Wilgotność Bezwzględna w Kielcach w Okresie Zimowym: Analiza Danych i Znaczenie
- Szczegóły
Zdecydowana większość badań z zakresu klimatologii prowadzonych na świecie poświęcona jest temperaturze powietrza, jako wiodącemu elementowi klimatu. W centrum zainteresowania znajdują się również ciśnienie i opady atmosferyczne, przy czym ten ostatni element często analizowany jest w ujęciu środowiskowym, tzn. w kontekście potencjalnych skutków zarówno z uwagi na nadmiar, jak i brak opadów.
Rozwój modeli klimatycznych, uwzględniających coraz więcej zmiennych i przedstawiających coraz bardziej precyzyjnie procesy zachodzące w atmosferze, podniósł w ostatnich kilkunastu latach rolę pary wodnej jako czynnika istotnego w badaniach klimatycznych. Para wodna ma bowiem kluczowe znaczenie w bilansie promieniowania, powstawania chmur oraz wymianie energii w systemie ocean-atmosfera, przez co uważana jest za najbardziej istotny gaz śladowy w atmosferze. Dodatkowo jej silna absorpcyjność powoduje, że para wodna jest także ważnym gazem cieplarnianym.
Rola Pary Wodnej w Atmosferze
Para wodna jest jednym z głównych składników atmosfery. W przeciwieństwie jednak do azotu i tlenu, których zawartość pozostaje stała do wysokości około 100 kilometrów, koncentracja pary wodnej w atmosferze waha się w czasie i przestrzeni do 4,0%, a jej maksymalna ilość jest ściśle zależna od temperatury (Stuli 2017).
Złożoność powiązań pomiędzy temperaturą powietrza i zawartością pary wodnej wpływa w istotny sposób m.in. na obieg wody, bilans radiacyjny i transport energii. atmosfery i radiacyjnych (m.in. Elliott 1995; Allen, Ingram 2002; Trenberth i in. 2005). Znaczenie pary wodnej w bilansie radiacyjnym powoduje, że jest ona również istotnym gazem cieplarnianym (m.in.
Wpływ na Bilans Radiacyjny i Energetyczny
Wpływ pary wodnej na kształtowanie bilansu radiacyjnego i energetycznego Ziemi przyjmuje formę zarówno oddziaływania bezpośredniego, związanego z obecnością cząstek gazu w atmosferze, jak i poprzez rolę, jaką zawartość pary wodnej odgrywa w powstawaniu i rozwoju chmur oraz procesów wewnątrzchmurowych.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Ponadto, ze względu na udział w pochłanianiu promieniowania podczerwonego Ziemi, para wodna uważana jest za najbardziej istotny gaz cieplarniany (Elliott 1995; Kiehl, Trenberth 1997; Held, Soden 2000; Schmidt i in. 2010; Turco 2010). Wprawdzie największa ilość promieniowania pochłaniana jest w środkowej i górnej troposferze mniej zasobnych w parę wodną, niemniej jednak to zawartość pary wodnej w atmosferze odpowiada za najbardziej istotne dodatnie sprzężenie zwrotne w systemie klimatycznym (Soden, Held 2006; Rangwala 2013), wzmagając jego wrażliwość (por.
Para Wodna w Systemach Cyrkulacyjnych
Transport pary wodnej odgrywa istotną rolę w kształtowaniu klimatu globalnego. Przemiany fazowe generują bowiem przepływ energii wywołany dostawą ciepła utajonego, co jest jednym z podstawowych źródeł energii dla systemów cyrkulacyjnych.
Główną komórką cyrkulacyjną, inicjowaną i sterowaną uwolnieniem ciepła utajonego w wielkoskalowych procesach konwekcji w szerokościach okołorównikowych jest komórka Hadleya. Jej zasięg pionowy i horyzontalny oraz intensywność przepływu materii ulegają zmianom związanym ze wzrostem temperatury powietrza i tym samym prężności maksymalnej pary wodnej, przy czym ograniczenia fizyczne (m.in. strefowy bilans pędu i wielkość turbulencyjnych strumieni pędu) w istotny sposób hamują dynamikę pary wodnej (Schneider i in.
Wpływ na Zmienność Klimatu
Struktura pionowa zawartości pary wodnej w atmosferze w znaczący sposób wpływa na dostawę promieniowania słonecznego oraz procesy powstawania chmur i opadów atmosferycznych. istotne dla zmian klimatu i zwiększające jego wrażliwość (Turco 2010, IPCC 2013).
Wzrost zawartości pary wodnej zwiększa ilość promieniowania długofalowego zatrzymanego przy powierzchni Ziemi, tym samym powoduje wzrost temperatury powietrza i wzmacnia ocieplenie. Równocześnie jednak obecność pary wodnej w atmosferze powoduje pośrednio także ujemne sprzężenia zwrotne, gdyż rozkład, transport i konwergencja pary wodnej determinuje właściwości chmur odbijających promieniowanie słoneczne.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Pomiary Zawartości Pary Wodnej
Zawartość pary wodnej w atmosferze jest bardzo zmienna w czasie i przestrzeni, co jest związane z procesami parowania, kondensacji i powstawania opadów atmosferycznych. Przede wszystkim jednak ilość pary wodnej jaka może być zawarta w powietrzu jest warunkowana jego temperaturą.
Szybki wzrost prężności maksymalnej pary wodnej wraz z temperaturą (por. podrozdział 1.1) powoduje, że znaczną jej ilość mogą zawierać wyłącznie dolne, cieplejsze warstwy troposfery. Warstwy wyższe oraz obszary okołobiegunowe (zawsze chłodne) odznaczają się niewielką zawartością pary wodnej ograniczoną wartością prężności nasycenia.
Znaczenie Transportu Pary Wodnej
W bilansie wilgoci w atmosferze istotną rolę, szczególnie w obszarach deficytu, odgrywa jej transport w procesach adwekcji i konwekcji. Cyrkulacja atmosferyczna, zarówno w skali globalnej, jak i w ujęciu mezoskalowym stanowi zatem kluczowy czynnik, który należy uwzględnić przy rozpatrywaniu zróżnicowania przestrzennego zawartości pary wodnej i jej struktury pionowej, zwłaszcza w analizach aplikacyjnych.
Złożoność powiązań pomiędzy temperaturą powietrza i zawartością pary wodnej, wpływających w istotny sposób na bilans radiacyjny oraz obieg wody powoduje, że badania zawartości pary wodnej w atmosferze, jej zmienność w czasie i zróżnicowanie w przestrzeni odgrywają kluczową rolę w meteorologii synoptycznej, prognozowaniu oraz w analizach zmian klimatu.
Zależność od Temperatury
Relacje opisane równaniem Clausiusa-Clapeyrona wymuszają wzrost prężności maksymalnej pary wodnej i tym samym zdolności absorpcji pary wodnej o około 6-7% przy jednoczesnym wzroście temperatury powietrza o 1K (Manabe, Wetherald 1967; Boer 1993; Wentz, Schabel 2000; Held, Soden 2000; Allen, Ingram 2002; Trenberth i in. 2003, 2005; Willet i in. 2008).
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Na obszarach, gdzie możliwa jest stała dostawa pary wodnej (oceany), wraz ze wzrostem T następuje nasilenie procesów parowania i wzrost wilgotności właściwej powietrza (q). Natomiast ograniczone możliwości parowania, np. nad lądami, powodują redukcję wilgotności względnej i wzrost deficytu wilgotności (Willet i in.
Źródła Pary Wodnej
Zdecydowana większość pary wodnej w atmosferze pochodzi z procesów ewapo-transpiracji i parowania na powierzchni lądów i oceanu, a jej transport jest podstawą cyklu hydrologicznego (ryc. 1.1), przy czym zawartość wilgoci nad lądem jest w większości efektem parowania oceanicznego.
Powiązania procesów składowych obiegu wody sprawiają, że jakakolwiek zmiana zawartości pary wodnej nad powierzchnią oceanów znajduje odzwierciedlenie w jej dostępności nad lądem. Spowolnione lub przyspieszone procesy ogrzewania powietrza nad oceanem, prowadzą do mniej lub bardziej intensywnego wzrostu zdolności pochłaniania pary wodnej, co z kolei ogranicza bądź intensyfikuje tempo parowania wpływając na ilość pary wodnej dostarczanej w kierunku lądu.
tags: #wilgotność #bezwzględna #Kielce #dane #pomiary #okres
