My *nix world

Klimat och väder

Förutsättningar för klimat och väder

Ljuset från solen

Ljus som har kortare våglängd kallas för ultraviolett ljus (UV-ljus). Ljus med längre våglängd kallas för infrarött ljus (IR-ljus). Alla ljus är elektromagnetiska vågrörelser.

Alla föremål sänder ut elektromagnetisk strålning med olika våglängd beroende på vilken temperatur föremålet har. Ju längre våglängd strårlningen har desto mindre energi innehåller den.

Om man placerar en yta på 1m2 vinkelrätt mot solen utanför jordatmosfären kommer ytan att motta effekten 1370W. Detta kallas solarkonstanten, 1370W/m2.

Atmosfären

Atmosfären är den gas som omger en himlakropp.

Jordatmosfären delas in i olika lager som kallas sfärer:

  • troposfären:
    • medelhöjden är ~12km
    • 90% av atmosfärens massa och nästan all vattenånga
    • här finns allt som vi kallas väder
    • är genomskinlig för det solljus som träffar den
    • temperaturen sjunker med höjden från -40°C upp till -80°C
  • stratosfär:
    • höjd mellan 12-45 km
    • absorberar en hel del av solens ultraviolet strålar
    • splittrar syremolekylerna till syreatomer som i sin tur kan förena sig med en syremolekyl till en tretomig ozonmolekyl, som i sin tur absorberar den ultravioletta strålar så att en del av skadliga ultraviolett strålarna inte når oss på jorden
    • temperaturen upp till 0°C
  • mesosfären:
    • höjd mellan 45-85 km
    • temperaturen upp till -100°C
  • termosfären:
    • absorberas solstrålning med våglängder från UV och nedåt (som har mest energi)
    • p.g.a. solstrålnings absorbering kan öka temperaturen upp i över 2000°C, trots att p.g.a. tunna atmosferen 2000°C käns för vår huden som 0°C.
    Jordens atmosfär

    Jordens atmosfär

Luften beståndsdelar

Luften består av 78% kvävgas (N-nitrogen), 21% syrgas (O-oxygen), 0,9% argon (Ar) och 0,04% koldioxid (CO2).

Lufttryck

Jordens dragningskraft håller kvar vår atmosfär runt jorden. Medellufttrycket vid havsytan är 101325 Pa. Lufttrycket minskar med ~100 Pa var 8:e meter. Samtidigt minskar temeperaturen med ~1°C var 100m.

$latex p=\frac{F}{A}$ där F=mg är lyftens tyngd och A är arean som lyften trycker på.

Klimat

Vädret på en viss plats kan varierar från dag till dag men allt väder som råder/finns på en viss plats under längre tid (t.ex. 30 år), utgör tillsammans de som vi kallar för klimat.

En plats vid havet har ett jämnare klimat än en plats i inlandet. Det beror på vattens stora specifika värmekapacitet.

Olika väderfenomen

Vindar

Vindar längs jorden uppstår som en föld av horisontella tryckskillnader. P.g.a jordrotationen viker vindern av åt höger på norra halvklotet (Corioliseffekten).

Vindar i luften och strömmar i havet

Eftersom har marken en store värmekapacitet än havets vatten kommer jorden att lagra mer solenergi en havet. Det gör att temperaturen vid jorden bli store en temperaturen i havet, d.v.s. trycket på inlanden är store än trycket vid havet. P.g.a. tryckskillnaden stiger den varma luften upp och det rör/knufar den kalla luften så att det skappar en vind cirkulation. Vinden från havet till inlandet kallas sjöbris (sommarmonsuner).

Från sjöbris till monsun

När är temperaturen högre vid havet än på inlandet blåser vinden från inlandet till havet (t.ex. på vintern och den vind kallas vintermonsuner eller landbris).

Regn, snö och dimma

Totalt sett finns det mindre än 0,5% vattenånga i hela atmosferen.

Vattenånga ligger bakom mycket av det som vi kallar väder:

  1. regn
  2. is
  3. snö
  4. dis
  5. dimma
  6. dagg
  7. frost
  8. moln: består av små vattendroppar eller iskristaller. När dessa koliderar med varandra slås de ihop och när det blir tillräckligt stora faller de ned som regn/snö beroende på temperatur.

Konvektion betyder uppåtgående rörelse. Den vanligaste konvektiva molnen är stackmoln och bymoln.

Fronter

Gränser mellan varma och kalla luftmassor kallas fronter (t.ex. polarfronten).

Väderprognoser

Fjärilseffekten

När en liten påverkan i ett system kan få stora, oförtutsägbara effekter, det kallas vi fjärlseffekt.

Dagens prognoser

Det krävs en stor mängd mätdata, snabba datorer och goda matematiska modeller för att kunna göra bra värderprognoser. Ändå är det inte möjligt att göra helt säkra prognoser eftersom atmosfären är ett kaotiskt system. Att det är kaotiskt betyder att små osäkerheter i mättningarna och modellerna gör att prognosen spricker förr eller senare. Modellerna utgår från samband mellan lufttryck, temperatur, luftfuktighet, vindriktning och vindstyrka.

Växthuseffekten

Jordens temperatur bestämt av två saker: instrålad och utstrålad energi från solen/jorden. Jorden strålar ut lika mycket energi som den tar emot annars skulle temperaturen ändras hela tiden. Denna likhet mellan instrålad och utstrålad energi kallas jordens strålningsbalans.

Växthusgaser

Vissa gaser i atmosfären, som är genomskinliga för solljuset, är ogenomskinliga för värmestrålningen från jorden. Sådana gaser kallas växthusgaser.

Molekylerna i dessa gaser kan absorbera strålningen eftersom de är konstruerad så att den kan ta till sig energi genom att börja rotera/vibrera på olika sätt. N2 och O2 kan inte absorbera värmestrålning och är därför inga växhusgaser.

Men det finns andra gasmolekyler (med 3,4 atomer) som kan absorbera värmestrålningen från jorden (t.ex. vattenånga, koldioxid CO2, metan CH4 och ozon O3).

Växthusgaserna gör sig snabbt av med den absorberade energi igen, antigen genom att kollidera med någon annan molekyl eller genom att sända ut ny strålning. En del av den uppfångade energi kommer då att sändas tillbaka till jorden som blir varmare än den annars skulle ha varit. Den här effekt kallas växthuseffekten. Utan en sådan naturlig växthuseffekt skulle vi inte kunna leva på jorden.

Global uppvärmning

todo

Återkopplingsmekanismer

todo

Klimatmodeller

todo

Om du tror att det artikel har hjälpt dig då, snälla du, gradera den här med en till fem stjärnor så att jag ska veta att du bryr om vad jag skriver.

 
The following two tabs change content below.
Klimat och väder

Eugen Mihailescu

Founder/programmer/one-man-show at Cubique Software
Always looking to learn more about *nix world, about the fundamental concepts of math, physics, electronics. I am also passionate about programming, database and systems administration. 16+ yrs experience in software development, designing enterprise systems, IT support and troubleshooting.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Follow

Get every new post on this blog delivered to your Inbox.

Join other followers: