Shrnutí na Základy meteorologie a klimatologie

## Úvod Atmosféra a klimatologie zkoumají vzdušný obal Země, jeho vlastnosti, procesy a vliv na počasí a podnebí. Tento materiál shrnuje základní pojmy, mechanismy a důsledky atmosférických dějů vhodné pro samostudium. > **Definice:** Atmosféra je plynný obal Země tvořený směsí plynů, aerosolů a vodní páry, obalující planetu a ovlivňující počasí, klima a život. ## 1. Atmosféra Země ### Co to je a vznik - Atmosféra vznikla z primárního a sekundárního procesu: primární plyny z akrecí a planetezí, sekundární z vulkanické činnosti a biologické činnosti (fotosyntéza). ### Složení (suchý vzduch) - Hlavní složky: dusík $\left(\ce{N2}\right)$ ~78 %, kyslík $\left(\ce{O2}\right)$ ~21 %, argon $\left(\ce{Ar}\right)$ ~0,93 %, stopové plyny (CO$_2$, neon, helium, metan, atd.). - Vodní pára: proměnlivé množství, důležité pro počasí. ### Vrstvy atmosféry a jejich charakteristika - Troposféra: až ~10-15 km, klesá teplota s výškou, probíhá většina počasí. - Tropopauza: rozhraní, stabilní teplota/vrstva. - Stratosféra: ~15–50 km, teplota roste díky ozonosféře; stabilní podmínky, letectví. - Mezosféra: ~50–85 km, opět ochlazování, vznik meteoroidů (svítivé dráhy). - Termosféra: nad ~85 km, silné oteplení při slunečním záření, aurory. - Exosféra: přechod do vesmíru, řídký plyn. > **Definice:** Ozonosféra (ozonová vrstva) je část stratosféry bohatá na ozon $\left(\ce{O3}\right)$, která pohlcuje škodlivé UV záření. ### Význam ozonosféry - Chrání biologický život před UV-B a UV-C zářením. - Poškození ozonové vrstvy zvyšuje riziko rakoviny kůže a poškození vegetace. Zajímavost: Věděli jste, že ozon vzniká ve stratosféře působením slunečního UV záření na kyslík podle reakce \ce{O2 -> 2 O} a \ce{O + O2 -> O3}? ## 2. Skleníkový efekt ### Popis a princip - Sluneční krátkovlnné záření prochází atmosférou a ohřívá povrch. Země vyzařuje dlouhovlnné infračervené záření. Skleníkové plyny (vodní pára, $\ce{CO2}$, $\ce{CH4}$, $\ce{N2O}$, ozon) pohlcují část tohoto dlouhovlnného záření a znovu ho emitují směrem k povrchu, čímž zvyšují teplotu. > **Definice:** Skleníkový efekt je proces zadržování části dlouhovlnného záření Země atmosférou vinou skleníkových plynů, který udržuje průměrnou teplotu vhodnou pro život. ### Význam - Bez přirozeného skleníkového efektu by průměrná teplota Země byla přibližně $-18\,^{\circ}\mathrm{C}$; s ním je kolem $15\,^{\circ}\mathrm{C}$. ### Čím je způsoben - Přirozenými plyny: vodní pára, $\ce{CO2}$, $\ce{CH4}$, $\ce{N2O}$, ozon. - Antropogenní nárůst $\ce{CO2}$ a dalších plynů zesiluje efekt, vede k oteplování klimatu. Fun fact: Zajímavost: Zvýšení koncentrace $\ce{CO2}$ o jednotky desítek ppm za poslední desetiletí je dobře měřitelné z dat observatoře Mauna Loa a koreluje s nárůstem průměrné globální teploty. ## 3. Tlak vzduchu ### Popis - Tlak vzduchu je tíhový tlak sloupce vzduchu nad jednotkovou plochou, měří se v pascalech (Pa) nebo hektopascalech (hPa). Normální tlak na hladině moře: $1013{.}25\ \mathrm{hPa}$. ### Tlakové pole Země (nákres) - Tlak v mapě znázorňují izobary (křivky stejného tlaku). Těsné izobary = silný vítr. ### Místa trvale nízkého a vysokého tlaku - Trvale nízký tlak: rovníkové oblasti (ITCZ) vlivem konvergence a vzestupného proudění. - Trvale vysoký tlak: subtropické oblasti (~30°) kvůli sestupování v Hadleyově buňce (stálé anticyklony). ### Vliv na klima - Nízký tlak (stoupání) přináší větší oblačnost a srážky => vlhčí klima. - Vysoký tlak (klesání) přináší suché, jasné podmínky => suché klima. ## 4. Anticyklóna > **Definice:** Anticyklóna je oblast vyššího atmosférického tlaku charakterizovaná sestupným prouděním vzduchu a rozbíhajícím se prouděním u povrchu. ### Proudění - Horizontálně: na severní polokouli se vzduch odtahuje z centra a stáčí se doprava (cyklonální/anticyklonální směr podle Coriolisovy síly) — tedy hodinový směr pro anticyklónu na severní polokouli a proti hodinovým na jižní. - Vertikálně: sestup vzduchu uvnitř anticyklóny, inhibice oblacení. ### Místa výskytu - S