Tlakové útvary – vítr a tlakový gradient

1. Tlakové útvary – vítr a tlakový gradient • Vítr a tlakový gradient • z kapitoly o tlaku víme, že na celé Zemi existují místa s rozdílným tlakem vzduchu při zemském povrchu • vzduchové hmoty mají tendenci přesouvat se z místa o tlaku vyšším do místa o tlaku nižším • tato snaha o dosažení rovnováhy se projevuje tím, čemu říkáme vítr • částice proudí ve směru tzv. tlakového gradientu (z oblasti o vyšším tlaku do oblasti s tlakem nižším) • co tedy brání ustavení rovnováhy tak, aby byl všude stejný tlak? • je to existence další síly, která neustále narušuje vznikající rovnovážný stav a uvádí atmosféru do pohybu

2. Tlakové útvary – Coriolisova síla • Coriolisova síla • působí na každé hmotné těleso, které se nachází v rotující soustavě (tedy i na celou atmosféru) • pokud by se Země neotáčela, proudily by vzduchové částice kolmo na izobary (ve směru tlakového gradientu) • Coriolisova síla způsobuje odklon částice od jejího původního směru • tato síla je vždy kolmá ke směru pohybu částice • na severní polokouli odklání tato síla částice doprava, na jižní doleva • čím rychleji se částice pohybuje, tím je Coriolisova síla větší

3. Coriolisova síla 1

4. Coriolisova síla 2

5. Tlakové útvary – jak to funguje • Jak to funguje? • představa: máme vedle sebe dvě rozdílné vzduchové hmoty • různé teploty, různé tlaky • na částici nepůsobí zatím žádné síly • tlakové rozdíly v horizontální rovině • částice se začíná pohybovat ve směru tlakového gradientu • na částici začíná působit Coriolisova síla • částice se odklání napravo (jsme na severní polokouli) ze svého původního směru

6. Tlakové útvary – jak to funguje - pokračování • Jak to funguje? (pokračování) • ustavuje se rovnovážný stav • síla způsobená rozdílem tlaku vzduchu je v rovnováze se silou Coriolisovou (obě síly mají různý směr) • vzduchové částice jsou nuceny proudit podél izobar (platí pouze tehdy, pokud jsou izobary přímkové) • v případě křivkových izobar začíná působit i síla odstředivá • částice se pohybuje po spirále

7. Tlakové útvary – cyklonální a anticyklonální proudění • v případě kruhových izobar dvě možnosti: • Uvnitř izobary je nízký tlak vzduchu • vzduchové částice proudí proti směru otáčení hodinových ručiček • cyklonální zakřivení izobar • Uvnitř izobary je vysoký tlak vzduchu • vzduchové částice proudí ve směru otáčení hodinových ručiček • anticyklonální zakřivení izobar

8. Tlakové útvary – třecí síla • na vzduchovou částici tedy působí hned tři síly • takové proudění by se velmi těžce dostávalo do rovnovážného stavu • z vlastní zkušenosti víme, že k takovému stavu ale dochází (několikadenní stavy stejného počasí, např. slunečné dny) • co je příčinou? • jedná se o působení ještě čtvrté, nám doposud neznámé síly • je to třecí síla • působí proti směru proudění • tím se pomalu a dočasně vyrovnávají tlakové rozdíly

9. Tlakové útvary - vítr • Něco málo o větru • vítr obecně představuje pohyb vzduchových částic • vítr je určen směrem a rychlostí • nesmíme zapomenout na pokles tlaku také ve vertikálním směru • proč tedy nefouká vítr i nahoru? • pohybu molekul brání zemská přitažlivost… • vítr si můžeme představit jako vektor, složený ze dvou složek (vertikální a horizontální, kterou zanedbáváme) • rychlost větru vyjadřujeme v m/s či km/h • směr větru vyjadřujeme azimutem či světovými stranami (vždy tak, že udáme směr, ze kterého vítr vane)

10. Tlaková níže • cyklóna, tlakový útvar v atmosféře, velký atmosférický vír • rozměry 200 až 4000 km (nejčastěji 1000 km) • tlak od 950 hPa do 1025 hPa • na mapách vyznačena alespoň jednou uzavřenou izobarou, jako oblast s nižším tlakem vzduchu • směrem do středu cyklóny tlak klesá • proudění do středu cyklóny se stáčí proti směru hodinových ručiček • vzduch při zemi se sbíhá do středu, vystupuje vzhůru a vodní pára v něm obsažená kondenzuje • uvnitř převládá oblačné počasí, trvalé srážky, silný vítr

11. Tlaková níže - obrázek

12. Tlaková níže - obrázek

13. Tlaková níže - obrázek

14. Tlaková výše • anticyklóna • tlakový útvar v atmosféře, na mapách vyjádřena alespoň jednou uzavřenou izobarou, jako oblast vyššího tlaku vzduchu • směrem do středu roste tlak • sestupné pohyby vzduchu (vzduch se otepluje a vysušuje) • proudění při zemi směřuje ze středu anticyklóny ven • rotace ve směru hodinových ručiček • jasné nebo málo oblačné počasí, slabý vítr až bezvětří • v létě slunečné, suché a teplé počasí • v zimě chladné a mrazivé počasí, na horní hranici oblaka typu stratus, v nižších polohách zataženo, sychravo

15. Atmosférické fronty 1 • - atmosféra složena ze vzduchových hmot různých vlastností (teplota, vlhkost atd.) • teplá vzduchová hmota (ta, která se při postupu nad daným územím stále ochlazuje) • studená vzduchová hmota (ta, která se při postupu nad daným územím otepluje)

16. Atmosférické fronty 2 • slovo fronta bývá spojeno s představou bitevní linie, která odděluje dvě nepřátelské armády • ty zpravidla nezůstávají na jednom místě, ale přesunují se ve směru tlaku silnější armády • v zemské atmosféře proti sobě stojí dvě různé vzduchové hmoty • uvnitř vzduchových hmot se počasí téměř nemění • v místě jejich kontaktu je naopak velmi složitá povětrnostní situace (srážky, oblačnost, bouřky, mlhy, vítr) • teplý a studený vzduch se podél plochy (hranice) promíchává jen nepatrně, existuje zde tedy zřetelné přechodové pásmo

17. Atmosférické fronty 3 – frontální plocha • Frontální plocha • plocha rozhranní mezi odlišnými vzduchovými hmotami • je nakloněná a protíná zemský povrch v tzv. frontální čáře (stručně řečeno fronta, známá ze synoptických map) • sklon plochy je obvykle menší než 1° • Atmosférická fronta • je to rozhranní, které odděluje dvě vzduchové hmoty různých fyzikálních vlastností • je poměrně tenká (několik set metrů) délka až stovky kilometrů • fronty mají svůj vývoj (vznikají, zesilují se, přemisťují se, slábnou a zanikají)

18. Atmosférické fronty • Atmosférická fronta - pokračování • pohyb front usměrňuje velkoprostorová cirkulace atmosféry (vzdušné proudy vyměňující vzduch mezi pólem a rovníkem) • atmosférické fronty spjaty s tlakovými nížemi (cyklónami) • na přední stranu cyklóny se váže teplá fronta, na její zadní stranu fronta studená – vzniká frontální systém • jedna a táž vzduchová hmota může na své cestě vystupovat střídavě jako fronta teplá či studená (záleží na tom, s jakou okolní vzduchovou hmotou přichází do kontaktu)

19. Atmosférické fronty – obrázek (studená fronta)

20. Teplá fronta 1 • Vznik • - teplý vzduch postupuje větší rychlostí, než před ním ležící chladnější vzduch • teplý vzduch se nasouvá na klín studeného vzduchu ležící před ním (teplý vzduch má nižší hustotu) • vytváří se ostře ohraničené pásmo mezi ustupujícím studeným a nastupujícím teplým vzduchem • Průběh • teplý vzduch se nasouvá na vzduch studený, stoupá vzhůru, rozpíná se a ochlazuje se • při tom se postupně sytí vodními parami až do stavu nasycení

21. Teplá fronta – obrázek 1

22. Teplá fronta – obrázek 2

23. Teplá fronta 2 • Vznik oblačnosti • následuje kondenzace a vznik oblaků • vzniká typická vrstevnatá oblačnost • nejníže leží základna oblačnosti v blízkosti čáry fronty a postupně se zvyšuje • Druhy oblak • - oblačnost typu cirrostratus (objevuje se asi 700 - 800 km před čárou fronty) • následují oblaka středního patra (altostratus) a v závěru i oblaka nízkého patra (nimbostratus) • vyskytují se trvalé srážky všeho druhu, šířka srážkového pásma asi 300 – 400 km

24. Teplá fronta - obrázek

25. Studená fronta 1 • Vznik • studený vzduch postupuje rychleji, než před ním se nacházející vzduch teplý • studený vzduch se podsouvá jako klín pod ustupující teplý vzduch • Průběh • teplý vzduch vystupuje podél frontálního rozhranní vzhůru • teplý vzduch se opět rozpíná, ochlazuje a tím zavdává příčinu k tvorbě oblačnosti

26. Studená fronta – obrázek 1

27. Studená fronta 2 • Vznik oblačnosti • druh oblaků závisí na teplotních poměrech vytlačovaného teplého vzduchu • především vznik kupovité oblačnosti s přeháňkami či bouřkami (v zimě pevné srážky) • Druhy oblak • v letních měsících na čele studené fronty vznikají mohutná bouřková oblaka typu cumulonimbus (výška až 10 km) • Typy studených front • prvního druhu • druhého druhu

28. Studená fronta - obrázek

29. Studená fronta – prvního druhu • Studená fronta prvního druhu • objevuje se tehdy, když teplý vzduch stoupá po frontálním rozhranní i ve vyšších hladinách • oblačnost nastupuje v opačném sledu, než u fronty teplé • srážky na čele fronty (bouřkové oblaky) mají značně proměnnou intenzitu • za frontálním rozhranním trvalé srážky • fronta postupuje pomalu

30. Studená fronta – druhého druhu • Studená fronta druhého druhu • teplý vzduch ve výškách proudí rychleji, než vzduch studený • sestupné pohyby vzduchu brání vzniku vrstevnaté oblačnosti • proudění pouze do výšek asi 2 až 3 km nad zemí • srážkové pásmo tvořeno kupovitou oblačností (lijáky, krupobití, nárazový vítr) • po přechodu fronty se rychle vyjasní, vyskytuje se pouze kupovitá oblačnost • postupuje rychleji

31. Okluzní fronta 1 • Vznik • za teplou frontou se obvykle pohybuje další studená fronta ve stejném směru • dvě studené vzduchové hmoty tak ohraničují jednu a tutéž vzduchovou hmotu mezi nimi • Průběh • teplá fronta se pohybuje pomaleji (30 až 40 km/h) než fronta studená (40 až 50 km/h) • studená fronta dohání teplou, fronty se setkávají nejdříve u zemského povrchu • proces se nazývá okludování, vzniká tzv. okluze (proces uzavření sektoru tlakové níže)

32. Okluzní fronta – obrázek 1

33. Okluzní fronta - obrázek

34. Okluzní fronta 2 • Průběh - pokračování • studené vzduchové hmoty se spojí nejdříve u povrchu • teplý vzduch mezi nimi je vytlačován vzhůru, vzniká okluzní fronta • Typy okluzních front • podle rozdílu teplot mezi studenou vzduchovou hmotou ležící před teplou frontou a za teplou frontou rozeznáváme: • - studenou okluzi • - teplou okluzi

35. Okluzní fronta - obrázek

36. Okluzní fronta 3 • Studená okluze • studený vzduch pronikající za teplou frontou je chladnější než ten, který postupuje před teplou frontou • počasí podobné studené frontě • typičtější pro středoevropské klima • Teplá okluze • studený vzduch pronikající za teplou frontou je teplejší než ten, který postupuje před teplou frontou • počasí je podobné teplé frontě

37. Okluzní fronta - obrázek

38. Další typy front -stacionární, výšková a zvlněná fronta • Stacionární fronta • nepohyblivá fronta ležící v brázdách nízkého tlaku vzduchu • izobary prochází rovnoběžně s čárou fronty • chování určuje aktivnější vzduchová hmota • Zvlněná fronta • druh stacionární fronty, která má na jednotlivých úsecích charakter teplé a studené fronty • vrstevnatá oblačnost, srážky s trvalým charakterem • Výšková fronta • - rozhranní dvou vzduchových hmot, které nedosahují až na zemský povrch (střední vrstvy troposféry)