Porównaj ją z wartością pierwszej prędkości kosmicznej przy powierzchni Ziemi. Masa Merkurego stanowi 0,056 masy Ziemi, a jego promień to 0,38 promienia Ziemi. Pierwsza prędkość kosmiczna przy powierzchni Ziemi ma wartość 7,9 km/s. By to zrozumieć wy- starczy sobie uświadomić, że mgła, którą dosko- nale znamy, to też swego rodzaju chmura, tylko powstająca przy powierzchni ziemi. Ile waży jedna chmura? * Typowa chmura burzowa, o rozmiarze kilometra sześciennego, niesie w sobie 1.000.000 litrów wody. * Przeciętna chmura waży około 500 ton, tyle co 100 słoni. Przewodnictwo elektryczne powietrza wynosi przy powierzchni Ziemi ok. ( 1 − 2 ) ⋅ 10 − 16 Ω − 1 ⋅ cm − 1 {\displaystyle (1-2)\cdot 10^{-16}\ \Omega ^{-1}\cdot {\text{cm}}^{-1}} i rośnie szybko z wysokością; na wysokości 30 km jest ok. 150 razy większe niż przy powierzchni Ziemi, a na wysokości 50 km powietrze staje się Półpłynna gorąca materia młodej Ziemi powoli stygła do około 100°C. Ciężkie pierwiastki i ich związki gromadziły się wewnątrz Ziemi. Lekkie substancje, które wydobywały się z milionów czynnych wówczas wulkanów, tworzyły pierwotną atmosferę, która nie zawierała tlenu. Były to głównie: wodór (H 2), hel (He), azot (N 2), Dowiadujemy się dzięki temu, czym oddychamy przy powierzchni ziemi. Nie daje to jednak pełnego obrazu wpływających na to procesów, które zachodzą w atmosferze. – Jeśli chcemy ustalić, skąd zanieczyszczenia napływają – czy to my je emitujemy, czy miejscowości okalające – warto też badać je w profilu pionowym. Vay Tiền Nhanh Chỉ Cần Cmnd. Chmura burzowa — groźna królowa chmur Od naszego korespondenta w Australii WIELU ludzi od dziecka fascynuje się chmurami. Pewien 80-latek wspomina, jak w dzieciństwie często kładł się na trawie i obserwował chmury „paradujące po niebie”. Pamięta, że nieraz się zastanawiał, z czego są zrobione. Może z waty? Dlaczego każda wyglądała inaczej? Ta przypominała żaglówkę, tamta konia stającego dęba, a jeszcze inna — pęczniejący zamek. Płynąc po niebie, co chwila zmieniały kształty i rozmiary, nieustannie podniecając dziecięcą wyobraźnię. Człowiek ów mówi, że do dzisiaj lubi wpatrywać się w chmury, które wydają się „bawić z nim w zgadywankę”. Niewykluczone, że i tobie sprawia przyjemność ta prosta czynność. Największe jednak wrażenie robi chyba najgroźniejsza spośród chmur — ta, która umie „mówić”. Jest to cumulonimbus, czyli chmura burzowa. Ciemna i złowroga, może osiągnąć wysokość 15 kilometrów, a niekiedy piętrzy się jeszcze wyżej. I to właśnie ona przynosi burzę. Gdy tak rośnie w górę, skrzy się czasem od błyskawic i wydaje ostrzegawcze grzmoty. Na nocnym niebie potrafi stworzyć oszałamiające widowisko z takimi efektami świetlnymi i dźwiękowymi, że bledną przy nim wszelkie pokazy sztucznych ogni, wykonanych przez człowieka. Wyrzucając z siebie wodę i grad, przesuwa się dalej, a na ziemi, często wcześniej wyschniętej, pozostawia świeży zapach czystego deszczu. Jak powstaje burza W dzisiejszych czasach człowiek może oglądać Ziemię z kosmosu. Widać stamtąd, że sporą jej część otula zasłona z chmur. Jak informuje publicysta Fred Hapgood, „w dowolnej chwili [chmury] przysłaniają połowę powierzchni naszego globu, czyli 250 milionów kilometrów kwadratowych — spłaszczone, okrągłe, napęczniałe, włókniste, koronkowe, puszyste, o najróżniejszej jasności i przejrzystości, tworzą się na całym świecie, rosną, wędrują i zanikają”. Część tej masy chmur stanowią chmury burzowe — co roku na ziemi występuje do 15 000 000 burz, a w każdej chwili trwa ich mniej więcej 2000. Burza powstaje wtedy, gdy gęste i zimne powietrze znajdzie się nad wilgotnym, o mniejszej gęstości. Wówczas ciepło słoneczne, front atmosferyczny lub wzniesienie terenu może spowodować, że ciepłe i wilgotne powietrze zacznie się wznosić do góry i przenikać przez warstwę chłodnego. Tworzą się prądy powietrzne, a energia cieplna zgromadzona w powietrzu oraz parze wodnej zamienia się w wiatr i energię elektryczną. Warunki atmosferyczne najbardziej sprzyjające powstawaniu burzy panują na mniejszych szerokościach geograficznych. Dlatego Ameryka Południowa i Afryka to kontynenty o najwyższej częstotliwości burz, a Afrykę Środkową oraz Indonezję od dawna uważa się za rejony, gdzie występują one najczęściej. Rekord — 242 dni burzowe w roku — odnotowano w Kampali w Ugandzie. Niemniej burze występują również w wielu innych rejonach ziemi. Podniebne fajerwerki Dwie znane wszystkim cechy burzy to grzmoty i błyskawice. Ale co wywołuje te spektakularne, często przerażające zjawiska? Błyskawica to po prostu zjawisko świetlne towarzyszące wyładowaniu elektrycznemu (piorunowi), które zachodzi wtedy, gdy różnica potencjałów między dwoma obszarami przeciwnie naładowanymi jest na tyle duża, że następuje przebicie izolatora, jakim jest powietrze. Wyładowania mogą zachodzić wewnątrz chmury, między chmurami albo między chmurami a ziemią. W ich wyniku powietrze na moment ogrzewa się do niewiarygodnie wysokiej temperatury, sięgającej aż 30 000°C. Wyróżnia się kilka typów błyskawic, między innymi wstęgową, liniową i płaską. Błyskawica wstęgowa jest widoczna w postaci wyraźnego zygzaka. Jeżeli ma on jedno lub kilka rozgałęzień, błyskawica nosi nazwę liniowej. Jeśli natomiast wyładowanie następuje wewnątrz chmury, mówi się o błyskawicy płaskiej. Zdaniem specjalistów większość błyskawic obserwujemy przy wyładowaniach między chmurami a ziemią. Pioruny wyrządzają szkody ludziom i zwierzętom, powodując obrażenia, a nawet śmierć. Najbardziej zagrożone są osoby na plażach oraz polach golfowych i uprawnych, gdyż nie mają gdzie się schronić przed wyładowaniami elektrycznymi (patrz ramka na stronie 15). W rzeczywistości tylko około 30 procent ludzi rażonych piorunem umiera. Rzadko też dochodzi do trwałych obrażeń, jeśli szybko zostanie udzielona pierwsza pomoc. Jednakże wbrew rozpowszechnionemu przekonaniu piorun może trafić kilka razy w to samo miejsce i faktycznie często tak się dzieje. Pioruny wzniecają wiele pożarów obejmujących olbrzymie połacie ziemi. W USA wywołują średnio co dziesiąty pożar lasu. W ich wyniku spaleniu ulega obszar, który stanowi 35 procent wszystkich terenów leśnych strawionych w tym kraju przez ogień. Ale uderzenia piorunów bywają też pożyteczne. Dla lasów na przykład są korzystne pod kilkoma względami. Wywołują pożary powodujące zubożenie poszycia, co zmniejsza ryzyko bardziej niszczycielskich pożarów, obejmujących korony drzew. Ponadto pioruny wywierają dobroczynny wpływ na wolny azot, który w postaci gazowej nie może być wykorzystany przez rośliny. W wyniku wyładowań powstają związki azotu, niezbędne do budowy tkanek roślinnych oraz do rozwoju nasion, a te z kolei dostarczają białek potrzebnych do życia zwierzętom. Ocenia się, że od 30 do 50 procent tlenków azotu obecnych w deszczu powstaje dzięki piorunom i w ten sam sposób co roku na całej ziemi tworzy się 30 milionów ton azotu związanego. Największa korzyść z burzy Podczas burzy w krótkim czasie spada ogromna ilość deszczu. Dzieje się tak głównie dlatego, że silny prąd wstępujący unosi wielkie masy wody, a potem raptownie je uwalnia. Pomiary wskazują, że w ciągu godziny nawałnicy może spaść 200 milimetrów deszczu. Rzecz jasna, tak obfite opady mają również złe strony. Jeżeli burza przemieszcza się wolno, większość deszczu spada na stosunkowo niewielki obszar — może dojść do tak zwanego oberwania chmury. Spływ powierzchniowy powoduje wówczas wezbranie strumieni i rzek. Jak się szacuje, w USA około jednej trzeciej szkód powstałych w wyniku wszystkich powodzi jest rezultatem ulewnych opadów towarzyszących burzom. Jednakże deszcz z chmury burzowej przynosi liczne korzyści. Wielkie ilości wody dostają się do gleby oraz do naturalnych i sztucznych zbiorników wodnych. Badania wskazują, że w niektórych rejonach deszcze burzowe stanowią od 50 do 70 procent wszystkich opadów, są więc tam niezbędne do życia. A co z gradem? Burze bywają bardzo szkodliwe, gdyż często towarzyszą im intensywne opady gradu. Tworzy się on z kropelek deszczu — unoszonych i opadających z prądem wstępującym i zstępującym — które zamarzają, a następnie zwiększają swe rozmiary. Krążą niesamowite opowieści na temat wielkości i wagi gradzin. Podobno w Niemczech w 1925 roku spadła bryła o wymiarach: 26 na 14 i na 12 centymetrów. Ważyła około 2 kilogramów. Jedna z największych gradzin, jaką zauważono w USA, spadła w 1970 roku w stanie Kansas. W najszerszym miejscu jej obwód wynosił 44 centymetry i ważyła blisko 0,8 kilograma. Tak olbrzymia bryła spadająca z wysokich chmur może zabić człowieka. Na szczęście grad jest zazwyczaj znacznie mniejszy i raczej bywa przyczyną kłopotów niż śmierci. Poza tym burze gradowe wyrządzają szkody na stosunkowo niewielkim obszarze. Jednakże straty, jakie rolnictwo na świecie ponosi co roku z powodu gradu, ocenia się na setki milionów dolarów. Burze a trąby powietrzne Chyba najbardziej niebezpiecznym zjawiskiem związanym z burzą są trąby powietrzne. Powstają one tylko podczas burz, choć nie towarzyszą każdej. Trąba powietrzna to silnie wirująca, wąska kolumna powietrza o średnicy przeciętnie kilkuset metrów, ciągnąca się od chmury burzowej do ziemi. W najgwałtowniejszych trąbach prędkość wiatru może przekroczyć 400 — 500 kilometrów na godzinę. Potężne wiry połączone z prądem wstępującym w środku leja potrafią przewracać budynki i porywać w powietrze ich części, wyrządzając olbrzymie szkody. Trąby powietrzne występują w wielu krajach. Niebezpieczne — choć z pozoru nie tak groźne — są również wiatry wiejące prosto, związane na przykład z prądami zstępującymi. Prądy te potrafią wywołać niszczycielskie wiatry tuż przy powierzchni ziemi lub nieco wyżej, pędzące z prędkością do 150 kilometrów na godzinę. Niekiedy szczególnie silny prąd zstępujący powoduje na niewielkim obszarze wystąpienie krótkotrwałego, lecz bardziej porywistego wiatru, który może osiągnąć prędkość ponad 200 kilometrów na godzinę. Jak widać, burzy nie wolno lekceważyć i należy zdawać sobie sprawę ze związanych z nią niebezpieczeństw. Zjawisko to jest jednym z aspektów dzieła stwórczego, o którym musimy się jeszcze dużo dowiedzieć. [Ramka i ilustracja na stronie 15] Jak się chronić przed piorunami Australijski Instytut Ratownictwa proponuje stosowanie podczas burzy następujących środków ostrożności. Ochrona na wolnym powietrzu ◼ Poszukaj schronienia w samochodzie z trwałym dachem bądź w budynku; unikaj małych obiektów, płóciennych namiotów i drzew rosnących pojedynczo lub w niewielkich kępach. ◼ Jeżeli przebywasz z dala od jakiegokolwiek schronienia, przykucnij (sam) ze złączonymi stopami, najlepiej w zagłębieniu ziemi, i zdejmij z siebie wszelkie metalowe przedmioty. Nie kładź się, ale postaraj się nie stanowić najwyższego obiektu na terenie. ◼ Gdyby unosiły ci się włosy na głowie albo słyszałbyś syczenie dobiegające na przykład z pobliskich skał czy ogrodzeń, natychmiast przejdź w inne miejsce. ◼ Nie puszczaj latawców ani modeli samolotów, połączonych metalowymi przewodami z urządzeniami do sterowania. ◼ Jeśli jesteś na dworze, nie trzymaj w ręku długich bądź metalowych przedmiotów, jak wędka, parasolka czy kij golfowy. ◼ Nie dotykaj ani nie przebywaj w pobliżu metalowych konstrukcji, ogrodzeń z drutu albo metalowych linek do suszenia bielizny. ◼ Zejdź z konia, roweru, opuść pojazd nie mający dachu. ◼ Gdybyś jechał samochodem, zwolnij albo zaparkuj z dala od wysokich obiektów, takich jak drzewa albo słupy telegraficzne. Możesz pozostać w samochodzie lub przyczepie z twardym dachem, ale nie dotykaj metalowych części ani się o nie nie opieraj. ◼ Jeśli akurat pływasz bądź uprawiasz surfing, natychmiast wyjdź z wody i poszukaj schronienia. ◼ Jeżeli płyniesz łodzią, jak najszybciej dobij do brzegu. Gdyby to było niebezpieczne, poszukaj schronienia pod jakimś wyższym obiektem, na przykład mostem lub falochronem. Dopilnuj, by maszt i liny były odpowiednio uziemione. Ochrona w pomieszczeniach ◼ Nie zbliżaj się do okien, urządzeń elektrycznych, rur i innych metalowych sprzętów. ◼ Staraj się nie korzystać z telefonu. Gdyby jednak zaszła taka konieczność, niech rozmowa będzie jak najkrótsza. ◼ Gdy nadciąga burza, wyłącz z sieci odbiorniki radiowe i telewizyjne oraz odłącz anteny znajdujące się na zewnątrz. Odłącz też kabel od modemu komputera i wyłącz źródła prądu. Następnie trzymaj się z daleka od urządzeń elektrycznych. [Prawa własności] Na podstawie publikacji Severe Storms: Facts, Warnings and Protection. Chmury to zjawiska meteorologiczne, które uczestniczą na trzy sposoby w globalnym ociepleniu. Pierwsze badania naukowe nie dawały pewnych informacji, że klimat bardziej ociepla się z powodu dodatkowego sprzężenia zwrotnego – chmur. Jednak następne badania wskazują, że klimat staje się cieplejszy nie tylko dzięki rosnącym w astronomicznym tempie emisjom gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla, ale i coraz intensywniejszym pokrywom chmurowym. Rysunek 1. Kompozycja zdjęć z amerykańskich (GOES) i europejskich (METEOSAT) satelitów geostacjonarnych (źródło). Copyright: EUMETSAT 2016. Chmury niskie Gdyby na Ziemi istniały tylko chmury w najniższych warstwach atmosfery, to by sama planeta mocno ochładzała się. Być może energia cieplna w podczerwieni blokowana przez gazy cieplarniane antropogenicznego pochodzenia nie wzrastałyby w tak szybkim tempie jak to się dzieje dziś przy obecności dodatkowych chmur wysokich. W chmurach niskich, dokładnie w kłębiastych cumulusach i w warstwowych stratusach gromadzą się gęsto rozmieszczone kropelki wody. W dziennej porze chmury te mają znacznie silniejsze własności odbijania promieni słonecznych niż ich pochłaniania. Natomiast w nocy efekt cieplarniany jest silniejszy. Ale wówczas to promieniowanie w podczerwieni emitowane z Ziemi jest skutecznie blokowane przez gazy cieplarniane. W sumie można oszacować, że chmury niskie w dzień odbijają ok. 80-90 %, a pochłaniają 10-20 % promieni słonecznych. A w nocy przepuszczają w kosmos 20-30 % promieni w podczerwieni, a pochłaniają 70-80 %. Efekt sumaryczny dla chmur niskich jest taki, że ogólnie jest silniejsze odbijanie promieni słonecznych w dzień od pochłaniania nocnego. A więc, względem tego typu pokryw chmurowych, procesy zachodzą na korzyść ochładzania klimatu. W nieodległej przeszłości, jakieś 30-40 lat temu, z pewnością w atmosferze tworzyło się więcej chmur niskich niż wysokich. Dokładnie nie wiadomo, czy przyczyną mogło być większe wówczas zapylenie atmosfery. Emitowane na ogromną skalę związki siarki mają własności silnie odbijające promienie słoneczne, tak więc dość skutecznie chłodziły świat, zwłaszcza uprzemysłowiony w tamtych latach. Było to tzw. globalne zapylenie atmosfery. Jednak problem globalnego ocieplenia był już wówczas poruszony, ale nie było jeszcze eksperymentalnych dowodów, choć efekt cieplarniany i czułość klimatu na podwojenie koncentracji dwutlenku węgla (od początku rewolucji przemysłowej) były już dokładnie zbadane ponad 100 lat temu. Wszelkie luki naukowe, czyli niższą ilość dowodów niż dziś na rzecz antropogenicznego globalnego ocieplenia, jeszcze 15-20 lat temu, wykorzystali min. naukowcy negujący zmiany klimatu wywołane przez człowieka, tacy jak Roy Spencer i Richard Lindzen. Pierwszy był pracownikiem NASA. Zakwestionował on publicznie zgodność naukowców badających klimat co do antropogenicznego globalnego ocieplenia. Natomiast drugi jest fizykiem atmosfery i profesorem meteorologii w MIT (Massachusetts of Technology). Wcześniej napisał 7 rozdział do III raportu IPCC. Zaproponowali oni tzw. hipotezę tęczówki, według której ocieplanie klimatu miałoby mieć wpływ na to, że spadek pokrycia nieba chmurami wysokimi na rzecz niskich wpłynąłby jednocześnie na spadek ilości gazów cieplarnianych, emitowanych do atmosfery przez człowieka. Ta hipoteza została jednak obalona już ponad 10 lat temu. Dwie niezależne grupy naukowców prowadzonych przez Axela Lauera i in. 2010 oraz przez Amy’ego C. Clementa i in. 2009 podjęły analizę zmian zachmurzenia w rejonie równikowym i podzwrotnikowym, przy okazji wykorzystując obserwacje meteorologiczne z pokładów statków, pomiary satelitarne oraz modele klimatu. Wyciągnięte wnioski z obu prac były bardzo podobne: sprzężenie zwrotne mające związek z pokrywami chmur jest w tych obszarach dodatnie, co oznacza dodatkowy wzrost temperatur. Dodatkowo praca Andrew E. Desslera i in. z 2010 r. wykazała, że badania satelitarne pokazały, że sprzężenie ujemne w związku z chmurami występuje, ale bardzo nieznacznie. Efekt jest wyraźnie dodatni. Definitywnie to przekreśliło twierdzenie negacjonistów klimatycznych, że znaczne zachmurzenie może wpłynąć na zahamowanie ocieplania się planety. Rysunek 2. Rola chmur w klimacie (w uproszczeniu) - chmury wysokie (lewa część rysunku) przepuszczają większość padającego na nie promieniowania słonecznego (żółte strzałki), ale zatrzymują wypromieniowywane przez Ziemię promieniowanie podczerwone (czerwone strzałki), powodując wzrost średnich temperatur, - chmury niskie (prawa część rysunku) silnie rozpraszają promieniowanie słoneczne, powodując spadek średnich temperatur powierzchni Ziemi. (źródło) Chmury wysokie Gdyby na Ziemi istniały tylko chmury w najwyższych warstwach atmosfery, to by nasza planeta jeszcze silniej nagrzewałaby się. A energia cieplna w podczerwieni blokowana przez gazy cieplarniane emitowane przez działalność ludzką wzrastałyby w zawrotnie szybkim tempie. Na szczęście istnieją schładzające niskie chmury, które zwalniają ten przyrost globalnej temperatury i koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze i w oceanach. W wysokich chmurach, dokładnie pierzastych cirrusach, są rzadko rozmieszczone kryształki lodowe. Zarówno w dzień, jak i w nocy mają one tendencje do większego pochłaniania niż przepuszczania w kosmos promieniowania w podczerwieni wyemitowanego z Ziemi. Warto też zauważyć, że w przeciwieństwie do chmur niskich są niemal przezroczyste dla promieni słonecznych. W sumie można stwierdzić, że efekt sumaryczny dla chmur wysokich jest więc taki, że ogólnie jest silniejsze pochłanianie promieni cieplnych niż ich przepuszczanie w przestrzeń kosmiczną. Jest to właśnie zauważalne przy pomiarach dwóch warstw atmosfery ziemskiej: troposfery i stratosfery. Ta pierwsza jest coraz cieplejsza, a ta druga coraz chłodniejsza. Co dokładnie mierzą i monitorują satelity na orbitach okołoziemskich. Ogólnie rzecz ujmując, w chmurach wysokich procesy zachodzą na korzyść ocieplania klimatu. Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii pod przewodnictwem profesora Stevena Sherwooda i in., 2014 zbadali korelacje pomiędzy tworzeniem się chmur a procesami mieszania się powietrza pochodzącego z różnych warstw (pięter chmur) atmosfery. Kiedy intensywnie zaczyna woda parować z powierzchni Ziemi, jej późniejszy los jest w dużym stopniu zależny od obecności i siły prądów powietrznych, które mogą wynieść ją nawet na wysokość kilkunastu kilometrów. Jest to tak zwana głęboka konwekcja, dzięki której powstają mocno rozbudowane w pionie kłębiaste chmury, z których wydzielają się intensywne opady. W wyniku czego znaczna większość wody wraca z powrotem na powierzchnię Ziemi oraz do przylegającej do niej tak zwanej „warstwy granicznej atmosfery”. W dobie globalnego ocieplenia tworzenie się tego typu chmur, zwłaszcza w obszarach intensywnej wilgotności powietrza, jest coraz częstsze. Jednak, gdy prądy powietrzne nie są zbyt silne, wówczas sięgają tylko do wysokości kilku kilometrów, a powietrze, które jest przez nie niesione rozpływa się mieszając z ośrodkiem atmosferycznym. Ale jeśli nawet tworzą się chmury na tych wysokościach, to i tak dają bardzo słabe opady deszczu. Występuje także efekt taki, że część pary wodnej zostaje w tzw. warstwie granicznej atmosfery, a część pary wodnej unosi się wyżej. Mieszanie zapobiega powstawaniu chmur pionowych głębokokonwekcyjnych, co też sprzyja warunkom takim, w których na wysokości do 2 km jest coraz mniej chmur niskich, a jest coraz więcej na wysokości 2-8 km chmur średnich i wysokich. Ma to wpływ taki, że para wodna jest unoszona do coraz wyższych wysokości, gdzie jest coraz silniejszy efekt ogrzewający planetę. Tzn. średnie, a zwłaszcza wysokie chmury mają tendencje do silniejszego gromadzenia energii cieplnej. Natomiast w najniższych warstwach troposfery, czyli w warstwie granicznej atmosfery zachodzą procesy wysuszające ją coraz silniej. Inaczej mówiąc jest tam coraz mniej chmur, które mogłyby dawać silniejszy efekt schładzający Ziemię. Rysunek 3. Wykształcenie się głębokiej (8-16 km, zależnie od szerokości geograficznej) konwekcji oznacza, że para wodna zabierana z warstwy granicznej atmosfery (poniżej ok. 2 km) i zużywana do tworzenia chmury powraca na powierzchnię Ziemi w postaci opadów. Mieszanie może zapobiegać powstawaniu rozbudowanych w pionie chmur a w rezultacie – opadów. W efekcie w „wysuszonej” warstwie granicznej chmur ubywa a przybywa chmur na piętrach średnich i wysokich (2-8 km). (źródło) Podsumowując opisane procesy można stwierdzić krótko. Planeta Ziemia nagrzewa się coraz bardziej. Aby para wodna mogła się skondensować, tak by mogły powstać chmury w niskich warstwach atmosfery ziemskiej, potrzebuje już wyższych wysokości niż 0-2 km. A na wyższych wysokościach gdy tworzą się w końcu chmury w procesie kondensacji pary wodnej, to dają one silny efekt cieplarniany. W pracy badawczej Stevena C. Sherwooda i in. 2014, modele klimatu, które odwzorowują procesy atmosferyczne, czyli tzw. płytkie mieszanie (prawdopodobnie na pograniczu warstwy granicznej atmosfery i nad nią leżącej wyższej warstwy troposfery) odznaczają się wyższą czułością klimatyczną. A wyższa czułość klimatyczna to nic innego jak zwiększony wzrost temperatury przy powierzchni Ziemi w odpowiedzi na podwojenie koncentracji dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym. Według V raportu IPCC czułość klimatu mieści się w przedziale 1,5-4,5 stopni Celsjusza. Sherwood jednak uważa, że jeśli mieszanie powietrza będzie coraz silniej wpływać na zaburzenia rozkładu chmur na poszczególnych piętrach atmosfery, to efekt cieplarniany będzie jeszcze bardziej się nasilał potęgując globalne ocieplenie. Tak więc, ten przedział temperatur zaproponowany przez IPCC w 2014 r. raczej trzeba przesunąć zdecydowanie w prawą stronę. Według Sherwooda i jego zespołu badawczego, optymalnie czułość klimatyczna wyniesie powyżej 3°C. Chmury sięgają coraz wyżej i przesuwają się w stronę biegunów Dotychczas badania chmur i ich zmienność na poszczególnych piętrach atmosfery opierały się raczej tylko na modelowaniu numerycznym. Symulacje chmur w skali planetarnej są bardzo trudne, gdyż większość chmur często jest za mała aby mogła być lepiej zaprezentowana w modelach systemu klimatycznego Ziemi. Jednak najnowsze badania chmur ukazują nam nowe oblicze chmur, które potęgują narastanie globalnego ocieplenia. Procesy te zachodzą zarówno w pionie, jak i w poziomie troposfery. W pracy opublikowanej w Nature przez Joela R. Norrisa i in. w 2016 r., potwierdzona została zgodność badania chmur pomiędzy modelowaniem numerycznym a badaniem satelitarnym. Norris dokonał głębokiej analizy zestawów pomiarów z lat 1983-2009. I zaobserwował dokładnie ten sam przebieg dynamiki chmur w systemie klimatycznym, zarówno w symulacjach komputerowych, jak i w obliczeniach satelitarnych. To znaczy, zauważył korelacje systematycznego ogrzewania się Ziemi przerwanego dwoma większymi wybuchami wulkanicznymi. El Chichon w 1982 r. i Pinatubo w 1991 r. ze zmniejszaniem się lub zwiększaniem pokryw chmurowych. Czyli, ze zmniejszaniem się chmur w atmosferze naszej planety podczas niezaburzonego wzrostu antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych i z krótkotrwałym (najwyżej kilkuletnim) zwiększaniem się chmur podczas silnych erupcji wulkanicznych. Rysunek 4. Rejony, w których zaobserwowano zwiększanie się (kolor niebieski) i zmniejszanie (kolor brązowy) pokrywy chmurowej pomiędzy latami osiemdziesiątymi a pierwszą dekadą XXI wieku. Na górnym panelu wyniki pomiarów satelitarnych a na dolnym - modelowania klimatu. (Joel R. Norris i in., 2016) Na Ziemi nastąpiła w pewnym sensie roszada rozkładu chmur. Tam gdzie powinny być, nie ma ich. I na odwrót. Obecnie jest zauważalny drastyczny spadek ilości chmur nad oceanami w szerokościach umiarkowanych, zwłaszcza nad północnym Atlantykiem oraz w części południowo-wschodniej Oceanu Indyjskiego pomiędzy Australią a Archipelagiem Malajskim. Natomiast przyrost liczby chmur nastąpił w w wielu obszarach międzyzwrotnikowych, zwłaszcza w części północno-zachodniej Oceanu Spokojnego pomiędzy Archipelagiem Malajskim a tropikalną Wschodnią Azją oraz na wyższych szerokościach geograficznych, od borealnych do polarnych. Ten trend będzie utrzymywał się pod warunkiem, że nie nastąpią jakieś potężne erupcje wulkaniczne. Na coraz cieplejszej Ziemi satelity zaobserwowały (zgodnie z modelami numerycznymi) coraz częstsze wędrówki niżów atmosferycznych z szerokości geograficznych klimatu umiarkowanego ku szerokościom polarnym. Wraz z napływem niskich kłębiastych i warstwowych chmur masy powietrza atmosferycznego niosą z sobą ku biegunom również ogromne ilości pary wodnej. W Arktyce para wodna kondensując przekazuje jej lodom ogromną ilość cieplnej energii utajonej. Tak więc, chmury coraz bardziej przyczyniają się do topnienia lodu arktycznego, co jest w 2015 roku nowym odkryciem naukowym. Satelity również zanotowały (zgodnie z modelami numerycznymi) coraz większy przyrost liczby chmur na najwyższych wysokościach troposfery. Norris ze swym zespołem badawczym zauważył, że im wyżej chmury znajdują się, tym coraz grubsza robi się izolacja cieplna przepuszczająca coraz mniej energii cieplnej w podczerwieni. Czułość klimatu, tak jak 2 lata temu u Sherwooda i in. 2014, wyraźnie wskazuje na liczbę 3 stopni Celsjusza w odpowiedzi na podwojenie koncentracji dwutlenku węgla. W dzisiejszych czasach coraz mocniej zaburzony rozkład chmur, związany z przemieszczaniem się ich ku biegunom i najwyższym warstwom troposfery, ma bezpośredni wpływ na coraz większy wzrost temperatury przy powierzchni Ziemi na wszystkich szerokościach geograficznych oraz pośredni wpływ na poszerzanie się stref subtropikalnych związanych z występowaniem coraz uciążliwszych susz. Już dziś najbardziej ekstremalnie te zjawiska zachodzą pośród mieszkańców Bliskiego Wschodu, Afryki Północnej i Afryki Południowej czy Kalifornii. Wszystkie te rejony coraz mocniej są dotknięte niedoborami wody i degradacją terenów uprawnych. Sztuczne chmury. Sztuczne chmury to nic innego jak smugi kondensacyjne, które za sobą zostawiają samoloty na dużych wysokościach. Często pojawiają się też tam, gdzie nigdzie nie powstałyby naturalne chmury. Sumarycznie smugi kondensacyjne zwiększają pokrywę chmur wysokich. I to aż o ok. 11 % (Ulrike Burkhardt i Bernd Karcher, 2011). Gdy sztuczne chmury zleją się z naturalnymi trudno je później odróżnić (John Seifeld, 1998). Zdjęcie. Utrzymujące się smugi kondensacyjne. Zdjęcie zamieszczamy dzięki uprzejmości NASA. Podobnie jak naturalne pierzaste chmury, sztuczne chmury, zarówno odbijają promienie słoneczne w kosmos (efekt schładzający), jak i pochłaniają promienie ziemskie (efekt ogrzewający). I tu zdecydowanie przeważa efekt ocieplający. Tak więc, chmury pochodzenia lotniczego mają znaczący wpływ na pogłębienie się wymuszenia radiacyjnego w całkowitym bilansie energetycznym Ziemi. Wynosi ono 37,5 mW/m2 (Ulrike Burkhardt i Bernd Karcher, 2011). Nie jest to tak dużo, ale jednak. W porównaniu: Według V raportu IPCC, tylko w 2011 r. wymuszenie radiacyjne mające związek z ludzką działalnością (emisje gazów cieplarnianych, emisje aerozoli, zmiany użytkowania terenu) wyniosło ok. 2290 mW/m2. W ocieplającym się świecie chmury są coraz wyżej, zarówno obu biegunów, jak i najwyższych warstw troposfery. Sumarycznie spada ich liczba w całym systemie klimatycznym. Można sobie wyobrazić, co się będzie działo, gdy para wodna będzie chciała wznieść się jeszcze wyżej. Może nastąpić maksymalne rozregulowanie systemu klimatycznego. Dopóki jednak istnieje para wodna, dopóty istnieją chmury i życie na Ziemi. Jaki będzie efekt chłodzący czy ogrzewający klimat to zależy od rodzaju chmury i jej wysokości od powierzchni Ziemi oraz od ilości i jakości aerozolu w atmosferze jako jąder kondensacji inicjujących powstawanie nie tylko wspomnianych chmur, ale różnej wielkości kropelek wody i kryształków lodu, z których są opady deszczu oraz śniegu i chmur, takich jak cumulusy i stratocumulusy, i opadów atmosferycznych, zwłaszcza deszczu, powstaje nad oceanami. Tam właśnie najwięcej występuje pary wodnej, która obficie paruje z największych zbiorników wodnych na Ziemi. Tam też jest największe zachmurzenie dzięki również obfitej ilości aerozoli takich kryształki soli z rozbryzgów fal morskich, dimetylek siarczku (DMS) z emisji glonów czy nawet rozprzestrzeniająca się międzykontynentalnie krzemionka, czyli kwarc z ziarenek piasku i pyłu pustynnego, a nawet pyłki wszystkie aerozole są jądrami kondensacji do powstawania różnorodnych chmur. To właśnie tam przeważają jeszcze chmury niskie nad wysokimi. Choć w strefach wysokiego ciśnienia atmosferycznego i wiejących antypasatów na szerokościach geograficznych zwrotnika raka i koziorożca niebo jest z reguły czyste. Inaczej jest na szerokościach okołorównikowych, w strefie niskiego ciśnienia atmosferycznego, gdzie wieją pasaty, w tak zwanej strefie konwergencji międzytropikalnej, czyli największej konwekcji burzowo-deszczowej na Ziemi, gdzie jest najwięcej pary wodnej skraplającej się w niskich chmurach cumulonimbusach, przynoszących tam obfite deszcze zenitalne. W ocieplającym się świecie znacznie mniej powstaje chmur i opadów atmosferycznych nad lądami i dużymi wyspami, zwłaszcza wewnątrz ich z dala od wybrzeży oceanicznych i morskich oraz dużych rzek i jezior. Ale jednak i tam jest dużo pary wodnej w atmosferze, która koncentruje się przede wszystkim tuż przy powierzchni Ziemi. Im większe ocieplenie klimatu powoduje wzrost koncentracji gazów cieplarnianych takich jak dwutlenek węgla i metan, tym większa staje się też koncentracja wspomnianej pary wodnej. Rys. Sprzężenie zwrotne chmur (albedo). Jednak coraz cieplejsza atmosfera nad lądami i dużymi wyspami sprawia, że nad nimi powstaje coraz mniej chmur niskich, z jednej strony typowo opadowych, a z drugiej strony ochładzających klimat Ziemi poprzez większe odbijanie promieni słonecznych od jasnych wierzchołków chmur niskich (ujemne sprzężenie zwrotne chmury) niż ich pochłanianie czy też przepuszczanie ku powierzchni Ziemi. Za to coraz więcej powstaje chmur wysokich, które więcej przepuszczają promieni słonecznych ku powierzchni naszej planety, a mniej ich pochłaniają czy też odbijają z powrotem w kosmos (dodatnie sprzężenie zwrotne chmury). Duży udział wzmacniający ocieplenie klimatu nad lądami mają fale promieniowania podczerwonego emitowane przez powierzchnię naszej Ziemi i skutecznie wychwytywaną nie tylko przez gazy cieplarniane, ale i też przez chmury wysokie. W pewnym sensie chmury wysokie jak cirrusy powstają też w sztuczny sposób ze smug kondensacyjnych, które tworzą się w wyniku wydzielania z dysz samolotowych spalin wymieszanych z para wodną, która na wysokości granicznej troposfery ze stratosferą sublimuje w kryształki lodu. Jednak pomimo tego, że zmniejsza się liczba chmur niskich kosztem wysokich i w ogóle pod wpływem dalszego wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi zmniejsza się liczba chmur, to póki co na razie chmury niskie wywierają duży większy wpływ niż wysokie i w większym zakresie przyczyniają się sumarycznie do większego ochłodzenia klimatu. A całościowo planeta jest pokryta 2/3 chmurami. Ale to nie będzie trwało wiecznie. Wraz z coraz wyższym wzrostem temperatury globalnej zacznie ubywać chmur w atmosferze Ziemi. Efekt chłodzący nad lądami i wyspami zawdzięczamy w dużej mierze aerozolom antropogenicznym jak związki siarki czy azotu, i to znacznie większy od aerozoli naturalnych tych samych związków wydobywanych ze sporadycznie wybuchających wulkanów. Ale w obu przypadkach efekt ocieplający dają cząstki niespalonego węgla jak sadza. Podobnie wraz dwutlenkiem węgla sadza intensywnie zalega nad obszarami gdzie powstają pożary, zarówno powstałe naturalne, jak i wywołane przez człowieka, celowo lub nieświadomie. I to jednak jest znacznie większy efekt ocieplający. Nie tylko nad oceanami, ale i również nad lądami i wyspami występują aerozole jak piasek czy pył pustynny oraz pyłki roślin. Być może też rozprzestrzeniają się aerozole typowo morskie jak wspomniane wcześniej kryształki soli z rozbryzgów fal morskich czy też DMS z emisji glonów tworzących plankton oceaniczny. Ale mimo wszystko aerozole antropogeniczne mają bardzo znaczący wpływ w ochładzaniu klimatu. Gdybyśmy dziś hipotetycznie wyzerowali emisje gazów cieplarnianych, to jednocześnie wyeliminowalibyśmy aerozole, co zwiększyłoby wzrost temperatury globalnej o być może 0,2-0,3 stopnia Celsjusza, a do końca wieku jeszcze nawet o 0,8-1,0 stopnia Celsjusza. Tak więc, mamy problem. Badania nad symulacjami modeli klimatycznych trwają. Czy przełożyłoby się to na rzeczywistość? Trudno powiedzieć. W każdym razie, generalnie aerozole, czy to naturalne czy to antropogeniczne są tak zwanymi jądrami kondensacji, na których powstają mniejsze czy większe kropelki deszczowe czy też kryształki lodu, z których są opady śniegu czy gradu. Aerozole te wzmacniają powstawanie chmur, które bez nich znacznie wolniej by powstawały. Jest to tak zwany efekt aerozolowy pośredni. Ale również aerozole mają swoje właściwości chłodzące klimat (oprócz sadzy) bez inicjacji chmur. Jest to tak zwany efekt aerozolowy bezpośredni. Wracając jednak do chmur, mniejsze kropelki deszczu w dużej ilości mają tendencje do większego odbijania promieni słonecznych w efekcie albedo a zarazem wydłużenia życia danej chmury, ponieważ mają bardzo jasną powierzchnię. Z kolei większe kropelki w małej ilości mniej odbijają promieni słonecznych i gdy łączą się one w coraz większe krople, stają się one coraz cięższe i pokonują grawitację i opór powietrza, a następnie opadają z chmur w kierunku powierzchni Ziemi. Im silniejszy jest ten proces, tym życie chmury staje się coraz krótsze. No i tu zachodzi dziwny paradoks. Małe kropelki deszczu, które słabo się łączą z sobą wydłużając życie chmury i powodując większe albedo, przyczyniają się z jednej strony do ochłodzenia klimatu, a z drugiej strony do zmniejszenia opadów deszczu czy śniegu przynoszących wpływ na wiele regionalnych stref klimatycznych w postaci występowania większych susz, upałów czy nawet pożarów. Ale duże kropelki, które silniej się łączą z sobą skracając życie chmury i powodując mniejsze albedo, przyczyniają się z jednej strony do ocieplenia klimatu, a z drugiej strony do zwiększenia opadów deszczu czy śniegu przynoszących wpływ na wiele regionalnych stref klimatycznych w postaci występowania większych powodzi czy też burz takich jak huragany, tajfuny i cyklony. To wszystko jest naprawdę bardzo skomplikowane. Przy kontynuacji scenariusza emisji biznes jak zwykle, do końca wieku wraz większym wzrostem temperatury globalnej jest przewidywany większy wzrost pary wodnej w atmosferze, oczywiście z wyższymi koncentracjami dwutlenku węgla, metanu czy podtlenku azotu, w którym modele klimatyczne wskazują wyraźnie, że nad oceanami będzie jeszcze więcej opadów deszczu, a nad lądami i wyspami będzie mniej. Sumarycznie na Ziemi jednak, ponieważ oceany zawierają 71 % powierzchni, będzie więcej dni deszczowych niż bezdeszczowych pod koniec wieku. Jak się nazywa chmura przy powieszhni ziemi Myślę że to po prostu mgła Chmura przy powierzchni ziemi -MGŁA Autorem poklatkowego nagrania jest Taylor Vonfeldt. Widzimy na nim, jak błyskawice rozpoczynają się blisko powierzchni ziemi. Następnie przemieszczają się ku chmurom i to tam ulegają rozgałęzieniom. Powoduje to, że wyładowania wyglądają całkiem odwrotnie od tych, jakie możemy regularnie widzieć w czasie wiosennych oraz letnich Zima wraca do Polski. "To dopiero początek"Jak powstają wyładowania oddolne?Szacuje się, że 90 proc. wszystkich wyładowań atmosferycznych to błyskawice międzychmurowe, a zaledwie 10 proc. dociera do powierzchni ziemi. Pioruny oddolne (ziemia-chmura), stanowią jeszcze mniejszy odsetek. Portal twojapogoda wskazuje, że jest to tylko 1 proc. Powoduje to, że są to zjawiska słabo zbadane, aczkolwiek naukowcy mają teorie dotyczące ich Niebezpieczna sytuacja w Hiszpanii. Kobieta przewrócona przez tornadoWyładowania oddolne powodować ma działalność człowieka, gdyż formują się one w pobliżu wysokich budynków, wież, turbin wiatrowych bądź masztów telekomunikacyjnych. Na tych konstrukcjach w czasie burz powstaje intensywne pole elektryczne. Jeżeli jest mocno zniekształcone, może dojść do błyskawicy mającej swoje źródło bliżej powierzchni ziemi niż podstawy chmur. Najczęściej te pioruny przenoszą dodatni ładunek elektryczny, rzadziej Naukowcy odkryli megabłyskawice. Długie jak z Gdańska do Budapesztu. "Wyjątkowe" [ZDJĘCIA]Źródło: Onet/Youtube/Twitter/Łowcyburz/TwojapogodaData utworzenia: 31 marca 2022, 09:39Chcesz, żebyśmy opisali Twoją historię albo zajęli się jakimś problemem? Masz ciekawy temat? Napisz do nas! Listy od czytelników już wielokrotnie nas zainspirowały, a na ich podstawie powstały liczne teksty. Wiele listów publikujemy w całości. Wszystkie znajdziecie tutaj.

chmura przy powierzchni ziemi