Wilgotność Powietrza w Atmosferze Ziemskiej
- Szczegóły
Woda w atmosferze występuje w trzech stanach skupienia.
- Jako para wodna - w tej postaci jest obecna w całej troposferze.
- W postaci ciekłej, wodę znajdziemy w dolnych partiach chmur.
- W formie kryształków lodu woda obecna jest w górnych partiach chmur.
W tych wszystkich stanach skupienia woda wędruje poprzez cały cykl hydrologiczny, tworząc naturalny obieg wody na Ziemi.
Siłą napędową tego zamkniętego globalnego obiegu wody jest energia słoneczna. Słońce podgrzewa wodę, ta zaczyna parować i w tej postaci staje się składnikiem atmosfery. Wznoszące się w górę atmosfery prądy powietrzne przenoszą parę wodną w różne strony.
Podczas przepływu w atmosferze para podlega różnym przemianom fizycznym, a na końcu tego cyklu hydrologicznego powraca do podłoża w postaci opadu.
Rola Pary Wodnej w Powietrzu
Opady atmosferyczne, ale również mgły i zachmurzenie, zależą od zawartości pary wodnej w powietrzu. Zawartość tego składnika kształtuje większość zjawisk meteorologicznych, a więc pogodę i klimat. Nie rozwijając tej sprawy wspomnę tutaj tylko o roli pary wodnej w zjawisku zwanym efektem cieplarnianym.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Warto wiedzieć, że dawno temu, bo w okresie powstawania życia na Ziemi, efekt cieplarniany był zjawiskiem pozytywnym. Właśnie dzięki niemu, na naszej planecie ukształtowały się warunki umożliwiające jej rozwój. Ocenia się, że bez efektu cieplarnianego średnia temperatura na Ziemi wynosiłaby minus 18 st. Celsjusza i w tych warunkach życie na Ziemi, w formie jaką obserwujemy obecnie, nie mogłoby istnieć.
Obecnie jednak para wodna, wraz z innymi gazami cieplarnianymi, zwłaszcza tymi pochodzenia antropogenicznego odpowiedzialna jest za niekorzystny wzrost temperatury powierzchni naszej planety. Para wodna rozprasza, ale również pochłania i kumuluje w środowisku atmosferycznym energię promieniowania słonecznego, a to właśnie jest istotą istnienia efektu cieplarnianego.
Susza Atmosferyczna
Niska wilgotność powietrza powiązana z wysoką temperaturą prowadzi do przedłużania się okresu bezopadowego - taki stan oznacza suszę atmosferyczną. W naszych warunkach klimatycznych około 2-tygodniowy okres bez opadów określa się już jako okres umiarkowanej suszy. O jej intensywności decyduje oczywiście nie tylko długość okresu bezopadowego ale również warunki meteorologiczne wpływające na intensywność odparowania wody w terenie.
Jak Tworzą się Chmury
Para wodna, podobnie jak i inne naturalne gazowe składniki atmosfery, jest niewidoczna dla naszego oka. Jej obecność zauważalna jest dopiero w wyniku procesu jej kondensacji. Procentowa zawartość wody w atmosferze maleje szybko wraz z wysokością nad poziomem morza. Przemieszczając się do wyższych warstw troposfery tam właśnie ulega kondensacji. Najbardziej widocznym przejawem obecności wody w atmosferze są chmury.
Chmura to zbiór bardzo małych kropel wody lub kryształów lodu, ale obie te postacie wody mogą być obecne w chmurze jednocześnie. Najczęściej kondensacja pary wodnej zachodzi z powodu obniżenia temperatury powietrza i po osiągnięciu stanu nasycenia. Dodatkowo, warunkiem koniecznym do wystąpienia kondensacji jest obecność tzw. jąder kondensacji.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Jądrami kondensacji mogą też być cząstki stałe, unoszone do powietrza podczas pożarów lasów. Do wyższych warstw atmosfery docierają też pyły i gazy z wybuchów wulkanów, spełniając tam rolę inicjatorów procesów kondensacji.
Jako najważniejszy mechanizm ochładzania pary wodnej, prowadzący do kondensacji i powstawania chmur i opadów, uznawany jest proces rozprężania powietrza i jego schładzania. Rozprężanie i schładzanie pary odbywa się w wyniku jej wynoszenia w górę przez prądy wstępujące.
Chmury Kłębiaste
Różne mogą być mechanizmy prowadzące do zainicjowania procesów unoszenia powietrza, prowadząc do tworzenia różnych rodzajów chmur. Jednym z nich są na przykład chmury konwekcyjne, do której to grupy należą chmury kłębiaste.
Ten rodzaj chmur tworzy się w sytuacji kiedy powietrze wznosi się wskutek prądów termicznych pochodzących od nagrzanego podłoża, którym może być powierzchnia gruntu lub wody. W obrębie takich prądów termicznych zwykle zachodzi cyrkulacja, powodująca zasysanie chłodnego powietrza z zewnątrz wznoszącego się do góry słupa powietrza.
Gdy istnieją warunki do powiększania się kropelek wody i kryształków lodu budujących chmury, to elementy te staja się na tyle ciężkie, że wypadają z chmur w postaci deszczu.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
O różnorodności mechanizmów tworzenia się chmur i warunków w jakich dochodzi do ich powstania może świadczyć fakt, że formalnie obowiązująca klasyfikacja chmur, publikowana w Międzynarodowym atlasie chmur przez Światową Organizację Meteorologiczną, wyróżnia 10 rodzajów chmur i 14 różnych ich gatunków.
Są jeszcze chmury, które ze względu na ich naturę i pochodzenie nie pasują do obowiązującej klasyfikacji. Można tu m.in. wymienić: chmury orograficzne, czyli powstające w strumieniu powietrza przepływającego nad pojedynczą górą lub grzbietem górskim oraz chmury wywołane pożarami lub wybuchami wulkanów. Cechy chmury spełnia też obłok wznoszący się nad wylotem chłodni kominowych dużych elektrowni. Specyficznym rodzajem chmur są też smugi kondensacyjne tworzące się za samolotem, gdy na poziomie jego lotu powietrze ma odpowiednio niską temperaturę i odpowiednią wilgotność.
Mokry Opad jako Proces Oczyszczania Atmosfery
Pyły obecne w atmosferze mogą być z niej usuwane w procesie ich wymywania. Zjawiska wymywania są uważane jako główne procesy oczyszczania troposfery. Odbywają się za pośrednictwem kropel tworzących mgły i chmury oraz hydrometeorów, takich jak krople deszczu, płatki śniegu czy kryształki lodu.
Proces wymywania rozpoczyna się od momentu kondensacji pary wodnej na powierzchniach pyłu. Następnie zachodzi procesy koagulacji, czyli zbijania się takich „zwilżonych” cząstek. Po utworzeniu się wystarczająco dużych kropel, cząstki takiego aerozolu wyprowadzane są z atmosfery w formie mokrego opadu. Takim opadem może być również rosa, mając szczególne znaczenie w procesach oczyszczania powietrza w strefie przyziemnej.
Wszystkie te opisane powyżej procesy, typu: rozpuszczanie, kondensacja czy koagulacja to przemiany fizyczne. Ważne również są jednak przemiany chemiczne zachodzące w atmosferze z udziałem obecnej tam wody. Istotną rolę w chemicznych przemianach, zachodzących w tym wielkim reaktorze jakim jest atmosfera, odgrywa skondensowana para wodna, w formie małych kropelek. Kropelki takie, również w formie mgły, mogą wchodzić w reakcje chemiczne.
Woda reagując z gazowymi związkami siarki i azotu obecnymi w atmosferze prowadzi do powstawania kwaśnych deszczy, których istotę opisałem we wcześniejszym artykule na tym blogu. Opisałem tam też rodzaje szkodliwych efektów wywoływanych przez kwaśne deszcze w obrębie materii żywej, w tym, zamieranie lasów.
Zniszczenia wywołane kwaśnymi deszczami powodują również zniszczenia w obrębie materii nieożywionej (korozja pomników, konstrukcji żelaznych, betonowych, itp.). Ocenia się, że w naszych szerokościach geograficznych deszcze usuwają od 70% do 80% obecnej w atmosferze ogólnej masy różnych cząstek pyłu.
Praktyczne Znaczenie Wód Opadowych
Przeciętnie na metr kwadratowy obszaru Polski rocznie spada około 700 litrów wody co oznacza, że w ciągu roku na obszar całego naszego kraju dociera nieco ponad 200 kilometrów sześciennych wody.
Obowiązujące przepisy prawne w zakresie gospodarki wodnej i ochrony środowiska wyraźnie wymagają aby wody opadowe traktować jako element zrównoważonego rozwoju miast. Ramowa Dyrektywa Wodna UE nakazuje, aby podstawowym sposobem zagospodarowania wód opadowych było pozostawienie i wykorzystanie tych wód na terenie ich pozyskania, bez umożliwienia odpływu na tereny dalsze.
Niewątpliwie takie inne, niż przed laty, spojrzenia na wody opadowe, i traktowanie ich jako cenny zasób, ma związek z obserwowanymi zmianami klimatu i ze skutkami tych zmian. Wody opadowe i zieleń to tzw. błękitno-zielona infrastruktura.
Działania te są składowymi będącymi ważnym elementem zrównoważonego rozwoju miasta.
Wody opadowe dopiero całkiem od niedawna zaczęły być traktowane „po nowemu”. Mimo tej formalnej zmiany w praktyce jednak wody opadowe na etapie ich gromadzenia i przesyłu zamkniętymi kanałami tracą na swej czystości.
Tabela: Skład powietrza atmosferycznego
| Składnik | Procent objętościowy |
|---|---|
| Azot (N2) | 78,08% |
| Tlen (O2) | 20,95% |
| Argon (Ar) | 0,97% |
| Dwutlenek węgla (CO2) | Zmienna, ok. 0,04% |
| Para wodna (H2O) | Zmienna |
tags: #wilgotność #powietrza #w #atmosferze #ziemskiej #definicja
