Meteorologie

Meteorologie obecně

Meteorologie je nauka o složení a charakteristikách atmosféry a fyzikálních dějích, které v ní probíhají. Úkolem všeobecné meteorologie je měření meteorologických prvků. Pokud známe fyzikální vlastnosti atmosféry, můžeme potom určit předpověď počasí.
Za stejného tlaku má teplý vzduch menší hustotu nežli vzduch studený. Teplý vzduch je tedy lehčí. Pohyby a promíchávání teplého a studeného vzduchu hrají obrovskou roli v rámci celé planety. Díky slunci jsou masy vzduchu ohřívány a stoupají. Studený vzduch naopak klesá níž. Celá zemská atmosféra se tak neustále pohybuje a vznikají nejrůznější meteorologické jevy.
Všechny meteorologické prvky, mezi které patří - tlak vzduchu (atmosférický tlak) - teplota vzduchu - vlhkost vzduchu - sluneční záření - směr a rychlost větru - oblačnost a srážky spolu souvisí, počasí neovlivňují stejně a v průběhu dne i roku se jejich význam mění. Meteorologové využívají nejmodernější techniku – družice, elektronické měřící systémy a počítače. Hmotnost vzduchu v atmosféře vytváří atmosférický tlak, který se měří obvykle v hektopascalech (hPa).
Průměrný atmosférický tlak u hladiny moře se nazývá normální atmosférický tlak a má hodnotu 1 013,25 hPa. Atmosférický tlak klesá s přibývající výškou. Atmosférický tlak je velice důležitý pro předpověď počasí. Absolutní hodnota atmosférického tlaku není tak důležitá, jako jeho změna a rychlost změny. Zvýšení tlaku signalizuje obvykle slunečné počasí, pokles spíše oblačno a deštivé počasí. U domácích meteorologických stanic se využívá pro předpověď počasí sledování atmosférického tlaku. Takováto předpověď je přesná na 70 až 75%.

Obory meteorologie

Aerologie, aeronomie, bioklimatologie, dynamická meteorologie, fyzikální meteorologie, hydrometeorologie, klimatologie, meteorologická technika, nauka o chemismu atmosféry, nauka o radioaktivitě atmosféry, synoptická meteorologie

Atmosféra

Atmosféra je plynný obal planety, který obsahuje směsi různých plynů (dusík, kyslík, argon a další), vodní páry a pevné a kapalné částice. Důležitou složkou je vodní pára, jejíž množství se pohybuje okolo 4 % celkového objemu atmosféry a soustřeďuje se ve spodních 10 km. Vrstvy atmosféry: dělení podle změny průměrné teploty vzduchu v závislosti na výšce: 1. troposféra – nejspodnější vrstva, průměrná výška 11 km 2. stratosféra – výška od 10 do 50 km 3. mezosféra – sahá do výšky 80 km 4. termosféra – sahá do výšky 1000 km dělení podle koncentrace iontů a volných elektronů: 1. neutrosféra – sahá do výšky 60-70 km, malá koncentrace iontů 2. ionosféra - vrstva od 70 do 500 km, velká koncentrace iontů

Sluneční záření 

Přístroj na měření délky a intenzity slunečního záření se nazývá heliograf. Je to skleněná koule, kde se soustředí sluneční záření na papírek, kde vypaluje stopu. V České republice svítí Slunce 1704,3 hodin ročně. Celková sluneční energie, dopadající na Zemi je asi 13 000 krát větší, než kolik spotřebuje za stejnou dobu obyvatelstvo naší planety.

Oblačnost a srážky 

S vlhkostí vzduchu úzce souvisí oblačnost a srážky. Pokud se vzduch ochladí natolik, že není možné, aby voda v něm obsažená byla ve formě páry, začne se srážet ve formě kapének. Srážky nepadají ze všech mraků. Srážky mají také různé formy – déšť, sníh, kroupy. Mraky se dělí podle tvaru a podle výšky nad zemí. Jev, při kterém vznikají silné a krátké srážky a elektrické výboje (blesky) se nazývá bouřka. Bouřky jsou nejčastější v tropických letních dnech. Srážky se udávají v mm a přístroj, který zaznamenává jejich intenzitu se nazývá ombrograf.

Teplota vzduchu

Meteorologové měří teplotu vzduchu ve výšce 2m od země v meteorologické budce. Naměřené hodnoty se udávají podle Celsiovy stupnice. Měření teploty vychází podle mezinárodních dohod ze dvou pevných bodů – bodu mrazu (označenou v Celsiově stupnici jako 0°C) a bodu varu (100°C). Teplota je v různých výškách různá - v nižších polohách je teplota vyšší a ve vyšších polohách nižší. Může však nastat i stav, kdy tomu tak nebude. Tento zvrat teploty vzduchu se nazývá inverze. Teplota se měří teploměrem.

Vlhkost vzduchu absolutní a relativní 

Vlhkost vzduchu je množství vodních par obsažených ve vzduchu. Vodní páry se do vzduchu dostávají vypařováním vodní hladiny a z půdy. Vodní páry obsažené ve vzduchu jsou podmínkou pro vznik oblačnosti a srážek. Mírou nasycení vzduchu vodní parou je relativní a vlhkost. Je to poměr mezi skutečným obsahem vodních par a maximálním možným obsahem par při dané teplotě. Relativní vlhkost je udávaná v %. 100% relativní vlhkost znamená nasycení vzduchu vodní parou. Tento případ nastává např. při mlhách.Absolutní vlhkost se udává v kg/m3 vzduchu.Teplota, při níž se pára obsažená ve vzduchu stane nasycenou se nazývá rosný bod. Průměrná relativní vlhkost je nejvyšší v listopadu, prosinci a lednu; nejnižší je mezi dubnem až srpnem. Vlhkost vzduch se měří vlhkoměrem (hygrometrem).

Atmosférický tlak 

Hmotnost vzduchu v atmosféře vytváří atmosférický tlak, který se měří obvykle v hektopascalech (hPa). Průměrný atmosférický tlak u hladiny moře se nazývá normální atmosférický tlak a má hodnotu 1 013,25 hPa. Atmosférický tlak je velice důležitý pro předpověď počasí. Absolutní hodnota atmosférického tlaku není tak důležitá, jako jeho změna a rychlost změny. Tlak je závislý na výšce. S výškou klesá sloupec vzduchu, tedy i tlak musí klesat. Tlak vzduchu je také závislý na teplotě vzduchu. Čím je vzduch chladnější, tím rychleji ubývá tlak směrem vzhůru. Čím je atmosféra teplejší, tím je také pokles tlaku vzduchu s výškou pomalejší. Zvýšení tlaku signalizuje obvykle slunečné počasí, pokles spíše oblačno a deštivé počasí. Rozdělení tlaku se na synoptických mapách znázorňuje pomocí izobar. Izobara je čára spojující na mapě místa se stejnou hodnotou tlaku vzduchu, přepočítanou na hladinu moře. Závislost tlaku na výšce vyjadřuje tzv. barický stupeň, jehož hodnota závisí na výšce a teplotě a činí přibližně 8 m na 1 hPa ve výškách okolo 1 000 mnm, 15m/hPa v 5 000 mnm a 30m/hPa v 10000mnm. Pro běžnou potřebu v našich nadmořských výškách lze říci, že absolutní tlak (tj. tlak v místě měření) lze přepočítat na tlak na hladině moře tak, že na každých 8m nadmořské výšky ve které se nalézáme připočteme 1 hPa.

UV záření 

Ultrafialové záření (UV) je na energii bohaté elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami kratšími, než viditelné světlo. Zaujímá spektrální oblast vlnových délek mezi viditelným pásmem slunečního záření a pásem záření rentgenového od 100 do 400 nm.UV záření můžeme rozdělit podle biologických účinků takto:• dlouhovlnné UVA záření (315 – 400 nm) (obvykle nezpůsobuje ani zčervenání kůže, ani pálení) • středněvlnné UVB záření (280 – 315 nm) (zpravidla způsobuje akutní a chronické poškození kůže)• krátkovlnné UVC záření (280 – 100 nm) (je absorbováno ozónovou vrstvou a na zemský povrcch nedopadá).

UV index 

UV-index je mezinárodně standardizovaná bezrozměrná veličina charakterizující úroveň erytemového slunečního ultrafialového záření dopadající na zemský povrch, vyjadřující biologický efekt na lidské zdraví. Používá se k informovanosti obyvatelstva o možném negativním vlivu UV záření na lidský organismus. UV-index je definován na horizontální povrch. Obyvatelstvo je informováno nejen o očekávané maximální hodnotě UV-indexu, ale také o tzv. "celkové době pobytu na slunci", bez použití ochranných prostředků, po jejichž uplynutí již začne lidská pokožka začíná vytvářet erytém, tj dochází k rudnutí až hnědnutí. V naší geografické oblasti se UV-index pohybuje v rozmezí od 0 do 9, v tropickém pásu může dosáhnout až 15, nebo 16. Všeobecně se dá říci, že čím výše je Slunce nad obzorem (za jasného počasí), tím větší je UV-index. Čím větší UV-Index tím větší je dávka UV záření.

Směr a rychlost větru 

Vítr je pohyb vzduchu v atmosféře. Pohyb nastává ve snaze vyrovnávat tlaky na různých místech. Vzduch se pohybuje jak horizontálně, tak i vertikálně. Na proudění vzduchu závisí i srážky. Lidé si mylně myslí, že směr větru říká, kam vítr fouká. Je tomu přesně naopak. Četnost větrů se zakresluje do větrných růžic. Anemometry měří rychlost přízemních větrů. Výškové větry se měří pomocí meteorologických balónů. Silné větry, které mají rychlost přes 240 km/h a krátkodobě mohou mít rychlost i o 50% vyšší se nazývají tornáda (vichřice). Proudí zpravidla od moře, kde nemají žádné překážky. Ve svém středu mají vír.

Beaufortova stupnice

Beaufortovu stupnici sestrojil v letech 1805 - 1808 britský kontraadmirál sir Francis Beaufort (1774 - 1857). Beaufortova stupnice umožňuje odhad síly (rychlosti) větru podle vlnění mořské hladiny. Stupnice je praktická, nevyžaduje použití přístrojů. Slovní označení síly větru se používá také v meteorologii.

Rosný bod 

Rosný bod je teplota, při které je vzduch maximálně nasycen vodními parami (relativní vlhkost vzduchu dosáhne 100%). Pokud teplota klesne pod tento bod, nastává kondenzace. Vzduch za určité teploty může obsahovat jen určité množství vodních par. Čím je teplota vzduchu vyšší, tím více vlhkosti pojme. Pokud se vzduch začne ochlazovat, vodní páry začnou kondenzovat. Podmínkou je ale přítomnost kondenzačních jader. Rosný bod lze považovat za jiné vyjádření absolutní vlhkosti vzduchu.

Windchill 

Matematicky lze vyjádřit pociťovanou teplotu na povrchu těla při určité vnější teplotě a rychlosti větru tzv. Windchill efektem. Windchill - ochlazující účinek větru působící na povrch těla. Například při vnější teplotě 10 °C při rychlosti větru 30 km/h je vnímána teplota na povrchu lidského těla pouhé 3 °C. Při venkovní teplotě -10°C při výše zmíněné rychlosti větru je potom pociťovaná teplota na povrchu těla již pouhých -26°C. Platí zde samozřejmě přímá úměra mezi rychlostí větru a ztrátou tepla.

Tepelná pohoda 

Tepelná pohoda je pojem relativní. Hranice tepelné pohody se budou u jednotlivých lidí lišit. Tepelná pohoda závisí na fyzikálních podmínkách a na činnosti člověka. Pokud člověku není příliž velké teplo a nepociťuje chlad, lze říci, že se nachází ve stavu tepelné pohody. Základní podmínkou tepelné pohody je přiměřená teplota vzduchu v místnosti, avšak to není podmínka jediná. Důležitá je teplota vybavení místnosti, stěn místnosti a vlhkost vzduchu. Je-li teplota vzduchu např. 20°C, povrchová teplota stěn by neměla klesnout pod 18°C. Při povrchové teplotě nižší by se musela zvýšit teplota vzduchu, tím by se vodní páry kondenzovaly na stěnách a tepelná pohoda by se zhoršila. Nedostatečná tepelná izolace stěn má za následek nízkou povrchovou teplotu. Relativní vlhkost v místnostech se doporučuje 30 až 50%.Při vlhkosti nižší se zvyšuje odpařování z našeho těla, které se tím ochlazuje, při vyšších hodnotách vlhkosti se naopak voda z těla odpařuje špatně, proto se pak potíme. Při větrání se relativní vlhkost zvýší ochlazením vzduchu. Ohříváním vzduchu se relativní vlhkost snižuje, je proto vhodné ji zvýšit vypařováním vody např. z odpařovače. Rozdíl povrchové teploty ( stěn, podlah, oken, dveří a vybavení místnosti ) a teploty vzduchu by neměl být vyšší, než 4°C. Součet těchto teplot by se měl pohybovat kolem 38°C.