Vasile Gabriel Referat la Ecologie

Gr a-III-a Ingineri Seral

ATMOSFERA – DINAMICA TROPOSFEREI

Mediul inconjurator consista din patru mari elemente: atmosfera gazoasa, hidrosfera lichida, litosfera solida si invelisul viu-biosfera.

Aerul pe care il inspiram este parte din atmosfera. Privita din spatiu aceasta arata ca un voal subtire albastru ce inconjoara pamantul, fiind retinuta la suprafata terestra prin intermediul fortei gravitationale si care participa odata cu el la miscare de rotatie si revolutie. Actiunea fortei de atractie gravitationale a Pamantului scade in raport cu patratul distantei si forta centrifuga generata de miscarea de rotatie, centrifuga ce creste proportional cu deplasarea de axa de rotatie , tinzand sa slabeasca forta de atractie. Limita unde cele 2 forte se echilibreaza constituie, in mod teoretic, limita superioara a atmosferei, aceasta se situeaza la 28000 km deasupra polilor si la 42000 km deasupra Ecuatorului. In realitate aceste distante sunt mult mai mici, ultimul strat al atmosferei face trecerea catre vidul interplanetar la distante intre 1000-3000 km.

Cercetarile aerologice au confirmat ca pe verticala atmosfera nu este omogena, ea fiind alcatuita din mai multe straturi concentrice cu proprietati fizice diferite, cele inferioare avand o forma similara celei a Pamantului (elipsoid de rotatie), insa turtirea la poli si bombarea la ecuator este mai accentuata. Intre aerul atmosferic si suprafata terestra are loc continuu un schimb de caldura si masa, acest lucru sta la baza aparitiei fenomenelor meteorologice. Astfel pe baza variatiei temperaturii cu altitudinea se deosebesc urmatoarele zone cu caracteristici specific, si anume: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera.

Troposfera (sfera schimbărilor) - se desfăşoară de la suprafata pamantului, în medie, până la 12 km altitudine (deasupra polilor are 8 km grosime, iar deasupra Ecuatorului 18 km). Ea este cel mai important strat atmosferic, zona cea mai densa, (jumatate din masa totala de aer este situata sub 5 Km), zona in care se formeaza norii, precipitatiile, vanturile, zona in care se desfasoara viata si activitatea omului. In principiu, temperatura descreste in troposfera. Totusi, se constata destul de des, in straturile joase ale troposferei, fenomenul de inversiune termica, atunci cand temperatura creste cu altitudinea, cu rol important in impiedicarea imprastierii poluantilor. In troposfera miscarile

1

maselor de aer sun intense atat orizontal cat si vertical, ceea ce sta la baza ansamblului de fenomene meteorologice si la formarea norilor.

Primele tentative ştiinţifice de a explica circulaţia generală apar începând cu secolul al XVII-lea (Hadley, 1686 şi 1735). În secolul al XIX-lea se remarcă Ferrel (1856) şi O’Berbeck (1886). Demonstraţiile lor, la origine, sunt bazate pe concepţia unui circuit meridional vertical, cu ramuri ascendente şi descendente, determinat de fenomene termice (ascendenţa deasupra Ecuatorului – sursa caldă – şi descendenţa deasupra polilor – sursa rece), fiind vorba, aşadar, despre teorie a “hornului ecuatorial”. Mult mai târziu, în 1938, G. Dedebant şi Ph. Wehrle propun o teorie considerată mai “mecanică” a circulaţiei aerului atmosferic. Este vorba de teoria “rotaţiei diferenţiate”, conform căreia atmosfera ar fi scindată în mai multe inele circulatorii. Acest sistem de inele, care să elimine mişcările meridionale, a fost repede considerat ca fiind “prea zonal”; s-a considerat că ar putea fi acceptabil pentru emisfera sudică, dar inacceptabil pentru cealaltă jumătate a globului terestru, datorită acţiunii perturbatoare pe care o induc blocurile continentale, predominante în emisfera nordică.

Teoria contemporana a circulatiei marior mase de aer in troposfera considera ca ea are loc in trei celule: celula Hadley, celula Ferrel si celula Polara. Prima teorie tricelulară a circulaţiei atmosferice a fost elaborată de Rossby, în anul 1941. Cele trei celule imaginate de meteorologul suedez au drept corespondente trei turbioane cu axe orizontale. Ele se caracterizează în altitudine prin vânturi de vest constante de la poli către Ecuator, care corespund contraalizeelor inelului ecuatorial, precum şi curentului zonal al inelului polar dar şi inelului latitudinilor medii. Printre numeroasele modele elaborate în anii următori cel al lui Palmen, elaborat în 1951, a reuşit să întrunească aprecierile pozitive ale multor cercetători. Schema Palmen marchează apariţia unor noi componente, cum ar fi jeturile.

Mişcările de rotaţie şi de revoluţie ale Pământului duc la o încălzire difrenţiată de către Soare a acestuia. Drept urmare, aerul puternic încălzit la ecuator (între 0 şi 10° latitudine nord şi sud) capătă o mişcare ascendentă de mare intensitate, determinând transportul dinspre suprafaţa solului spre troposfera înaltă a unei mari cantităţi de umezeală, cedată zilnic sub forma unor averse puternice. Continuarea mişcărilor ascensionale ale particulelor de aer şi după căderea precipitaţiilor face posibil ca aerul să aibă energia necesară de a-şi menţine mişcarea ascensională până la 18 şi chiar 20 km înălţime, până la tropopauză. Aici se produce o “deversare” a particulelor de aer la limita superioară a troposferei, la nord şi la sud de zona convecţiei termice maxime de la sol. De aici începe descendenţa particulelor de aer urmărite în mişcare laminară la mari înălţimi înapoi spre suprafaţa terestră.

Mişcările descendente ale aerului deasupra tropicelor determină comprimarea adiabatică a particulelor, creşterea apreciabilă a temperaturii aerului şi implicit a deficitului de saturaţie în straturile inferioare ale troposferei. Drept urmare, în zonele tropicale ale Pământului, predomină maximele barometrice sau anticiclonii calzi, foarte uscaţi şi temperaturile cele mai ridicate, circulaţia perticulelor de aer în cadrul acestora explicând şi permanenţa vânturilor alizee.

2

Deasupra calotelor polare poate fi regăsită permanent (din punct de vedere climatologic) o formă barică anticiclonică, deci de mare presiune atmosferică, în cadrul căreia sunt concentrate mase de aer foarte reci în comparaţie cu cele situate la alte latitudini ale Terrei. În virtutea mişcării aerului în sens caracteristic anticiclonic, mase de aer desprinse din cupola densă şi rece a maximului barometric polar au tendinţa periferică de a migra spre latitudini mai mici decât cercul polar. În general, întâlnirea acestor mase anticiclonice de origine polară cu masele de aer cald aparţinând brâului anticiclonic tropical se realizează aproximativ în lungul paralelelor de 50-60° latitudine nordică. Zona de contact dintre ele este zona frontală planetară care delimitează, în linii mari, cele două tipuri de mase de aer: cald tropical şi rece polar. În această zonă de contact aerul tropical tinde să se ridice deasupra celui rece, iar acesta tinde să pătrundă, în pană, sub cel cald, determinând apariţia, din loc în loc, a formaţiunilor barice ciclonice.

Datorită discontinuităţii suprafeţei subiacente (blocuri mari continentale alternând cu întinse suprafeţe oceanice, în emisfera nordică,) câmpul depresionar din emisfera nordică (spre deosebire de cel din emisfera sudică, aproape continuu) este fragmentat în două mari depresiuni, cea islandeză, deasupra Oceanului Atlantic şi cea aleutină, deasupra Oceanului Pacific şi în anumite condiţii şi în altele mai mici: depresiunile din bazinul Mării Mediterane şi cele est-europene. Dispunerea latitudinală a acestor depresiuni este uşor sesizabilă: ciclonul islandez şi cel aleutin “gravitează” destul de strâns în jurul paralelei de 60° latitudine nordică, în timp ce ciclonii mediteraneeni sau cei est-europeni evoluează mult mai spre sud faţă de spaţiul geografic amintit.

Totul reducandu-se schematic la urmatoarea figura schematica:

3

Daca examinam circulatia pe orizontala se constata in zona de convergenta ecuatoriala, a alizeelor, deplasarile se fac oblic de la S-E spre N-V, in emisfera australa, si de la N-E spre S-V in emisfera boreala, datorita miscarii proprii a Pamantului. Combinatia miscarilor orizontale si verticale conduce la o sinteza schematica a ciculatiei atmosferice, reprezentata in figura de mai jos:

Se tine seama ca miscarile maselor de aer sunt dirijate de la mari presiuni la mici presiuni. La suprafata Globului se intalnesc: mici presiuni ecuatoriale si mari presiuni la altitudini subtropicale, iar in altitudine-mari presiuni ecuatoriale si mici presiuni tropicale.

Zonele polare, unde aerul este rece, dens, deci aflat in straturile joase sunt zone anticiclonice (regiune cu presiune atmosferica ridicata fata de imprejurimi); acestea se rarefiaza puternic in altitudine, formand o zona de foarte scazuta presiune, la altitudini polare mari.

Doua circuite complementare permit inchiderea schemei generale a circulatiei din troposfera. Un prim circuit polar face ca vanturile sa circule in straturile de mica altitudine de la marile presiuni polare spre micile presiuni de la latitudini medii. Un al doilea circuit aduce aerul tropical al straturilor joase spre presiuni mai mici ale zonei temperate. Returul maselor de aer rece polar si cald tropical, care converg in zona temperata, se efectueaza in directie oblica , ca urmare a rotirii planetei.Foarte dinamica este formarea si deplasarea cicloanelor(vant puternic,cu furtuna si vartejuri,specific regiunilor tropicale)tropicale spre latitudini medii,ce joaca rol eficace in transferul de aer cald acumulat in zonele ecuatoriale,spre regiunile temperate.

4

Începând cu anul 1993, profesorul Marcel Leroux de la Universitatea Lyon a prezentat o nouă orientare teoretică asupra circulaţiei generale a aerului în troposfera terestră. Încălzirea diferenţiată a suprafeţei terestre de către Soare şi implicit a aerului de deasupra acesteia este susţinută în continuare de cercetătorul amintit, însă consideră că nu Ecuatorul – horn termic-are responsabilitatea declanşării circulaţiei generale a aerului, ci aceasta revine polilor, calotelor de gheaţă existente aici. Altfel spus, circulaţia aerului în straturile atmosferice inferioare este comandată nu de excedentul termic intertropical, ci de către deficitul termic al calotelor de gheaţă de la cei doi poli ai planetei. Acest deficit termic determină angajarea în sistemul circulaţiei a Anticiclonilor Mobili Polari (AMP), considerându-se că aceştia deţin rolul principal. Aceştia transportă aerul rece către tropice, provocând dislocarea aerului cald din spaţiul intertropical, în plan vertical, ascensional, precum şi orientarea lui spre poli pe traiectorii marginale celor ale AMP-urilor, organizat în depresiuni atmosferice..

Cunoasterea dinamicii maselor de aer are o importanta deosebita in meteorologie,climatologie,agroclimatologie, in dispersia poluantilor si autopurificarea atmosferei. Modificarile starilor de vreme sunt analizate de catre meteorologi prin urmarirea dinamicii si a caracteristicilor fizice ale maselor de aer care se deplaseaza deasupra unor teritorii largi (de exemplu, pentru tara noastra, cele din Europa). Pe baza datelor inregistrate la statiile meteorologice din sase in sase ore se intocmesc harti sinoptice (harti meteorologice speciale), ce servesc la caracteriazarea starii de vreme intr-un loc si la un moment dat.

5

Bibliografie

1. Popescu, Maria; Popescu, Miron – “Manual Ecologie Aplicata”, Editura Matrix Rom,

2000, pag. 75-80

2. http://ro.wikipedia.org/wiki/atmosfera

3. http://ro.wikipedia.org/wiki/troposfera

4. http://www.inmh.ro

5. Vidrascu, Roxana (traducere) – “Clima”, Editura Larousse, 2003, pag. 10-23

6