Μετεωρολογικά στοιχεία.

Μετεωρολογία, ονομάζεται γενικά η επιστήμη πού μελετά την φύση, τους νόμους και τη διανομή των ατμοσφαιρικών φαινομένων στην ατμόσφαιρα.

Η ατμόσφαιρα που περιβάλλει την γη, ασκεί πίεση στην επιφάνεια της. Η μεγαλύτερη πίεση ασκείται στο επίπεδο της επιφάνειας της θάλασσας και ελαττώνεται καθώς αυξάνει το ύψος, πχ στο βουνό.

Τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιρας είναι το υδρογόνο και το οξυγόνο, τα οποία προσεγγίζουν με αρκετή ακρίβεια και σταθερότητα το 99 % του συνόλου των στοιχείων της ατμόσφαιρας ( 78 % & 21 % αντίστοιχα ).

Το τμήμα της ατμόσφαιρας πού εφάπτεται στην επιφάνεια της γης λέγεται τροπόσφαιρα και μέσα σ' αυτή σχηματίζονται τα σύννεφα.

Στην τροπόσφαιρα περιέχει το μεγαλύτερο ποσό της μάζας του αέρα της ατμόσφαιρας και έχει ύψος γύρω στα 11 χλμ. Μέσα στην τροπόσφαιρα η θερμοκρασία ελαττώνεται με την αύξηση του ύψους.

Θερμοκρασία

Η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας εξαρτάται κατά κύριο λόγο από το ποσό της θερμότητας πού εισέρχεται και εξέρχεται απ΄ αυτή. Το μέγεθος της θερμότητας εξαρτάται από την ακτινοβολούμενη από τον ήλιο θερμότητα προς τη γη και αντίθετα από την ακτινοβολούμενη, από την επιφάνεια της γης θερμότητα προς το διάστημα.

Το μέγεθος της θερμότητας που εισέρχεται στην γη είναι εξάρτηση της θέσης της ως προς τον ήλιο. Τα μεγέθη της ποσότητας της θερμοκρασίας μεταβάλλονται κατά την διάρκεια της ημέρας πχ πρωί, μεσημέρι, απόγευμα. Επίσης ρόλο παίζει η διάρκεια της ακτινοβολούμενης από τον ήλιο θερμοκρασίας που σχετίζεται άμεσα με την διάρκεια της ημέρας (Το καλοκαίρι η ημέρα διαρκεί περισσότερο απ΄ότι τον χειμώνα ). Η μεγαλύτερη θερμοκρασία διαμορφώνεται στην ατμόσφαιρα της γης την στιγμή κατά την οποία ο ήλιος βρίσκεται κάθετα στον άξονα της.

Έτσι στον ισημερινό της γης έχουμε τις μεγαλύτερες θερμοκρασίες (τροπικές περιοχές) και στις πολικές περιοχές μικρότερες (πάγους).

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, έχουμε μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας. Η μεγαλύτερη είναι μια ή δύο ώρες μετά το μεσημέρι και η μικρότερη λίγο πριν ανατείλει ο ήλιος. Η θερμοκρασία μετριέται σε βαθμούς Κελσίου ( C ) από 0 - 100, όπου στους 0 Κελσίου (32 F) αντιστοιχεί ή πήξη του νερού (πάγος), και στους 100ο C η θερμοκρασία του νερού στο βρασμό.

Υδρατμοί και σχετική υγρασία

Λόγω της θερμοκρασίας, το νερό της επιφάνειας της θάλασσας, των λιμνών και των ποταμών εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα υπό μορφή υδρατμών. Το ποσό των υδρατμών που μπορεί να συγκρατήσει η ατμόσφαιρα εξαρτάται από την θερμοκρασία της. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα υδρατμών μπορεί νά συγκρατήσει.

Όταν σε μια περιοχή, η ποσότητα των υδρατμών έχει φθάσει το μέγιστο, λέμε ότι η ατμόσφαιρα είναι κορεσμένη. Αυτό σημαίνει, ότι έχουμε 100% υγρασία. Αν το ποσό των υδρατμών είναι το μισό απ' ότι απαιτείται για νά κορεσθεί ο αέρας, λέμε ότι η σχετική υγρασία είναι 50% κλπ.

Σε κορεσμένη από υδρατμούς ατμόσφαιρα, αν ελαττωθεί η θερμοκρασία έστω και λίγο, έχουμε συμπύκνωση των υδρατμών. Η θερμοκρασία δε στην οποία η συμπύκνωση των υδρατμών εμφανίζεται υπό μορφή σταγονιδίων λέγεται σημείο δροσού.

Αν η συμπύκνωση γίνει σε μάζα αέρα πού εφάπτεται την επιφάνεια της γης σχηματίζεται η δρόσος (δροσιά), αν η συμπύκνωση γίνει σε μάζα αέρα πολύ κοντά στην επιφάνεια της γης σχηματίζεται ομίχλη και αν η συμπύκνωση σχηματισθεί σε ψηλότερα στρώματα αέρα σχηματίζεται το σύννεφο.

Όταν το σημείο δρόσου είναι άνω του μηδενός σχηματίζεται η βροχή και όταν είναι κάτω του μηδενός σχηματίζεται χιόνι.

Ατμοσφαιρική πίεση

Η μάζα του αέρα ασκεί στην επιφάνεια της γης πίεση. H πίεση αυτή ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση και μετριέται σε χιλιοστόβαρα (millibars) ή παλιότερα ίντσες (inches). Η πίεση μετριέται με το βαρόμετρο.

Η πίεση στην επιφάνεια της γης δεν είναι σταθερή, αλλά μεταβάλλεται με το γεωγραφικό πλάτος, την ώρα, και την περιοχή (πεδινή, ορεινή, ξηρά, θάλασσα). Επειδή τα στοιχεία αυτά μεταβάλλουν τη θερμοκρασία της επιφάνειας της γης, τούτο έχει σαν συνέπεια νά μεταβάλλεται ανάλογα η ατμοσφαιρική πίεση.

Το βαρόμετρο (barometer) είναι όργανο το οποίο μετράει την ατμοσφαιρική πίεση στην περιοχή πού βρίσκεσαι τη συγκεκριμένη ώρα.

Η μεταβολή της πίεσης σε δύο γειτονικές περιοχές είναι αυτή που προκαλεί την οριζόντια μετακίνηση των αέριων μαζών, δηλ τον άνεμο. Έτσι, η μεταβολή των ενδείξεων του βαρόμετρου συνεπάγεται και μεταβολή της καιρικής κατάστασης.

Τα βαρόμετρα μετρούν την ατμοσφαιρική πίεση σε μία ή περισσότερες από τις κλίμακες millibars (900-1080), inches (26,58-31,89) και χιλιοστά του μέτρου (675-810).

Εκτός από την περιφερειακή κλίμακα, τα βαρόμετρα αναγράφουν επίσης και το χαρακτηρισμό ορισμένων ενδείξεων. Έτσι η περιοχή των χαμηλών πιέσεων, δηλ μέχρι 990 millibars, χαρακτηρίζεται ως WET, ή LOW, ή STORMY και ο δείκτης είναι προς το αριστερό μέρος.

Οι μεσαίες πιέσεις από 990 μέχρι 1030 millibars, χαρακτηρίζονται ως NORMAL και ο δείκτης είναι στο πάνω μέρος.

Οι υψηλές πιέσεις, άνω των 1030 χαρακτηρίζονται ως DRY ή HIGH ή FAIR και ο δείκτης είναι προς το δεξιό μέρος.

Σύμφωνα μ' αυτά προκύπτει ότι το βαρόμετρο είναι ένα πολύ χρήσιμο όργανο για την κατά προσέγγιση αλλά πολύτιμη, πρόγνωση του καιρού στο βουνό.

Βαρομετρικά συστήματα.

Τα βαρομετρικά συστήματα τα διακρίνουμε σε υψηλά και χαμηλά.

Χαμηλό ή κυκλώνα ονομάζουμαι ενα βαρομετρικό όταν στο κέντρο του συστήματος παρουσιάζονται οι μικρότερες τιμές βαρομετρικής πίεσης και αντίστροφα υψηλό ή αντικυκλώνα ονομάζουμαι το βαρομετρικό που οι τιμές πίεσης στο κέντρο ειναι υψηλές.

Για την δημιουργία των βαρομετρικών συστημάτων υπάρχει στενή σχέση μεταξύ της ατμοσφαιρικής πίεσης και του ανέμου. Συγκεκριμένα η διαφορά πίεσης αποτελεί και το αίτιο πού γεννά τις μετακινήσεις των αερίων μαζών, από τις περιοχές υψηλής πίεσης προς τις περιοχές χαμηλής πίεσης.

Η μετακίνηση αυτή των αέριων μαζών ονομάζεται άνεμος. Όσο πιο απότομη είναι η μεταβολή της πίεσης, τόσο πιο απότομος και ισχυρός είναι ο άνεμος.

Η μετακίνηση δύο διαφορετικών βαρομετρικών συστημάτων ( υψηλού και χαμηλού ) είναι αυτή πού προκαλεί την μεταβολή του καιρού. Στα εξωτερικά όρια μεταξύ των βαρομετρικών σχηματίζονται τα μέτωπα, πού κατά βάση είναι περιοχές συγκρουόμενων αέριων μαζών. Τα μέτωπα προκαλούν ανώμαλες και ευμετάβλητες καιρικές συνθήκες διότι η σύγκρουση αυτή έχει σαν αποτέλεσμα η μία αέρια μάζα νά εκτοπίζει την άλλη, ομαλά ή απότομα, με συνέπεια και η μεταβολή του καιρού να ακολουθεί τον ίδιο ρυθμό.

Η έκταση ενός χαμηλού μπορεί νά φθάσει και τα χίλια μίλια. Επιπλέον στην περιφέρεια ενός βαρομετρικου ο καιρός είναι περισσότερο ομαλός απ΄ότι στο κέντρο.

Όταν η τροχιά ενός χαμηλού βαρομετρικου βρίσκεται βόρεια της θέσης μας, θα έχουμε ανέμους νοτίων κατευθύνσεων ενώ οταν βρίσκεται νότια της θέσης μας θα έχουμε ανέμους βορείων κατευθύνσεων.

Στο Β. ημισφαίριο η κίνηση των κυκλώνων είναι προς B και ΒΑ-Α διευθύνσεις.

Οταν μία θερμή μάζα αέρα (σφήνα) υσχέρχεται μέσα στον ψυχρό αέρα δημιουργούνται σταδιακά νέφη από τα ψηλότερα στα χαμηλότερα. Δηλ ο καιρός συννεφιάζει σταδιακά και στο τέλος καταλήγει σε βροχή. Πρόκειται περί του θερμού μετώπου, κατά το οποίο ο Θέρμος αέρας υπερκαλύπτει τον ψυχρό αέρα και γι' αυτό και ανέρχεται με κλίση.

Αντίθετα όταν ενα ψυχρό μέτωπο εισβάλει μέσα σε ενα θερμό το εκτοπίζει απότομα προς τα πάνω, με αποτέλεσμα νά δημιουργηθούν σωρειτομορφα σύννεφα, απότομης βροχή και γενικά άστατος καιρός.

Οταν το κέντρο ενός υψηλού είναι βορρεια της θέσης μας έχουμε άνεμο βόρειας κατεύθυνσης και όταν το κέντρο του είναι προς νότο έχουμε άνεμους νότιας κατεύθυνσης. Στα υψηλά δεν έχουμε ισχυρούς και απότομους ανέμους. Σε αντίθεση με τα χαμηλά βαρομετρικά οι άνεμοι είναι ισχυρότεροι στην περιφέρεια παρά στο κέντρο, οπού ενδεχομένως νά επικρατούν και άπνοιες. Στα υψηλά έχουμε συνήθως ομαλή συννεφιά με νότιους ανέμους. Επίσης το καλοκαίρι έχουμε πολύ ζέστη και το χειμώνα πολύ κρύο. Ακόμα με τα υψηλά επικρατούν και οι ομίχλες.

Νέφη

Τα σύννεφα αποτελούνται από λεπτά υδροσταγονίδια ή παγοκρυστάλλους, πού προήλθαν από συμπύκνωση των υδρατμών. Η συμπύκνωση των υδρατμών προέρχεται λόγω ψύξης του αέρα κάτω από το σημείο δρόσου. Για νά ψυχθεί όμως ο αέρας πρέπει η μάζα του πάνω από μία περιοχή, να ανέλθει σε αρκετό ύψος από την επιφάνεια της γης. Παρατηρούμε ότι η μάζα αέρα ανέρχεται, γιατί προσκρούει στα βουνά και φτάνει σε ύψος τουλάχιστον όσο το ύψος του βουνού, λόγω της μετωπικής σύγκρουσης δύο μαζών. Έτσι είτε ο θερμός αέρας υπερκαλύπτει τον ψυχρό, είτε ο ψυχρός εκτοπίζει τον θερμό, λόγω υπερθέρμανσης του εδάφους θερμαίνεται απότομα η μάζα του αέρα πού εφάπτεται στο έδαφος.

Η Θερμαινόμενη μάζα στην περιοχή αυτή σαν ελαφρότερη ανέρχεται απότομα. Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία στα έδαφος είναι 20ο, ενώ σε ύψος 500 μέτρα πού η θερμοκρασία είναι 15 ο C αρχίζει η συμπύκνωση. Τούτο σημαίνει άτι το ύψος συμπύκνωσης είναι 500 μέτρα και το σημείο δρόσου στη Θερμοκρασία των 15ο C.

Όταν πολλά υδροσταγονίδια συνενωθούν σχηματίζονται σταγόνες βροχής, γνωστές ως ψιχάλα (ψεκάδες), και στη συνέχεια βροχή. Παρατηρούμε την ανύψωση του αέρα με υπερθέρμανση. Έχουμε δύο κατηγορίες νεφών. Τα σωρειτομορφα και τα στρωματομορφα.

Τα πρώτα αναπτύσσονται κατά το ύψος και ακολουθούνται από μεταβαλλόμενα καιρικά φαινόμενα και θερμό καιρό. Τα δεύτερα αναπτύσσονται κατά το πλάτος, δηλ παράλληλα προς τον ορίζοντα και προμηνύουν σταθερότερες καιρικές καταστάσεις και ψυχρότερο καιρό. Ανάλογα με το ύψος και το σχήμα τους διαιρούνται στους εξής τύπους:

Κλίμακες ανέμου και θάλασσας

Η ένταση του ανέμου μετριέται με τη διαβάθμιση της γνωστής κλίμακας Beaufort Β (μποφόρ). Ως κατεύθυνση ανέμου θεωρούμε την διεύθυνση από την οποία πνέει ο άνεμος. Βέβαια η ταχύτητα με την οποία πνέει ο άνεμος μετριέται με τα ανεμόμετρα σε χιλιόμετρα ανά ώρα ή κόμβους. Όμως η κλίμακα Beaufort αποτελεί την πιο συνήθη μέθοδο, πού είναι απ' όλους κατανοητή σήμερα. Η κλίμακα Β, δείχνει τις λεπτομέρειες πού αφορούν την περιγραφή του ανέμου καθώς επίσης και την προκαλούμενη κατάσταση της Θάλασσας.

Ορολογία ανέμων

Οι ανεμόρρομβοι με μονό αριθμό (1 Βορράς, 3 Μέσης, 5 Απηλιώτης...) χαρακτηρίζονται κύριοι ή πρωτεύοντες καιροί. Δύο διαδοχικοί κύριοι καιροί σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία 45" και είναι οχτώ τον αριθμό.

Οι καιροί με ζυγό αριθμό (2 Μεσοβορράς, 4 Μεσαπηλιώτης, 6 Ευραπηλιώτης...) χαρακτηρίζονται ενδιάμεσοι ή δευτερεύοντες. Μεταξύ των κύριων και των επομένων ενδιάμεσων σχηματίζονται οι κάρτες σε γωνία 22ο,5.