

Barometre cu nregistrare

2 Temperatura aerului Termometre ordinare

Termometre de maxim

Termometre de minim

Termometre cu rezultate electronice

Termograful

3 Temperatura solului Termometre ordinare

Termometre de maxim

Termometre de minim

Termometre cu tragere vertical

Termograf cu termocuplu

4 Vnt Giruete

Anemometre

Anemograf

Anemogiruete

5 Umezeala aerului Higrometre

Psihrometre

Higrograf

6 Nebulozitate Nefoscopul Ceilometre

7 Precipitaii Pluviometre Pluviograf

8 Zpad Rigle de zpad

Densimetre

9 Vizibilitate Vizibilimetre

10 Durata de strlucire a Soarelui

Heliograf

11 Depuneri de ghea Chiciurometre

Nr. C

1. T

2. a

3. V

4. p

5. Ra

6 Umatm

Unitile

Caracteristica

Temperatura

Presiunea atmosferic

iteza vntulu

Cantitatea precipitaiilor

adiaia solar(fluxuri

energetice)

miditatea mosferic

CURS DE

demsur

a Unitat

a

grade

grade F

grade

hecto

mi

milimetrme

ui

metru p

kilom

r mili

r k

megadptr

kilovat

UmiditaUmiditaTemperade rou

E METEOROL

aelemen

tea de msur

e Celsius (C

Fahrenheit (

e Kelvin (K

opascal (hPa

ilibar (mb)

ru a coloaneercur (mm)

e secund (m

metru pe or(km/h)

imetri (mm)

caloria

kilocaloria

djoul pe metrat (MJ/m2)

t pe or (kW

atea absolutatea relativ atura punctu

LOGIE I OC

4

ntelormet

r

C)

F)

K)

a) 1

ei de

m/s)

1

,

ru

W/h)

ului

CEANOGRAFI

teorologice

Corelaia u

C = (

F =

K =

hPa = 1 mb

1 mb, 1 h

1 mm =

760 mm

1 m/

1 km/

1 mm = 1000

1 cal = 4

I =F /

1 MJ/m

1 kW/

FIE

eicorela

unitilor de m

F 32) x 0,

C 1,8 + 3

C + 273,15

b. 1 hPa = 0,7

hPa = 0,7506

1,3332 hPa,

m = 1013,3 h

/s = 3,6 km/h

/h = 0,278 m

00 litri/ha =

4,188 x 107

S ( cal / cm

m2 = 0,277 kW

/h = 3,6MJ/m

g/m3

%

0c

ialor

msur

,55

2

5

7506 mm

6 mm

, mb

hPa

h

m/s

1 litri/m2

ergi

m2 min ) .

W/h

m2


5

Deficitul de saturatie (thorr, mmHg, mbar sau inci)

La o nav de transport maritim, observaiile i msurtorile meteorologice sunt limitate

de cerinele concrete ale navei, de aparatura specific de la bord.Unele nave hidrografice, nave coal , militare etc sunt dotate cu staii automate cu transmitere satelitar ct i prin transmitere electric de pe puntea etalon in cabina de navigaie. Prin aceste staii se obin datele principalelor elemente meteorologice ( presiune atmosferic, vant, temperatur, umiditate, etc).

n majoritatea cazurilor ins, se impun impun msurtori i observaii directe, motiv pentru care in cadrul edinelor de seminar se vor expune succint modalitile de msurare distincte a fiecrei categorii de elemente ce caracterizeaz regimul anemobaric, termohigrometric i al fenomenelor periculoase pentru navigaia maritim.


6

Intabelulnr2,suntprezentatecelemaidesintalniteinstrumentedetipclasic,careprivescacesttipdedeterminri,existentelabordulnavelor:

Nrcrt

Observaiiasupra:

Instrumentecucitiredirect Instrumentecunregistrare

1 Presiuneatmosferic

Barometrulcumercur pentrumasurareaPcuprecizieridicat

Barometreaneroidecelemaidesutilizate

Barograful(zilnicsausptmnal)


7

Barometrecunregistrare

2 Vnt Anemometre,planetadevant Anemograf (cucontacteelectrice,electromagnetice,

manometrice)


8

3 Temperaturaaerului

Termometreordinare (cuHg,alcooletilic)

Termometredemaxim

Termometredeminim

Termografulsauinasocierecu

msurareaumiditiirelativetermohigrograful


9

Termometrecurezultateelectronice

4 Umezealaaerului

Higrometre(cufirdepr,cumembranorganic) Higrograf


10

Psihrometre determin tensiunea vaporilor de ap din aer siumezealarelativaacestuia.


11

6 Nebulozitate Utilizareaatlaselorinternaionaledenori, Nefoscopul Ceilometre


12

1.2.1 Msurarea i determinarea presiunii atmosferice Determinarea variailor presiunii atmosferice se realizeaz in general cu ajutorul

barometrelor i truselor hipsometrice (determinarea presiunii atmosferice la anumite inalimi pe baza corelaiei dintre temperatura de fierbere a apei i presiunea atmosferica).La bordul navelor cele mai des utilizate sunt barometrele, din care se disting doua categorii: barometrele cu mercur i cele aneroide

2.1.1. Barometrele cu mercur - intalnite mai ales pe navele de cercetare tiinific, nave scoal dar si a navelor mari.Pirncipalele elemente componente:

- tub de sticl ( L=80-82 cm , Dext=7mm); - suport - aparatoare pe care sunt inscrise gradaiile i pe care culiseaz un vernier ce se

aduce in dreptul meniscului mercurului din tubul barometric pentru citirea cat mai exact; - rezervorul cu mercur situat in partea inferioara a tubului; - termometru de precizie pentru determinarea coreciilor rapide de temperatur; - suspensia cardanica mentinerea tubului in pozitie vertical in cazul micrilor de tangaj i ruliu ale navei;

Etalonarea barometrelor cu mercur se realizeaz pentru o valoare a fortei de gravitatie la latitudinea de 450 32, 40,, (gravitatie standard de 980,665cm/sec2 la nivelul mrii i T0 de 00C).

Corecii aplicate valorilor citite la barometru cu mercur in vederea determinrii valorilor reale

a. Corectia in funcie de temperatur Intrucat valoarea densitii mercurului la T0 de 00C este de 13,596g/cm2 , orice

valoare peste sau sub 00C, induce variatii de densitate ce vor determina implicit erori de citire prin dilatarea sau contractarea coloanei de mercur.Corectie se extrage din tabele intocmite ptentru tipul de barometru cu mecur;

b. Corectia in funcie de valoarea fortei de atractie gravitational (in funcie de latitudine) Deorece valoarea forei gravitaionale creste de la ecuatori spre poli, iar etalonarea

s-a produs pentru o latitudine de 450 32, 40,, corecii negative pentru latitudini mai mici i corecii pozitive pentru latitudini mai mari valorile se extrag tot tabelar;

c. Corectia in funcie de inaltimea barometrului fa de suprafaa mrii Necesar indeosebi cnd inlimea la care este situat barometrul depete 10 m (vezi formula treptei barice) intrucat introduce erori de peste 1 mbar.Se determin tabelar sau prin calcul treapta baric;

d. Corecia datorit capilaritii Se determin constructiv pentru fiecare instrument in parte , depinzand de atractia

moleculara a lichidului precum i atractia molecular fa de corpul tubului, fiind menionate in certificatul de livrare.

e. Corecia fa de un barometru etalon

Corectie periodic de precizie raportat la un instrument etalon de la o staie meteorologic sau un institut de cercetri


13

Barometrele aneroide Sunt instrumentele meteorologice cu cea mai mare rspndire, intrand in dotarea

tuturor staiilor meteorologice si a navelor de toate categoriile.Forma general este rotund i plat , avand pe una din feele sale o scal gradat (mmHg, mbar, inches) pe care varful acului mobil indic valoarea presiunii masurat in momentul respectiv.

Compunere general: - Cutia - Scala gradata - Capsula barometric (Vidi) sau coloana de capsule - Sistemul de transmisie (lamele , parghii, fire) cu amplificatorul si acul indicator;

Corectiile aplicate citirilor la barometru aneroid sunt aceleasi ca i in cazul barometrului cu mercur , cu precizarea c de cate ori este posibil , valorile citite sa fie rapotate la valorile indicate ale unui barometru cu mercur iar periodic s fie verificate metrologic de institutele de specialitate in vederea determinrii erorilor instrumentale (similare corectiei de capilaritate)

2.1.3. Barografele (zilnice sau sptmnale)

Sunt instrumentele meteorologice ce asigur inregistrarea in timp a variatiilor presiunii atmosferice (24 ore sau 7 zile) prin trasarea zilnica a curbelor de presiune numite barograme. Alctuit din : receptor , sistem de transmitere i amplificare a deformrii i mecanismul de nregistrare (tambur cu mecanism de ceasornic n interior).

1.2.2 Msurarea i determinarea umezelii atmosferice Are la baz proprietile unor anumite esuturi i substane organice de a absoarbe

umezeala din aer , proces ce determin dilatarea acestora.La scderea concentratiei de vapori din aer, acestea vor ceda umezeal proprie, contractandu-se.

In urma studierii diferitelor substane, firele de pr omenesc s-au bucurat de un interes deosebit (firul de pr blond) .Se remarc c la o cretere a umezelei aerului intre 0-30%, firul se alungete cu mai mult de din lungimea iniial (pentru valori mai mari ,alungirea inregistreaz valori din ce in ce mai mici).Proprietatea mentionata anterior a firelor de pr , a determinat construirea higrometrelor cu fir de pr.Iniial se utiliza un singur fir, ulterior trecandu-se pentru mrirea preciziei la utilizarea manunchiului de fire (10-15).

Tot din categoria higrometrelor de absorbie, sunt cele care utilizeaz ca element sensibil un fir tras din pelicula foarte subtire de pe peretele intestinelor de bovine

Psichrometrele determinarea tensiunii vaporilor de ap din aerul atmosferic.Format in principal din 2 termometre ( unul uscat si celalalt umed rezervorul su este acoperit cu o panz absorbant care se umezete).Ca urmare a evaporrii produse, termometrul umed va indica o T0


14

mai mica dect cel uscat, diferenta dintre cele dou se numete diferen psichrometric.Citirea la cele 2 termometre se realizeaz cnd T0 la termometrul umed nu mai coboar

Msurarea tensiunii actuale a vaporilor de ap, se realizeaz prin consultarea tabelelor psichrometrice , care in funcie de diferena de T0 dintre cele 2 termometre, permit msurarea valorilor tensiunilor vaporilor de ap i a umezelii relative.

Higrometrele electrice- utilizeaz ca principiu de funcionare dependena rezistenei electrice a unui conductor de umezeala aerului.Conductorul se acopera cu o substan higroscopic (Clorur de litiu ,acetat de polivinil, etc) valoarea rezistenii msurandu-se cu o punte Wheastone.

Higrometrele cu izotopi radioactivi (izotopi de Cobalt) ce necesita sursa de radiaii inchis intr-un tub metalic, contor de cuante gamma, sursa de alimentare electric.Umiditatea se determina prin msurarea cantitii fluxului de radiatii (energia) care este diminuat la trecerea prin stratul de aer.

Termohigrometre cu memorie de date i afiaje digitale sunt cele mai utilizate la aceast dat,utilizand senzori cu semiconductori pentru umezeal,

Traductoare pentru umezeal relativ

1.2.3 Msurarea i determinarea temperaturii

Temperatura reprezinta principalul element meteorologic care exprima din punct de vedere fizic

viteza cu care particulele de aer efectueaza miscari de tip boolean (dezordonate) provocate de

starea termica a volumului de aer.

A. Unitatea de msur este gradul de temperatur, corespunztor unei diviziuni de

lungime a scrii lineare. Mrimea temperaturii este dependent de scara folosit:

a. scara termometric Celsius (C/centigrade) care este cel mai frecvent utilizat pe plan

mondial (scara universal), aceasta avnd dou valori importante: t1=0C (punctul de

nghe al apei la o atmosfer) i t2=100C(punctul de fierbere al apei la o atmosfer);

b. scara Fahrenheit (F) cu un interval de 180 F (32F-212F); pentru conversia din grade

Celsius n grade Fahrenheit se folosete formula F=9/5C+32; punctul de fierbere al apei

este la 212 F, iar cel de nghe 32F;

c. scara Kelvin (K) sau scara temperaturii absolute la care 0K = -273,15C (zero absolut);

temperatura n grade Kelvin poate fi calculat prin adugarea cifrei 273,15 temperaturii

n grade Celsius;

d. sc

(p

e. sc

ap

h

B

meteorol

corpurilo

a. Cla

a.1. d

- met

- med

- indu

- pen

cara Reaum

punctul de fi

cara Rankin

pei la 491,67

http://www.v

B. Msurar

logic sau cu

or lichide sau

asificarea te

dup scop i

teorologice (

dicale;

ustriale;

tru ntrebuin

CURS DE

mur (R), cu

ierbere al ap

e (Ra), cu p

7 Ra.

visionlearni

rea temper

u ajutorul u

u solide de a

ermometrelo

destinaie:

(normale, de

nri casnice

E METEOROL

gradaii cu

ei);

punctul de f

ing.com/libr

0211

raturii aeru

unor senzori

a-i mri sau

r:

e minim, ma

etc.

LOGIE I OC

15

uprinse ntre

fierbere al a

rary/module

21021101.g

ului se

. Termomet

micora vol

axim, de m

CEANOGRAFI

e 0 (punctul

apei la 671,6

es/mid48/Im

if

realizeaz

trul funcion

lumul n rapo

minim i max

FIE

l de nghe

67Ra i pun

mage/VLOb

cu ajutoru

neaz pe ba

ort cu varia

xim);

al apei) i

nctul de ngh

bject-318-

ul termomet

aza propriet

iile termice.

80R

he al

trului

tilor


16

a.2. dup natura elementului sensibil:

- cu lichid (mercur, alcool etilic, toluen);

- metalice;

- manometrice;

- electrice (cu termoelemente, rezisten electric, termistori).

b. Tipuri de instrumente i aparate utilizate n staiile meteorologice

b.1. Termometrul meteorologic normal/ordinar:

- indic temeratura aerului din momentul observaiei;

- are ca element sensibil mercurul cantonat ntr-un rezervor sferic/cilindric;

- scala are diviziuni cuprinse ntre -36 C i 60-70 C;

- citirile se fac de 4 ori/zi (orele 1,7,13,19) la orele de

observaie climatic (exact la ora local).

b.2. Termometrul de maxim:

- indic cea mai ridicat temperatur care a avut loc

ntre 2 observaii;

- termometru cu mercur cu rezervor sferic/cilindric;

- limitele scalei sunt cuprinse ntre -36C i +51C;

- tubul capilar prezint n apropierea rezervorului o

ngustrare, realizat cu ajutorul unui fir de sticl, care

nu permite mercurului s se retrag napoi cnd

temperatura scade, indicnd valoarea maxim existent

n intervalul anterior;

- este situat n adpostul meteorologic pe acelai suport cu termometrul de minim, respectiv

culcat, cu captul superior mai ridicat dect rezervorul;

- citirile se fac la orele 7 i 19, fr a fi luat de pe suport.


17

b.3. Termometrul de minim:

- indic cea mai sczut temperatur care a avut loc ntre 2 observaii;

- funcioneaz cu toluen sau alcool bine rafinat (de cel puin 96) ;

- rezervor n form de furc, pentru a i se mri suprafaa de contact cu aerul atmosferic;

- scala este gradat de la -50C la

+55C, cu diviziunea cea mai mic

de 0,5C;

- n interiorul tubului capilar exist

un index (pies de sticl sau porelan

alungit i bombat la capete), care

se deplaseaz n jos odat cu

retragerea alcoolului din tub,

indicnd temperatura minim dintr-


18

un interval fr a se deplasa n sus la creterea temperaturii;

- n adpostul meteo este aezat n poziie perfect orizontal;

- citirile se fac la orele 7 i 19.

b.4. Termometrul de minim i maxim (Six i Bellani) :

- tub capilar n form de U, cu rezervorul din stnga (cel de minim) de form cilindric, iar

cel din dreapta (de maxim) n form de par;

b.5. Termograful:

- nregistraz continuu temperatura aerului ntr-un anumit interval de timp;

- principiul de funcionare se

bazeaz pe deformrile pe care le

sufer un corp metalic sub

influena temperaturii:

- este alctuit din : receptor (lam

bimetalic format prin sudarea a

dou lame de metal), sistem de

transmitere i amplificare a

deformrii i mecanismul de

nregistrare (tambur cu mecanism

de ceasornic n interior).

Termograf


19

Cap. II: ATMOSFERA TERESTR. COMPOZIIA, STRUCTURA I PROPRIETILE FIZICE ALE ATMOSFEREI TERESTRE

2.1 Compoziia aerului atmosferic. Structura pe vertical a atmosferei terestre. Procese i fenomene ce se produc n atmosfer. 2.2 Radiaiile solare i procesele radiative din atmosfer i de la suprafaa Pmntului. 2.3 Procese fizice de transformare a apei din atmosfer. Mrimi higrometrice 2.1 Compoziia aerului atmosferic. Structura pe vertical a atmosferei terestre.

Atmosfera reprezint nveliul de aer al Pmntului, a crui grosime este de la nivelul Pmntului pn la aproximativ 3000 km altitudine.

Masa atmosferic este egal cu 521014 tone. Forma atmosferei este asemntoare cu cea a Pmntului, dar deformarea la Poli i la Ecuator este mai puternic.

Aceast form este determinat de fora centrifug, a crei valoare este maxim la Ecuator i scade spre Poli, i mai este determinat i de nclzirile puternice de la Ecuator i de rcirile de la Poli.

Aerul pe care il respiram este un amestec relativ stabil de cateva sute de gaze de diferite origini. Stratul gazos invaluie planeta si se misca odata cu ea. Proportiile de gaze, excluzand vaporii de apa sunt aproape egale pana la aproximativ 80 de km deasupra pamantului.

Compoziia aerului atmosferic

Compoziia chimic a atmosferei, componena gazoas (% pondere volumetric):

Azot (N2) - 78,09%;

Oxigen (O2) - 20,95 %;

Argon (Ar) - 0,937 %;

Bioxid de carbon (C02) - 0,03 %(variabil);

Neon (Ne) 1,8*10-3;

Heliu(He)-5,24*10-4;

Kripton(Kr) - 1 *10-4;

Hidrogen (H2) - 5 *10-5;

Xe , O3, Rn s.a.m.d.


20

Observaii:

- Primele trei componente sunt preponderente, ele reprezentnd 99,97% din volumul total al aerului atmosferic

- Majoritatea componentelor au temperatura critic de lichefiere foarte sczut explic de ce n atmosfera terestr ele se menin n stare gazoas, n condiiile normale ale presiunii atmosferice - In straturile joase ale atmosferei compozitia bioxidului de carbon variaz in limite largi ( datorit activitii industriale) - Vaporii de ap au cea mai mare variabilitate, de la 3-4% n zonele subecuatoriale pna la 0,2% n zonele foarte reci si uscate;

Structura pe vertical a atmosferei terestre. Procese i fenomene ce se produc n atmosfer.

Atmosfera, n funcie de caracteristicile i densitatea aerului este mprit n 5 straturi :

- troposfera 0 18 km; - stratosfera 18 32 km; - mezosfera 32 80 km; - termosfera 80 1000 km; - exosfera 1000 3000 km.

Intre aceste straturi, autorii menioneaz existena unor zone de tranzitie cu grosimi variabile ( de la cateva sute de metri pn la cativa Km) numite tropopauz, stratopauz, mezopauz i termopauz.

Troposfera

Este stratul de la contactul cu suprafaa Pmntului n care este cuprins din masa atmosferic i cuprinde 95% din vaporii de ap. Grosimea acestui strat la Ecuator este cuprins ntre 1618 km, la latitudini medii este de aproximativ 14 km iar la Poli de 8 km.

n troposfer temperatura scade cu altitudinea n medie cu 0,65C la suta de metri. Aceast scdere poart numele de gradient termic vertical, t .

Aceast scdere face ca la nivelul superior al acestui strat, la Ecuator temperatura s fie de -80C iar deasupra Polilor de numai -50C.

Exist zone n care temperatura se poate menine constant cu altitudinea, fenomenul purtnd denumirea de izotermie, iar n altele temperatura crete cu altitudinea, fenomenul purtnd denumirea de inversiune termic.

Troposfera este cel mai turbulent strat. Aici se produc micri de convecie pe vertical, att ascendente ct i descendente, care au rolul de a omogeniza din punct de vedere termic aerul, i micri de advecie numai pe orizontal, care au rolul de a transporta masele de aer dintr-o regiune n alta.


21

n troposfer se produc toate fenomenele meteo : variaii de temperatur i presiune, vnt, nori, precipitaii, aici se formeaz centrii barici i fronturile atmosferice.

Tropopauza Tropopauza are o grosime de la cteva sute de metri pn la 2 km. Este mai groas deasupra polilor i mai subire deasupra Ecuatorului. Nu este un strat continuu, ea prezentnd 2 trepte : una n zona subpolar i alta n zona

subtropical unde prezint o ruptur. n zona de ruptur se produc diferene mari de temperatur i presiune, aici lund natere

cureni cu viteze egale cu 700 km/h. Acetia reprezint curenii jet sau fulger (jet-streams), cu un circuit foarte meandrat pe direcia E-W.

Stratosfera n stratosfer aerul este rarefiat, temperatura lui ncepnd de la 1825 km meninndu-se

aceeai ca la nivelul superior al troposferei, iar ntre 2532 km temperatura crete pn la aproximativ 0C.

Mezosfera (ozonosfera) Mezosfera prezint o variaie foarte puternic a temperaturii. Pn la 50 km temperatura

scade brusc la valori cuprinse ntre -60-70C. De la 5055 km temperatura crete brusc la +75C, iar ntre 5580 km scade iar pn la -110C.

Mezosfera este principalul strat de ozon. n acest strat se produce un fenomen foarte ciudat : reflexia undelor sonore.

Termosfera (ionosfera) Termosfera reprezint stratul celor mai ridicate temperaturi. La nivelul superior sunt

+3000C. Aceast temperatur este determinat de ionizarea puternic a moleculelor de aer rarefiat de ctre razele X, i corpusculare de la Soare.

Aici se formeaz aurorele boreale. Tot aici se produce reflexia undelor radio. Exist patru straturi de reflexie a undelor radio:

- D unde lungi (la 85 km); noaptea, acest acest strat se reduce considerabil - E unde medii pana la 3,5 Mhz; ( 85 120) Km - F1 unde scurte;pana la 7,5Mhz ( 120 480) Km mare concentratie de electroni - F2 unde ultrascurte.

Exosfera

n exosfer nu mai exist aer. Distana dintre moleculele de aer crete la 100 km Mai putem face o ierarhizare a atmosferei dup caracteristicile dominante ale

constituientelor : omosfera( 0-100 km), eterosfera( 100-10000km), magnetosfera( 10000-64000km) .

Aceasta din urm este caracterizat prin centurile de radiaii sub form de potcoav numite centuri van Allen.


22

2.3 Radiaiile solare i procesele radiative din atmosfer i de la suprafaa

Pmntului. Principala surs de nclzire a aerului i Pmntului este Soarele, care emite o cantitate de

energie egal cu 32161027 calorii/minut. Temperatura n interiorul Soarelui este estimat la aproximativ 1.000.000 C la nivelul

coroanei solare, 20 000C la nivelul cromosferei iar la suprafaa lui de aproximativ 6000C (fotosferei). Aceast cldur provine din procesele de transformare a hidrogenului n heliu.

Energia emis de Soare se numete radiaie electromagnetic i are n componen raze X, , corpusculare, ultraviolete, infraroii (calorice) i luminoase., caracterizate prin lungimi diferite de und , domeniul total reprezentand spectrul solar, cuprinzand emisii intre cativa angstromi ( 10-7 mm) i cativa cm. Dintre acestea, numai o mica parte a radiaiilor ste perceput de ochiul omenesc: 3700 7600 .Separat de acest domeniu, se mai disting alte dou domenii:

- domeniul radiaiilor ultraviolete: 2000-3700 - domeniul radiaiilor infraroii: 7600 -3 mil Cantitatea de energie trasportat, raportat la efectul caloric, depinde de lungimea de

und.Astfel, radiaiile ultraviolete transporta aprox 7%,, radiaiile din domeniul vizibil 50% iar cele infrarosii 43%

La limita superioar a atmosferei ajunge o energie egal doar cu 241018 calorii/minut., Pamntul primind a doua milioana parte. Aproximativ, 55% este absorbit de atmosfera terestr,de materia micrometeoric, de vaporii de ap din troposfer precum i de intreaga suprafa terestr (continental i oceanic), iar restul de 45% este reflectat. Radiaia absorbit la nivelul suprafetei terestre este transformat in caldura, care apoi este difuzat in atmosfer sub forma der adiaii infraroii

Cantitatea de energie primit de Pmnt perpendicular pe o suprafa de 1 cm2 n timp de un minut se numete constant solar i este egal cu 1,99 calorii/cm2 n timp de un minut.

Cantitatea de energie primit de Pmnt este variabil ea fiind influenat de forma de geoid a Pmntului, de micrile lui, de nclinarea axei terestre, de caracterul suprafeei terestre (uscat sau ocean) i de gradul de acoperire cu vegetaie.

O raz de Soare care ptrunde spre Pmnt, sufer procese de absorbie, reflexie i difuzie, astfel c la suprafaa Pmntului ajunge un procent de 1040 % din radiaia iniial.

Radiaia solar prezint anumite tipuri :

radiaia solar direct (I) reprezint cantitatea de energie primit pe 1cm2 ntr-un timp de un minut la suprafaa Pmntului, reprezentand acea parte a radiaiilor emise de Soare care ajunge nemodificat la suprafaa terestr ,sub forma unui fascicol de raze paralele. Este caracteristic cerului senin i depinde de transparena cerului

radiaia difuz (i) este energia primit atunci cnd cerul este acoperit de nori fiind mprtiat de nori n toate direciile. Cu ct valoarea transparenei cerului este mai mic cu att difuzarea este mai mare; mai este definit, ca acea parte a radiaiilor solare care ajunge la suprafaa terestr venind din toate direciile , dup ce a fost difuzat de ctre moleculele gazelor componente ale atmosferei i impuritile aflate n suspensie ;

radiaia global (Q) este suma radiaiei solare directe i radiaiei difuze , msurate pe unitatea de suprafa orizontal ; radiaia global este exprimat n kcal/cm2 pe an. La


23

Ecuator valoarea este de aproximativ 130140 kcal iar la Poli 7080 kcal radiaia reflectat (Rs) este acea parte a radiaiei globale care, caznd pe suprafaa

terestr , este abtut de la direcia iniial , fr a suferi vreo modificare de alt natur . Ea depinde n mare parte de nsuirile fizice ale suprafeei de inciden ( culoare , rugozitate, etc. ) i de nlimea Soarelui deasupra orizontului . De regul , nsuirile de reflectare ale suprafeei active se exprim prin raportul dintre radiaia reflectat i radiaia global incident , care poart numele de albedou (A) : A = (Rs / Q ) 100 ;

Valoarea cea mai mare a albedoului o are zpada proaspt i afnat 90% din radiaia

primit este reflectat. Urmeaz nisipul cu 60% i vegetaia cu 3040%. Pmntul se nclzete uor dar i pierde uor cldura primit, iar grosimea stratului nclzit

este de ordinul centimetrilor n adncime (100 cm maxim). Apa se nclzete mai greu, dar pierde greu i n timp cldura, iar stratul nclzit poate atinge 150 m datorit curenilor verticali.

radiaia terestr (Et ) reprezint fluxul radiativ de und lung emis fr ntrerupere de

suprafaa terestr , conform legii lui Stephan i Boltzmann , corectat cu coeficientul de emisie n infraroii :

E = T4 n care : este coeficientul de emisie n infrarou ;

este constanta lui Boltzmann ( = 8,26 1011 cal /cm2mingrad ) ; T este temperatura absolut .

radiaia atmosferei ( Ea ) este fluxul radiativ de und lung emis nencetat de atmosfer ctre suprafaa terestr , conform legii lui Stephan i Boltzmann

radiaia efectiv (Eef ) reprezint diferena dintre radiaia terestr , ndreptat de jos n sus , i radiaia atmosferei , ndreptat de sus n jos :

Eef = Et Ea ; bilanul radiativ (B) este diferena dintre suma tuturor fluxurilor radiative de und scurt i

lung primite de o suprafa oarecare i suma fluxurilor de und scurt i lung pierdute de aceasta sub forma radiaiilor reflectate i emise: B = I + i Rs + Ea Et .

Avnd n vedere c I + i = Q , relaia este : B = Q Rs + Ea Et sau B = Q (1-A ) Eef .

Toate fluxurile de energie radiant pot fi exprimate n uniti de msur energetice sau

calorice . n meteorologie se utilizeaz aproape exclusiv unitile de msur calorice , deoarece cantitatea de cldur pe care o produc fluxurile radiative ce strbat atmosfera poate fi mai uor determinat dect energia lor . n acelai timp, unitile de msur calorice rspund mult mai bine cerinelor meteorologiei i climatologiei , pentru c de cldura primit sau cedat de scoara terestr , prin mijlocirea fluxurilor energetice , depind toate elementele meteorologice ce caracterizeaz un punct sau o regiune oarecare .


24

Unitile de msur calorimetrice sunt caloria i kilocaloria , iar 1 cal = 4,188 x 107 ergi .

n practica meteorologic se urmrete determinarea cantitii de energie radiant ( F ) ce cade pe o suprafa oarecare ( S ) , ntr-o unitate de timp . Aceasta se exprim n cal / min .

Raportnd cantitatea de energie ( F) a unui flux radiativ la suprafaa (S) , pe care acesta cade , se obine intensitatea ( I ) a fluxului respectiv , exprimat n cal /cm 2 min :

I = F / S ( cal / cm2 min ) .

Linke a propus ca intensitatea radiaiilor s se msoare printr-o unitate de msur numit langley (ly) , care este echivalent cu cal / cm2 ( 1 ly =1 cal/cm2).

Ca urmare a adoptrii acestei noi uniti de msur , intensitatea fluxurilor radiative ce strbat atmosfera poate fi exprimat nu numai n cal/cm2min ,ci i n ly/min ( 1 ly = 0,6976 106 erg/cm2 s = 0,0697 watt / cm2 )

Instrumente i aparate utilizate pentru determinarea intensitii fluxurilor de radiaii : Instrumentele complexului radiometric sunt : radiometrul , pirometrul, albedometrul i bilanometrul vezi seminar

2.3 Umiditatea atmosferic. Procese fizice de transformare a apei din atmosfer. Mrimi higrometrice

Umiditatea atmosferic provine din evaporarea apelor mrilor, oceanelor, apelor de la uscat i din procesele de respiraie ale oamenilor, animalelor i plantelor.

Anual se evapor o cantitate de 519 000 km3 de ap, din care 448 000 km3 din mri i oceane iar 71 000 km3 de la suprafaa uscatului.

n medie, pe un an de zile n zonele temperate i polare se evapor un strat de ap ntre 700 mm iar la latitudini mici un strat de ap de aproximativ 1000 mm.

n atmosfer, umiditatea este prezent prin toate strile de agregare ale apei


25

95 % 5 % La un moment dat, n atmosfer pot coexista toate cele trei stri de agregare ale apei (la

temperatura de 0,00075C i presiunea de 6,1 mb). p [mb] ap ghea 8 6,1 4 2 vapori de ap t [C] -4 -2 0 2 4 Cantitatea de umezeal din atmosfer are valoarea minim i chiar 0 n aerul rece i uscat de

la Poli i valoarea maxim n aerul cald de la Ecuator. Pentru fiecare valoare de temperatur exist o limit a cantitii de vapori de ap, care se numete saturaie.

Marimi higrometrice:

Umiditatea absolut (a)- starea de saturatie cu vapori de ap a atmosferei valoarea maxim a cantitii de ap pe unitatea de volum de aer atmosferic, la o temperatur i presiune dat ( g/m3)

a = v=0,81e/1+t (g/m3)

unde e - tensiunea actual a vaporilor 0,81 coeficient empiric -coeficient de dilatare termic a gazelor-0,004

Vaporide

Cristaledeghea

Picturide

ap

Punctultriplualapei


26

Se lucreaz mai des cu umiditatea relativ i temperatura punctului de rou. Umiditatea relativ reprezint raportul dintre cantitatea de vapori de ap aflat n aer la un moment dat i cantitatea maxim posibil. Ea scade la creterea temperaturii i crete la scderea temperaturii.

r = e/ E * 100% unde :

e- tensiunea actual a vaporilor ce exprima valoarea real determinat a presiunii exercitate de vaporii deap din atmosfer E- tensiunea maxim a vaporilor la aceeasi T tensiune de saturare, reprezint presiunea maxim pe care vaporii din atmosfer o pot exercita la T la care are loc evaporarea.

Unitile de msur utilizate pentru tensiunea vaporilor de ap sunt cele folosite pentru

caracterizarea presiunii atmosferice (thorr, mmHg, mbar sau inci) Punctul de rou reprezint temperatura la care ntr-un aer saturat se produce condensarea

(td) Deficitul de saturatie exprima diferena dintre tensiunea maxima (de saturatie) i

tensiunea actual d = E-e

Umiditatea este reprezentat de dou procese : evaporarea i condensarea.

1. Evaporarea se produce n urmtoarele situaii :

- existena maselor de ap; - existena afluxului de cldur determin energia necesar evaporrii pentru c n acest

proces cldura se consum iar suprafaa evaporat se rcete. Cldura folosit la evaporare intr n stare latent n vaporii de ap, fiind eliberat n timpul proceselor de condensare;

- existena micrilor turbulente vnt. ntr-un an, la suprafaa uscatului se evapor un strat de 41 cm de ap, iar la suprafaa

oceanului 101 cm de ap (n emisfera nordic); n emisfera sudic se evapor un strat de aproape 200 cm de ap. 2. Condensarea este procesul de transformare a vaporilor de ap n picturi. Se poate realiza la

3 nivele: - la nivelul solului roua i bruma; - la mic nlime deasupra Pmntului ceaa i pcla; - la nlime norii. Condiiile n care se poate produce condensarea sunt : - saturaia aerului; - existena nucleelor de condensare.


27

Saturaia se poate realiza prin evaporarea sau prin rcirea aerului care se poate produce prin radiaie nocturn sau prin destindere adiabatic (rcirea aerului prin micarea ascendent a acestuia fr aport de energie din afar, folosindu-se energia intern a aerului).

Nucleele de condensare pot fi cristale de sare masiv, pulberi minerale sau organice, picturi

de ap existente. Principalul produs al condensrii l reprezint norii.


28

Cap. III: PESIUNEA ATMOSFERIC

3.1Presiuneaatmosferica.Definireapresiuniiatmosferice.Unitidemsur.Distribuiapeverticalipeorizontalapresiuniiatmosferice.Variaiilezilniceianualealepresiunii.Variaiineperiodice.

3.2Definireaizobarelor.Reprezentareacmpuluibaric.Formeprincipaledereliefbaric.Gradientulbaric.Tendinabaric.

3.3Formesecundaredereliefbaric:talveguldepresionar,dorsalaanticiclonic,auabaric,culoaruldepresionar,galeriadepresionar,mlatinabarometric.Definiii,caracteristici,formedereprezentaregraficpehrilemeteorologice.

3.1Presiuneaatmosferica.Definireapresiuniiatmosferice.Unitidemsur.Distribuiapeverticalipeorizontalapresiuniiatmosferice.Variaiilezilniceianualealepresiunii.Variaiineperiodice.

3.1.1 Definirea presiunii atmosferice Prin presiune atmosferic se nelege greutatea cu care apas o coloan de aer cu seciunea de

1cm2 i cu nlimea considerat de la nivelul la care se face determinarea i pn la limita superioar a atmosferei. Fora gravitaional este aceea care menine atmosfera n jurul Pmntului i tot ea i imprim acestuia o anumit greutate.

Prin definitie, vom avea p=dF/dS Studierea regimului i repartiiei presiunii atmosferice prezint o importan teoretic

deosebit deoarece permite explicarea circulaiei generale i locale a atmosferei, precum i a unor procese meteorologice cum ar fi: schimbul gazos ntre atmosfer i sol, evaporaia sau evapotranspiraia.

Toricelli este primul care a evideniat presiunea atmosferic.

TfF 15103,5 = reprezint presiunea cu care apas ntreaga atmosfer asupra globului.


29

Presiunea atmosferic variaz de la o zon la alta n funcie de latitudinea geografic i de temperatura aerului. Presiunea variaz invers proporional cu temperatura.

3.1.2 Uniti de msur

n practica meteorologic, unitatea de msur pentru presiunea atmosferic este milibarul (mb) sau hectopascalul (hPa) i milimetrul coloan de mercur (mmHg). n sistemul internaional de uniti de msur se utilizeaz pascalul (Pa) avnd ca multiplu hectopascalul (hPa).

Se consider presiune normal , presiunea de 760 mmHg la nivelul mrii la temperatura de 0C i la latitudinea de 45., rezultand astfel o greutate a coloanei de 1033,3 g avnd in cedere c 1 cm3 Hg = 13,596g la T0= 00C.

n sistemul CGS s-a adoptat barul = 1.000.000 dyne/cm2= greutatea unei coloane de Hg cu h= 750 mmHg.n meteorologie se folosete milibarul (mbar) = 1000 dyne/cm2= pres exercitat de o coloana de Hg= 0,75 mm, situatie in care:

1 mm Hg=4/3 mbar=1,33 mbar

Presiunea atmosferic

hectopascal (hPa) 1 hPa = 1 mb. 1 hPa = 0,7506 mm

milibar (mb) 1 mb=1 hPa =100Pa=100 N/m2 = 0,7506

mm

milimetru a coloanei de mercur (mm)

1 mm = 1,3332 hPa, mb

760 mm = 1013,3 hPa

Presiunea prezint tipurile de variaii : pe vertical, pe orizontal (vezi subcap 3.2.3 ) periodice i neperiodice

3.1.3.Variaia pe vertical Presiunea scade cu altitudinea. Scderea nu este liniar ci exponenial la creterea nlimii

n progresie aritmetic, presiunea scade n progresie geometric. Treapta baric reprezint valoarea nlimii cu care trebuie s ne ridicm sau s coborm

pentru ca presiunea s varieze cu 1mb. Plecand de la formula barometric a lui Babinet (utilizat n meteorologie pentru calculul

diferenei de nivel dintre dou staiuni meteorologice, reducerea presiunii msurate intr-un anumit punct n presiunea msurat la nivelul mrii i implicit calculul treptei barice)

)1()1(21

8000 tppoppo

h ++= ,


30

i intruct treapta baric reprezint o distan pe vertical pentru care se nregistreaz o

cretere sau o descretere a presiunii de 1 mbar, in formula barometric a lui Babinet vom avea 1ppo =1 mbar, iar 1ppo + este aproximativ 2p, deci p = ( 1ppo + )/2, inlocuind obinem

relaia treptei barice:

)1(8000 tp

h += , unde : p = presiunea ;

= coeficientul de dilatare al gazelor (0,04) ; t = temperatura din momentul respectiv ; 8000 = constant convenional Treapta baric se mai defineste i grosimea unui strat de aer din atmosfera, ce este

caracterizat printr-o diferenta de presiune de 1 milibar intre suprafata sa inferioara si cea superioara.

3.1.4 Variaiile periodice Variaiile zilnice Se caracterizeaz prin dou minime i dou maxime. Pentru zona ecuatorial i tropical,

minimele se produc la ora 400 i la 1600 iar maximele la 1000 i la 2200. Amplitudinea zilnic este de 3 mb. Variaia zilnic a presiunii atmosferice are un caracter mai bine reliefat fa de celelalte

elemente meteorologice. Aceast variaie a presiunii prezint variaii simple sub form de unde, cu perioade diferite (de 24, 12, 8 i 6 ore), dintre acestea fiind reprezentat mai clar unda de 12 ore (semiund). Gama variaiilor zilnice ale presiunii aerului este scoas n eviden de valorile medii ale acestor oscilaii. n afara de acestea, existena variaiilor mai este legat i de micarea de revoluie a Lunii. Variaia zilnic a presiunii este influenat de latitudine, astfel, n regiunile tropicale i ecuatoriale prezint dou maxime (ntre 9-10 i 21-22) i dou minime (ntre orele 3-4 i 15-16), cu amplitudinea oscilnd ntre 2,5 i 3 torri. Pe msura creterii latitudinii, amplitudinea variaiilor n timp de 12 ore (semidiurne) ale presiunii se micoreaz treptat, ajungnd de ordinul zecimilor de torri. n ara noastr, variaia zilnic a presiunii este caracterizat prin amplitudini care nu depesc 2-3 torri. Variaiile periodice ale presiunii n regiunea latitudinilor mijlocii atenuate de variaiile neperiodice ale presiunii. Variaiile zilnice ale presiunii se datoresc deformrilor elastice aerului atmosferic, sub influena variaiilor de temperatur i sunt tensificate prin fenomenul de rezonan

Maree barometric tipul de variaie caracteristic zonelor tropicale. Este un element foarte important n navigaie deoarece este un semn al apropierii unui ciclon tropical, n momentul abaterii de la ora la care trebuie s se produc variaia.

La latitudini temperate i polare producerea maximelor i minimelor este dereglat de condiiile locale i schimbrile neprevzute de vreme (0,3 mb la latitudini polare i 0,7 mb la latitudini temperate).


31

De asemenea mai influeneaz i anotimpurile : nu se mai pstreaz intervalul de 12 h. Variaiile anuale Variaia anual a presiunii atmosferice este determinat de latitudinea geografic, de

influena anotimpurilor asupra repartiiei presiunii pe suprafaa Pmntului, precum i de natura scoarei terestre (regiunile de uscat i ntinderile mari de ap). Astfel, n zonele latitudinilor tropicale i ecuatoriale, unde influena anotimpurilor este mic, variaiile anuale ale presiunii sunt nensemnate

Se caracterizeaz printr-un maxim i un minim n funcie (i diferit de la producere) de caracteristica suprafeei terestre, uscat-ocean.

n zonele litorale mai poate aprea o maxim la sfritul toamnei atunci cnd apa este nc rece, i o minim la sfritul primverii.

Se disting trei tipuri de variaii anuale ale presiunii atmosferice dup natura suprafetei terestre:

- Tipul continental - Tipul oceanic - Tipul polar sau arctic

1. Tipul continental este caracteristic regiunilor de uscat de la latitudinile mijlocii i mari i se observ n interiorul continentelor, i mai ales al celui asiatic. Amplitudinea variaiilor de presiune scade din interiorul uscatului ctre ocean i mri. (Astfel, n regiunile polare i subpolare amplitudinea anual a variaiilor de presiune atinge 25 mbar, n regiunile temperate continentale oscileaz ntre 8 i 12 mbar, iar n regiunile oceanice de la latitudinile temperate nu depesc civa milibari.) n condiiile de continent, presiunile ridicate se datoresc rcirilor accentuate ale scoarei terestre n timpul iernii, cnd se produc maxime de presiune, iar vara, din cauza nclzirii suprafeei terestre, se produc valorile minime ale presiunii.

2. Tipul oceanic este caracteristic oceanelor i se observ, la staiile de litoral i pe insulele din interiorul ntinderilor mari de ap. Variaia anual a presiunii prezint un maxim de presiune vara i un minim toamna, trziu. Uneori, mai apare un al doilea maxim, iarna, i un al doilea minim, primvara. Amplitudinea variaiei anuale la acest tip este mai mic i abia atinge 3-4 mbar.

3. Tipurile intermediare (polar i subpolar) se produc regiuni ale globului terestru, cum sunt regiunile Oceanului ngheat de Nord, unde, n variaia anual a presiunii, se produc dou valori maxime: una n lunile aprilie-mai i alta n luna noiembrie; cele dou valori minime se produc n luna ianuarie i n luna iulie. n general, variaia anual a presiunii atmosferice se schimb cu nlimea, amplitudinea variaiilor de presiune crescnd cu nlimea.

vara iarna uscat p. minim p. maximocean p. maxim p. minim

Valorile amplitudinii anuale cele mai mari sunt n zona subpolar (20 mb).


32

Variaia presiunii la suprafaa pmntului se materializeaz pe hart cu ajutorul izobarelor. Aceste izobare se traseaz prin interpolare din 4 n 4 mb, din 5 n 5 mb sau din 10 n 10 mb.

3.1.5 Variaiile neperiodice Se mai numesc i perturbaii i reprezint categoria cea mai insemnat a modificrilor de

presiune.Au drept cauz modificrile zilnice ale bilanului radiativ-caloric inregistrat pe diferite suprafete ale scoarei terestre combinate cu inclzirea inegal a straturilor inferioare ale maselor de aer din troposfer.

Insemnatatea acestei categorii devariatii rezult din amploarea lor (pn la maxim 166 mbari) cat i din multitudinea de fenomene meteorologice care le genereaz, determinnd schimbarea caracteristicilor vremii.

Estimarea sensului in care va interveni modificarea de presiune (cretere sau scdere), precum i a valoarii pe care o vaatinge aceast modificare intr-o anumit perioad de timp este denumit tendin baric.

Aceast estimare, ce se transmite indeosebi de staii meteorologice de coast, are o insemntate deosebit pentru navele ce staioneaz la ancor sau cele ce se indreapt spre zone cu funduri mici sau cureni puternici.

3.2 Definirea izobarelor. Reprezentarea cmpului baric. Forme principale de relief

baric. Gradientul baric. Tendina baric. 3.2.1 Definirea izobarelor. Reprezentarea cmpului baric Imaginea global a distribuiei presiunilor intr-o anumit zon i la un anumit moment,

permite realizarea unor hri in care valorile identice de presiune in diferite puncte ale regiunii reprezentate pe hart, sunt unite prin linii continue, denumite linii izobare.

Izobarele sunt linii curbe nchise care nchid n interior un centru de maxim presiune sau de minim presiune.

Configuratia distribuiei presiunilor realizat cu ajutorul liniilor izobare pe o hart sinoptic este denumit cmp baric, form baric sau relief baric ( intruct izobarele au un aspect oarecum similar cu curbele de nivel utilizate in topografie), campul baric reprezentnd astfel, campul distributiei presiunii atmosferice in plan orizontal

Relieful baric se obtine prin trasarea izobarelor pe o harta meteorologica. Presiunea

atmosferica este redusa la suprafata marii si apoi este transpusa pe harta sinoptica, iar izobarele se traseaza din 4 in 4 mb, pentru anumite ore.

Relieful baric cuprinde perturbatii: - principale; - secundare (derivate). Perturbatiile principale ale reliefului baric sunt: - maximul barometric H sau anticiclonul; - minimul barometric L sau ciclonul, depresiunea barica.


33

Centrii de maxim presiune se numesc anticicloni (M, B, H) marcndu-se pe hart cu albastru, iar centrii de minim presiune se numesc depresiuni (D, H, L), ( ciclon este o denumire improprie).

Trasarea i marcarea centrilor barici pe o hart meteorologic reprezint relieful baric al respectivei suprafee.

3.2.2 Forme principale de relief baric. Gradientul baric. Tendina baric Anticiclonii Anticiclonii reprezint o zon de presiune nalt n care valorile izobarelor cresc de la

periferie spre centru iar gradientul baric orizontal este orientat de la centru spre periferie. Prin gradient baric orizontal (b) se nelege diferena de presiune dintre dou puncte, fiind

orientat ntotdeauna perpendicular pe izobare de la presiunea mare la presiunea mic i exprim valoarea descreterii presiunii pe unitatea de distan.

Prin gradient baric vertical (v) se nelege diferena de presiune dintre dou puncte situate in plan vertical i exprim valoarea descreterii presiunii pe unitatea de inime (

b M 1040 1035 M 1030 Micarea aerului n anticiclon este descendent pe vertical, divergent pe orizontal, n

sensul acelor de ceasornic n emisfera nordic vezi fig. 3.1; 3.3. Presiunea n anticiclon variaz ntre 1015 i 1050 mb.

np

b =

1

Semnul () ne arat sensul scderii. densitatea aerului p diferena de presiune dintre dou puncte n distana dintre cele dou puncte Anticiclonii ocup suprafee de mii de km2, se deplaseaz cu vitez mic (max. 30 km/h),

adic durata lor de aciune este foarte mare (poate dura pn la 4 luni). Vremea n anticiclon este o vreme frumoas, mai rcoroas vara i rece iarna, fr

precipitaii, singurul fenomen ntlnit fiind ceaa. Micarea descendent a aerului provoac aceast vreme frumoas. Anticicloanele pot fi clasificate in reci i calde , fiecare din aceste categorii putand fi permanente sau temporare.Se definesc ca anticicloane reci, formaiunile


34

barice caracterizate prin presiuni inalte ce iau natere in regiuni sau anotimpuri reci ale globului, deasupra intinderilor mari de uscat

Cel mai puternic anticiclon este anticiclonul siberian 1050 mb n interior. Se definesc ca anticicloane calde, formaiunile barice caracterizate prin presiuni inalte ce iau

natere deasupra uscatului sau a mrii , in condiiile anotimpurilor calde sau a zonelor caracterizate prin temperaturi medii inalte.

La periferia anticiclonului, n partea anterioar sau posterioar, sub efectul aerului mai cald din jur, pot s se formeze nori i s cad precipitaii.

Fig 3.1 Micarea aerului ntr-un ciclon, respectiv anticiclon n emisfera nordic Depresiunile (ciclonii) Depresiunile sunt zone de minim presiune, valorile fiind cuprinse ntre 9601013 mb. Valorile izobarelor scad de la periferie spre centru, iar gradientul baric orizontal este orientat

de la periferie spre centru.

Figura 3.2 Harta sinoptic la nivelul Europei cu prezentarea elementelor principale ale reliefului baric


35

Micarea aerului pe vertical este ascendent, pe orizontal este convergent n sens invers

acelor de ceasornic n emisfera nordic (vezi fig. 3.1; 3.3) Izobarele sunt mai dese n cazul depresiunilor, ceea ce duce la apariia vnturilor mai

puternice.

Fig.3.3 Miscarea aerului pe orizontal intr-o depresiune (ciclon), reespectiv anticiclon in cele dou emisfere

Depresiunile ocup suprafee de aproximativ 1000 km2, se pot deplasa cu viteze de pn la

120 km/h, i au o durat de aciune redus 37 zile. Condiiile de vreme sunt determinate de micarea ascendent a aerului cald i umed; se

formeaz nori i cad precipitaii. n partea anterioar a unei depresiuni sunt precipitaii obinuite, corespunztoare frontului cald. n partea posterioar a depresiunii cad averse corespunztoare frontului rece.

Partea central a depresiunii este zona sectorului cald n care cerul poate fi senin, sau la latitudini mai mici pot apare nori ce dau burni.

Depresiunile se mpart n dou grupe dup locul de formare : extratropicale de la latitudinea de 40 n sus pn la 6070 ; tropicale ntre latitudinile de 530.

Depresiunile extratropicale pot fi frontale i nefrontale. Depresiunile frontale prezint fronturi atmosferice anterioare i posterioare. Depresiunile nefrontale se formeaz prin nclzirea brusc a unei zone fa de zonele din jur

(de exemplu iarna pe Marea Neagr).


36

3.2.3 Rspndirea presiunilor la suprafaa Pmntului Pe latitudini valorile presiunilor difer de la Ecuator la Poli. De-a lungul Ecuatorului se

formeaz un bru de depresiuni (zona calmelor ecuatoriale circulaia aerului se desfoar numai pe vertical). De-a lungul latitudinii de 35 se formeaz un bru de anticicloni. La latitudinea de 5060 din nou un bru de depresiuni iar la Poli un bru de anticicloni.

Cea mai ridicat valoare de presiune nregistrat pe glob este egal cu 1083,8 mb, valoare

nregistrat la Agata la 15 km distan de Oimeakon. Cea mai sczute valori de presiune nregistrat sunt in jurul valorii de 900 mb, nregistrandu-

se la Murato (Japonia) n timpul unui taifun, uragane din Oceanul Atlantic vezi Katrina ,etc Principalii centri barici care se formeaz la suprafaa Pmntului n emisfera nordic i

schimb poziia de la un anotimp la altul datorit raportului aproape egal dintre suprafaa ocupat de uscat i cea ocupat de ocean (vezi figura 3.4)

n emisfera sudic centrii barici i pstreaz aceeai poziie n tot timpul anului. Emisfera nordic vara

- anticiclonul azorelor (1025 mb) are influene pn n S-E Europei i S-E Statelor Unite. La ptrunderea pe continent determin averse de ploaie cu descrcri electrice. n interiorul continentului determin o vreme foarte cald i secetoas ;

- anticiclonul hawaian (1022 mb) este perechea primului. Produce ploi pe coastele de vest ale Statelor Unite, Canada ;

- pe continent un bru de depresiuni (900995 mb) din nordul Africii pn n Pakistan. Determin o vreme cald pentru sudul Europei i un aer foarte ncrcat cu pulberi. n Asia prezena acestor depresiuni se caracterizeaz prin ploile musonice. iarna

- anticiclonul siberian (1050 mb) pe uscat. Produce o vreme frumoas i foarte rece; acioneaz iarna;

- anticiclonul canadian (1025 mb) determin o vreme frumoas i rcoroas; - depresiunea islandez (985995 mb) n Atlantic; determin o vreme foarte nchis i

ploioas; - depresiunea aleutinelor (1000 mb) n Pacific; are influene pe coastele de vest ale Americii

de Nord; plou i iarna i vara.

Emisfera sudic - depresiunea sud-african (10001005 mb); - depresiunea nord-australian (10001005 mb); - anticiclonul sud-atlantic Insula Sf.Elena; - anticiclonul indian Insula Sf.Mauriciu; - anticiclonul pacific Insula Patelui.

Toi trei anticicloni au valori ale presiunii de 1020 mb i i pstreaz zona lor de aciune n tot timpul anului.


37

Fig 3.4 Pozitionarea principalilor centri barici pe suprafata terestr pe timpul iernii

3.3.Forme secundare de relief baric: talvegul depresionar, dorsala anticiclonic, aua

baric, culoarul depresionar, galeria depresionar, mlatina barometric. Definiii, caracteristici, forme de reprezentare grafic pe hrile meteorologice

Formele barice secundare inrudite cu anticiclonul sunt:

dorsala; sa barica: Dorsala anticiclonica (fig 3.5) este o prelungire a unui anticiclon intre doua depresiuni si se prezinta astfel: izobarele sunt in forma de U ; vantul este moderat ca urmare a izobarelor mai distantate; vreme buna.


38

Fig 3.5 Dorsala anticiclonic

Saua barica (fig. 3.6) este o formatiune barica instabila ce ia nastere intre doua depresiuni si doi anticicloni asezati in cruce si cedeaza locul rapid unei depresiuni, caracterizata prin: gradientii barici au valori mici; vantul este slab si variabil; umiditatea relativa este ridicata; se produc descarcari electrice; ceata, foarte frecvent.

Fig 3.6 aua baric


39

Forme barice inrudite cu depresiunea barica

Formele barice inrudite cu depresiunea barica sunt: - talvegul; - culoarul depresionar; - galeria depresionara.

Talvegul depresionar (fig 3.7) Talvegul depresionar apare intre doua anticicloane, avand forme alungite, delimitate adeseori prin izobare drepte i paralele.Poate fi: - frontal, cand are asociat un front cald si izobarele sunt in forma de V cu varful pe front, vremea imbunatatindu-se la trecerea frontului; - nefrontal, cu izobarele in forma de U aparand cel mai adesea in aerul rece din spatele unei depresiuni; cand distantele la depresiune si anticiclon sunt mari, izobarele sunt paralele si vremea buna alterneaza cu cea instabila.

Fig 3.7 Talvegul depresionar

Culoarul depresionar este o zona de joasa presiune marginita de ambele parti de izobare cu valori mai ridicate. El se poate intinde pe mii de kilometri, este mult mai larg decat talvegul si leaga, de obicei, doua depresiuni atmosferice.

Galeria depresionara este o forma neregulata de presiune atmosferica joasa care serpuieste si este marginita de valori ridicate de presiune atmosferica.


40

Cap. IV: VNTUL

4.1 Noiuni generale despre vnt: definirea i elementele vntului, direcia i viteza vntului. Fore generatoare i modificatoare. Efectul forei Coriolis i a forei de gradient.

4.2 Scara Beaufort a forei vntului. Efectele vntului asupra strii mrii. Legea Buys Ballot

4.3 Msurarea i determinarea elementelor vntului la bordul navelor. Vntul aparent, vntul navei, vntul real. Deriva de vnt i efectul acesteia asupra navigaiei. inerea navigaiei n condiii de vnt puternic

4.1. Noiuni generale despre vnt: definirea i elementele vntului, direcia i viteza vntului. Fore generatoare i modificatoare. Efectul forei Coriolis i a forei de gradient

Dac valorile termice i de presiune ar fi repartizate uniform pe suprafaa terestr, deplasarea

aerului nu ar mai avea loc. Inegala repartiie a presiunii n sens orizontal se datoreaz aciunii combinate a unor cauze de ordin termic i dinamic i, determin o micare numit vnt. Diferenele de temperatur ale aerului creeaz densiti diferite, ceea ce atrage dup sine diferene de presiune maxime si minime barometric

. Aceast repartiie a centrilor de presiune se face i pe orizontal i pe vertical, crendu-se un circuit care are rolul de a omogeniza din punct de vedere baric atmosfera.

Deplasarea aerului dintr-o zon cu presiune ridicat spre o zon cu presiune cobort se numete vnt.(fig.4.1)

Atunci cnd aerul se deplaseaz n sisteme unitare, poart denumirea de cureni atmosferici. D () M D M (+)

Fig 4.1 Deplasarea aerului dint zonele cu presiune ridicat spre zonele cu presiune cobort


41

Principala cauz a formrii vnturilor este diferena de temperatur i presiune dintre dou zone, mai exact direcia i mrimea gradientului baric orizontal (scderea presiunii pe unitatea de suprafa fiind orientat perpendicular pe izobare de la presiunea mare la presiunea mic).

1000 1005 D

Vw(Nd) = * 30* 24 10 5,0105 ==b unde 5- p (mbar)

10 - dist in Mm

Fig 4.2 Reprezentarea gradientului baric i determinarea valoric a acestuia pentru hrile marine

Valoarea gradientului baric indic viteza vntului pentru c la izobarele dese diferena de presiune pe aceeai unitate de suprafa este foarte mare

Vntul se caracterizeaz prin dou elemente : direcia i viteza. Direcia

Direcia vntului reprezint sensul din care bate vntul ntr-un punct sau ntr-o regiune oarecare. Ea se stabilete n raport cu punctul cardinal dinspre care bate. n scopul indicrii direciei vntului, se utilizeaz roza vnturilor cu cele patru puncte cardinale i cu cele patru sau dousprezece direcii intercardinale.

Deoarece acest mod de notare nu este foarte precis n transporturile maritime se folosete azimutul vntului, adic unghiul pe care l face vectorul vnt cu direcia nordului geografic. Direcia vntului reprezint astfel unghiul format ntre direcia nordului geografic i vectorul vnt.Acesta se exprim n grade sexagesimale de la 0 la 360, n sensul deplasrii acelor de ceasornic. Astfel, nordul corespunde la 360, estul la 90, sudul la 180 iar vestul la 270. Celelalte direcii au valori intermediare (vezi tabelul nr. 4.1)

Tabelul nr. 4.1

Direcia vntului Notarea Grade azimutale Cifra de cod

Calm - - 00

Nord-nord-est NNE 22,5 02

Nord-est NE 45 05

Est nord-est ENE 67,5 07


42

Est E 90 09

Est-sud-est ESE 112,5 11

Sud est SE 135 14

Sud sud-est SSE 157,5 16

Sud S 180 18

Sud sud-vest SSV 202,5 20

Sud vest SV 225 23

Vest sud-vest VSV 247,5 25

Vest V 270 27

Vest nord-vest VNV 292,5 29

Nord vest NV 315 32

Nord nord-vest NNV 337,5 34

Nord N 360 36

Variabil - - 99

Pentru a aprecia direcia vntului, nu trebuie s inem seama de direcia de deplasare a norilor, deoarece direcia curenilor la nlime difer de cea la suprafaa solului. n general se consider direcia de deplasare a maselor de aer pn la 100 m deasupra solului.

Pentru aprecierea acestuia ne putem ghida dup direcia in care flutur un steag sau n care se deplaseaz fumul de la courile fabricilor sau cldirilor nalte

Direcia este modificat de fora de abatere (fora Coriollis) generat de micarea de rotaie

a Pmntului care determin abaterea spre dreapta a corpurilor n micare n emisfera nordic i spre stnga n emisfera sudic.

sin2 = vA viteza unghiular a micrii de rotaie;

v viteza vntului ; latitudinea. Se consider c abaterea pe ocean este ntre 4045 fa de direcia gradientului, iar pe uscat

de 2025.


43

Viteza

Viteza vntului este viteza de deplasare a masei de aer i reprezint distana parcurs de aerul care se deplaseaz pe orizontal n unitatea de timp. Se poate exprima n m/s, km/h sau n noduri.

1m/s = 3,6 km/h

1km/h = 0,278 m/s

n navigaie, viteza vntului se exprim i n noduri : 1 nod = 1,852km/h.

Viteza este modificat de fora de frecare 135 fa de viteza vntului. Vntul de la altitudine are viteze mai mari datorit lipsei forei de frecare (la 400500 m

altitudine dispare fora de frecare). Vntul de la altitudine care este paralel cu izobarele numai n zonele unde izobarele sunt

rectilinii se numete vnt geostrofic(fig.4.3) . Vntul are o vitez uniform fiind cvasistaionar. D G

Fig 4.3 Reprezentarea schematic a direciei vntului geostrofic Vntul caracteristic izobarelor curbilinii se numete vnt geociclostrofic. Vntul de la suprafaa Pmntului se numete vnt de gradient. 4.2 Scara Beaufort a forei vntului. Efectele vntului asupra strii mrii. Legea Buys

Ballot

4.2.1. Intensitatea vntului se refer la efectele pe care le produce deplasarea aerului, i se apreciaz dupa scara Beaufort Conform tabelului nr 4.1

Tabelul nr 4.1 Scara Beaufort pentru evaluarea vizual a intensitii vntului (echivalent vitezei la inlime de 10 m)


44

Intensitatea vntului,

grade

Denumirea vntului

Viteza vntului,

m/s

Viteza vntului,

km/h

Efectele produse de vnt

asupra obiectelor de la suprafaa terestr

la suprafaa bazinelor

acvatice

0 Calm 0-0,2

(0)

0-1

(0)

Fumul se ridic vertical sau aproape vertical, frunzele arborilor i pnza steagului snt nemicate

Suprafaa neted a apei ca oglinda

1 Vnt

perceptibil

0,3-1,5

(1)

1-5

(3)

Se mic unele frunze. Fumul se ridic nclinat spre direcia vntului

ncreire uoar a apei

2 Vnt uor 1,6-3,3

(3)

6-11

(8)

Simim adierea vntului pe fa. Frunzele fonesc din cnd n cnd. Pnza steagului se mic uor

Apar valuri cu creste nu prea mari

3 Vnt slab 3,4-5,4

(5)

12-19

(15)

Frunzele i ramurele mici snt n micare continu. Iarba i grnele se mic cu amplitudine mic. Pnza steagului este n micare continu

Crestele nu prea mari a valurilor ncep a se rsturna, iar spuma nu este de culoare alb dar este lucioas ca sticla

4 Vnt

moderat

5,5-7,9

(7)

20-28

(24)

Vntul pune n micare ramurile mici ale arborilor, ridic praful de pe pmnt. La suprafaa grnelor i a ierbei nalte apar valuri. Pnza steagului se menine ntins

Snt observate bine valuri mici, crestele unora din ele se rstoarn, formnd pe alocuri spum alb

5 Vnt

semnificativ

8,0-10,7

(9)

29-38

(33)

Se leagn ramurile i tulpinile subiri ale arborilor. Pnza steagului mare se menine ntins

Valurile snt mai pronunate, pretutindeni formeaz spum

6 Vnt

puternic

10,8-13,8

(12)

39-49

(44)

Se leagn ramurile groase a arborilor, freamt pdurea. Iarba nalt i grnele se apleac spre pmnt. Vuiesc conductorii telegrafici

Apar crestele valurilor mari, vrfurile lor spumante ocup suprafee mari, vntul ncepe s rup spuma de pe crestele valurilor


45

7 Vnt foarte

puternic

13,9-17,1

(15)

50-61

(55)

Se leagn tulpinile arborilor, se ndoaie ramurile groase. Este nevoie de efort pentru a ninta contra vntului. Se aude ueratul vntului n preagma construciilor i a obiectelor staionare (adpostul psihrometric)

Crestele contureaz valurile mari formate de vnt, spuma rupt de vnt de pe crestele valurilor se ntinde n dungi pe coastele valurilor

8 Vnt extrem de puternic

17,2-20,7

(19)

62-74

(68)

Se leagn arborii mari, se rup ramurile subiri i crenguele uscate. Devine foarte greu a nainta contra vntului. Lovirea valurilor de rm se aude la distane enorme

Dungile lungi de spum, rupte de vnt, acoper coastele valurilor, pe alocuri se contopesc cu baza lor

9 Furtun 20,8-24,4

(23)

75-88

(81)

Se semnaleaz afectri nensemnate a construciilor. Se rup ramurile mari a arborilor. Se mic din loc obiectele uoare

Spuma acoper coastele valurilor, iar suprafaa lor devine alb, doar pe alocuri se observ poriuni fr spum

10 Furtun

puternic

24,5-28,4

(27)

89-102

(95)

Se semnaleaz distrugeri. Unii arbori pot fi defriai

Suprafaa apei este n spum. Aerul este suprasturat cu pulbere de ap i stropi. Vizibilitatea este redus extrem

11 Furtun violent

28,5-32,6 (31)

103-117

(110)

Vntul produce distrugeri considerabile, rupe tulpinele arborilor

Suprafaa apei este acoperit cu un strat dens de spum. Vizibilitatea este considerabil redus

12 Uragan peste 33 peste 117 Se semnaleaz distrugeri catastrofale. Arborii snt defriai

La fel

Not: n paranteze se prezint valorile rotunjite medii a vitezei vntului.


46

4.2.2 Efectele vntului asupra strii mrii. Legea Buys Ballot.

A fost necesar s se determine efectul presiunii pe care o exercit vntul asupra

apei i a obstacolelor, ndeosebi asupra navelor. Din cercetrile i msurtorile efectuate s-a constatat c atunci cnd vntul bate cu 1 m/s, presiunea exercitat asupra navei este de 0.125 kg/m2. La viteza de :

- 4 m/s presiunea este de 2 kg/m2 ; - la 10 m/s este de 12.5 kg/m2 ; - la 20 m/s de 50 kg/m2 ; - la 40 m/s este de 200 kg/m2.

Experimental s-a demonstrat ca presiunea vantului pe o suprafa s, se poate scrie:

unde : k = coeficient cu valoarea de 0,125- 0,130 kg, presiunea exercitat un de vant cu viteza de 1 m/s pe o suprafat de 1m2; S = suprafaa pe care se exercit presiunea p; v = viteza vntului exprimat n m/s/m i = unghiul incidenei vntului cu suprafaa

Valorile presiunii mentionate anterior pun in eviden uriasa energie pe care vanturile o transfer mrii determinand formarea valurilor, cat i presiunile foarte ridicate pe care le pot exercita asupra operei moarte i suprastructurilor navei, mai ales in condiile unei furtuni ciclonice, cand eroarile de manevra pot produce rasturnarea navei prin pierderea stabilitii tranversalela inclinri dinamice foarte mari. Legea Buys Ballot Direcia vantului ne permite s stabilim i direciile in care se afl centrele de presiune, in raport cu observatorul , conform legii lui Buys Ballot Astfel, un observator din emisfera nordic, orientat cu faa in direcia diN care sufl vantul, va avea centru de joas presiune spre dreapta sa i puin inapoi , iar centrul de inalt presiune spre stanga sa i puin inainte.

n emisfera sudic, un observator orientat cu fata in vant, va avea centrul de joas presiune situat in stanga sa i puin inapoi, iar centrul de nalt presiune spre dreapta sa i puin inainte


47

4.2.3 Scara Beaufort a forei vntului cu efecte directe asupra mrii

conform literaturii de specialitate


48

4.3 Msurarea i determinarea elementelor vntului la bordul navelor. Vntul aparent, vntul navei, vntul real. Deriva de vnt i efectul acesteia asupra navigaiei. inerea navigaiei n condiii de vnt puternic

4.3.1 Msurarea i determinarea elementelor vntului la bordul navelor La bordul navelor , viteza vantului se msoar cu ajutorul anemometrului, sau se

apreciaz dup gradul de agitatie al mrii.Indicaiile anemometrului pot fi luate in calcul ca valori reale ale vantului atunci cand nava se afl la chei sau la ancor (vant real).Atunci cand nava se afl in mers, vom masura un vant aparent, deci o rezultant a aciunii vantului real i vantului navei ( reprezentat printr-un vector egal i de sens contrar cu viteza navei conform fig. 4.4 ), conform relatiei:

Direcia i viteza vantului real (Vr reprezint deplasarea real a masei de aer i se poate msura cand nava este staionar) se determin printr-o construcie grafic a triunghiului vitezelor, avand doi vectori cunoscui: Va- vantul aparent a caror elemente se masoara la bordul navei i care este rezultanta vantului real i a vantului navei; Vn vantul navei reprezentat printr-un vector egal i de sens contrar cu vectorul definit de micarea navei i este vantul determinat de rezistena opus de masa de aer , prin care nava se deplaseaz

Dn O1

Fig 4.4 Reprezentarea grafic a rezultantei aciunii vantului real i vantului navei Ofierul de cart inscrie n jurnalul de bord de la bordul navei pe timpul cartului su

direcia i viteza vantului real. n practic, pentru determinarea rapid a vitezei vantului real in funcie de viteza navei i

de viteza vantului aparent se folosesc tabele, diagrame i planeta de vant. Diagrama folosit pentru determinarea direciei i vitezei vantului real, cunoscand

direcia i viteza vantului aparent .Vezi i planseta de vant- conform seminarului. Pe diagram, componentele i rezultanta au direcii opuse fa de cele reale. n cazul unei hri meteorologice pe care avem notate valorile de presiune , viteza real a vantului geostrofic poate fi calculat cu ajutorul formulelor:

Vg=4,8G/sin sau Vg=G sin /2,


49

unde: Vg-viteza vantului geostrofic G-gradientul baric orizontal; -densitatea aerului -viteza unghiular de rotatie a Pmantului; -latitudinea locului;

Plecand de la determinarea vantului geostrofic i cunoscandu-se c fora de frecare determin o reducere a vitezei acestuia cu aproximativ 1/3 deasupra mrii i abateri de 60-70 grade fa de direstia gradientului baric orizontal, se poate determina cu destul exactitate directia i viteza vantului real.

Pentru determinarea rapid a vitezei probabile a vantului geostrofic si a forei acestuia in scara Beaufort deasupra mrii , la bordul navelor se utilizeaz diferite scri in care se intr cu distanele msurate intre izobare raportate la latitudinea locului. 4.3.2 Deriva de vnt i efectul acesteia asupra navigaiei. inerea navigaiei n condiii de vnt puternic

Pe langa aciunea nemijlocit a vantului, direcia de deplasare a navei va fi influienat

intr-o msura apreciabil i de valuri. Valurile se formeaz astfel sub influiena vantului pe baza presiunii exercitat pe suprafaa mrii. Elementele valurilor depind de intensitatea vantului, de intinderea zonei maritime in care acioneaz vantul, de adancimea apei, de distana de la coasta din vant si relieful ei, etc.

Aciunea vantului si a valurilor asupra direciei de deplasare i a vitezei navei, constituie un fenomen complex, diferit de la nav la nav ( chiar si pentru aceai nav), in funcie de starea de incrcare ( pescaj i asiet), precum si de alura fa de vant i val

La vantul i valul din prova, se produce o reducere a vitezei navei.Pan la forta 4, aciunea vantului se consider neinsemnat, la viteze mai mari aciunea vantului si a valurilor asupra vitezei navei creste considerabil .Nava devine mai instabil, abaterile de la drum intr-un bord sau altul (ambardee) se amplific- pentru meninerea navei pe drum se face uz de unghiurim de carm mrite.La un vant de forta 10, nava poate sa inregisterze o pierdere de vitez intre 30-80% in functie de marime, incarcare,forma,etc.

La vant i val din pupa, avem deasemenea o variatie a vitezei navei. Pn la o anumit for a vantului, avem o oarecare cretere a vitezei navei; dup depirea acestei limite, odat cu creterea valului avem o scdere a vitezei navei. Intalnim astfel, o cretere a instabilitaii navei i la fel ca n cazul precedent pentru meninerea navei pe drum se face uz de unghiurim de carm mrite.

In cazul vantului dintr-un bord sau altul, vantul acioneaz asupra direciei de deplasare cat i a vitezei navei, in funcie de for i unghiul care-l face cu axul longitudinal al navei.Considerand o nav in punctul A, fiind supus sub aciunea unui vant aproximativ din travers babord, avand drumul sau prin ap egal < Na AL. Sub aciunea vantului si a valurilor,


50

direcia de deplasare devine AF.Astfel , cand pozitia navei ar fi trebuit s fie B , in condiii de calm , sub actiunea vantului si a valurilor pozitia este B, fiind deviata pe directia BB,.Dupa un anumit interval de timp nava ocup poziia C, fiind deviata pe direcia CC,.

Direcia i viteza real a navei in raport cu fundul mrii se numete drum deasupra fundului, iar ca mrime unghiular este unghiul format dintre direcia Na i direcia de deplasare a navei. Drumul deasupra fundului difera fata de drumul prin ap ( direcia determinat de axa longitudinal a navei) cu un unghi egal cu deriva de vant. Deriva de vant () vezi figura 4. reprezint astfel unghiul format dintre axa longitudinal a navei i direcia determinat de drumul deasupra fundului sub aciunea vantului i valurilor. Conform figurii, in cazul derivei de vant nava executa o miscare de translaie cu axa sa longitudinal decalat cu un unghi unghi de deriv ,

Fig 4.5 Reprezentarea grafic a derivei de vant la nav sub aciunea combinat a vantului i a valurilor

Factorii care influieneaz deriva:

- fora vantului: Deriva creste cu fora vantului i mrimea valurilor generate de vant

- direcia vantului in raport cu axa longitudinal a navei; Deriva maxim provocat la vant de travers i scade pe masura ce unghiul dintre directia vantului i axa longitudinal a navei se reduce

- suprafaa velic (suprafata expus de corpul i suprastructurile navei); Deriva crete cu suprafaa velic

- viteza navei Deriva variaz invers proportional cu viteza;

- pescajul navei Cu cat pescajul este mai mare, cu atat creste rezistenta lateral deci scade deriva;

. Determinarea derivei de vant ()

n practica navigaiei, sunt utilizate trei procedee mai importante pentru determinarea unghiului de deriv:

A) Prin apreciere;


51

Are la baz urmtoarele elemente:cunoasterea navei si a particularitilor ei constructive (forme, supraf velic,vitez, calitatea instalatiei de guvernare, stabilitate la drum);cunoasterea condiiilor in care se navig (pescaj, asiet) i influienta in diferite aluri faa de vant si val; forta i directia vantului in raport cu axa longitudinal a navei;calitatea timonierilor i acurateea guvernrii navei

B) Prin msurarea unghiului dintre axa longitudinal i siajul navei; Unghiul de deriv() este reprezentat prin unghiul format intre axa longitudinal privind spre pupa si siajul navei, unghiul putand fi masurat cu ajutorul unei alidade montate la un cerc azimutal pe puntea de comand , alidada orientandu-se paralel cu siajul navei (unghiul se citete ca relevment pv Tbd sau Bd raportat la directia longitudinal a navei). Directia siajului este materializat de saula lochului mechanic remorcat la pupa

C) Prin determinarea succesiv a pozitiei navei cu observaii; Conform figurii, consideram c nava pleac din punctual A intr-un drum compass corespunztor drumului adevrat, in condiii de vant si valuri din babord, iar dup un interval se determin punctele observate B i C.Prin unirea punctelor A,B,C se determin drumul navei deasupra fundului i implicit unghiul de deriv

Asieta navei precum si dispunerea suprafetelor velice in axul longitudinal, influieneaz in mare msura comportamentul navei pe vant si implicit stabilitatea ei la drum astfel:

- nave cu asiet normal (pescaje i pupa normale) sau cu o usoar apupare, i o repartizare longitudinal uniform a suprastructurilor (cazul navelor cu trei castele), sunt in general nave usor ardente ( nava ce are tendinta de a gira , de a intra in vant atunci cand se navig cu carma 0) sau echilibrate ( nava care-i menine drumul sau alura fata de vant atunci cand se navig cu carma 0)

- navele aprovate ca si navele cu o suprafata velica excesiv la pupa totul la pupa sunt nave ardente. Aceste nave au o tendinta evidenta de a intra in vant, meninerea lor la drum impunand o guvernare atenta si in general meninerea unui unghi la carm in bordul de sub vant

- Navele apupate ca i cele cu o suprafata velica excesiv la prova (mai rar intalnite) sunt in general nave moi (nava moale nava ce are tendinta de a gira sub vant , de a venisub vant ) cand se navig cu carma 0.


52

Cap. V: NORII I PRECIPITAIILE ATMOSFERICE

5.1 Definirea norilor i a nebulozitii. Condiii de formare a norilor. Microstructura norilor. nlimea la care se formeaz norii.

5.2 Clasificarea norilor. Denumirea, caracteristicile i recunoaterea genurilor de nori. Sisteme noroase.

5.3 Precipitaiile atmosferice. Clasificarea precipitaiilor atmosferice. Distribuia precipitaiilor pe glob. Precipitaii orizontale

5.1.1 Generaliti umiditatea atmosferic (vezi paragraful 2.3 ) Umiditatea atmosferic provine din evaporarea apelor mrilor, oceanelor, apelor de la uscat

i din procesele de respiraie ale oamenilor, animalelor i plantelor. n medie, pe un an de zile n zonele temperate i polare se evapor un strat de ap ntre 700 mm iar la latitudini mici un strat de ap de aproximativ 1000 mm.

Umiditatea este reprezentat de dou procese : evaporarea i condensarea. Evaporarea se produce n urmtoarele situaii :

- existena maselor de ap; - existena afluxului de cldur determin energia necesar evaporrii pentru c n acest

proces cldura se consum iar suprafaa evaporat se rcete. Cldura folosit la evaporare intr n stare latent n vaporii de ap, fiind eliberat n timpul proceselor de condensare;

- existena micrilor turbulente vnt. ntr-un an, la suprafaa uscatului se evapor un strat de 41 cm de ap, iar la suprafaa

oceanului 101 cm de ap (n emisfera nordic); n emisfera sudic se evapor un strat de aproape 200 cm de ap. Condensarea este procesul de transformare a apei n picturi. Se poate realiza la 3 nivele:

- la nivelul solului roua i bruma; - la mic nlime deasupra Pmntului ceaa i pcla; - la nlime norii. Condiiile n care se poate produce condensarea sunt : - saturaia aerului; - existena nucleelor de condensare Nucleele de condensare pot fi cristale de sare masiv, pulberi minerale sau organice, picturi

de ap existente. Principalul produs al condensrii l reprezint norii.


53

5.1.2 Definirea norilor i a nebulozitii. Norii - sunt un amestec coloidal de picturi de ap, amestec de picturi i cristale de ghea sau cristale de ghea n stare de suspensie. Precipitaiile iau natere atunci cnd picturile ce formeaz norii ating diametrul de 0,1mm, capabile astfel s scape de sub influena curenilor ascendeni. Creterea dimensiunii particulelor se face fie prin transformarea picturilor existente n nuclee de condensare, fie pe baza sarcinilor electrice ale picturilor de ap.

Nebulozitatea

Nebulozitatea reprezint gradul de acoperire al cerului cu nori. Nebulozitatea poate fi exprimat n zecimi din bolta cereasc sau n optimi din ea.

0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8 9 5/8 reprezint nebulozitatea medie pe glob; 1/8 cea mai mic nebulozitate, nregistrat n Egipt; 7/8 cea mai ridicat nebulozitate anual, n M. Alb (Oc. ngheat); 9 semnific cer invizibil : noapte, cea etc.

n registrul de observaii meteorologice, nebulozitatea se nscrie sub form de fracie la numitor notndu-se valoarea nebulozitii totale, iar la numitor pe cea a nebulozitii totale.

Noaptea, nebulozitatea se determin n raport cu aprecierea bolii cereti n care nu se vd stelele, sau n cazul existenei norilor Cirrus, acestea se vd foarte slab.

Unele dificulti n determinarea nebulozitii apar n nopile ntunecoase, fr lun, cnd exist nori Cirrus sau Altostatus subiri, prin care stelele dau o luminozitate slab. n acest caz, se va ine seama de aspectul cerului i forma norilor existeni naintea apariiei ntunericului.

5.1.3 Condiii de formare a norilor. Microstructura norilor. nlimea la care se

formeaz norii.

Norii se formeaz cnd vaporii invizibili de ap din aer se condenseaz n picturi de ap vizibile sau n cristale de ghea. Acest fenomen se produce n trei modaliti distincte.

1) Aerul este rcit sub punctul de saturaie. Aceasta se ntmpl cnd aerul intr n contact cu o suprafa rece sau cu o suprafa care se rcete prin iradiere, sau n cazul n care aerul este rcit de expansiunea adiabatic, care este datorat creterii n altitudine. Aceasta se poate ntmpla:

de-a lungul fronturilor calde i reci, aa numita ridicare frontal;


54

cnd aerul se ridic n susul versantului unui munte i se rcete n timp ce se nal n atmosfer (ridicare orografic);

prin convecia cauzat de nclzirea unei suprafee prin expunere la soare, numit nclzire diurn;

atunci cnd aerul cald trece pe de-asupra unei suprafee mai reci cum ar fi o suprafa de ap rece sau o platform de eroziune, alpin sau nu.

2) Norii se pot forma atunci cnd se amestec dou mase de aer care sunt ambele sub punctul de saturaie. De exemplu respiraia ntr-o zi rece, evaporarea apei Oceanului Arctic, etc.

3) Aerul rmne la aceeai temperatur dar absoarbe mai muli vapori de ap, pn cnd ajunge la saturaie.

Formarea unui nor cuprinde dou stadii:

A ascensiunea aerului umed nesaturat pn la atingerea nivelului de condensare; B ascensiunea aerului umed saturat dup atingerea nivelului de condensare.

A. n primul stadiu, pentru formarea unui nor, sunt necesare urmtoarele elemente:

- condiii care s produc aerului um

METEO.pdf

Documents

Transcript of METEO.pdf