fyzická geografie

smog
největší koncentrace škodlivin se vyskytují při inverzích → objem vzduchu se škodlivinami se ochlazuje při výstupu adiabaticky, ale teplota okolní atmosféry s výškou roste – výstup tak brzy ustává → škodliviny se tak rozptylují v nižších vrstvách a jejich koncentrace je vysoká
přízemní inverze – rozptyl škodlivin v inverzní vrstvě (těžký smog nebo vysoce toxická mlha) – při delším trvání zdravotní problémy popř. úmrtí
výšková inverze (oblast Los Angeles) – škodliviny se hromadí ve spodní vrstvě chladnějšího vzduchu, vertikálnímu promíchávání brání vrstva inverze nad ním
pro velké koncentrace škodlivin je příznivé stabilní zvrstvení vzduchu (teplota adiabaticky klesá s výškou rychleji než v okolní atmosféře) – nad městy vzniká „znečištěná kopule“
Obr. E4.7/92 - SS
Klimatické efekty znečištění měst
městské znečištěné ovzduší snižuje dohlednost a osvětlení (smogem až 10 % v létě a 20 % v zimě)
UV- záření pohlcováno ozonem ve smogu (snížení rizika rakoviny kůže, zvýšení virové a bakteriální aktivity)
častější zimní mlhy ve městech než ve volné krajině (mlha je zesilována aerosoly a částicemi)
města – zvýšené množství oblaků a srážek (intenzifikace konvekce lidskou činností)
Kyselá depozice
kyselý déšť – srážky, které mají v důsledku antropogenního znečišťování ovzduší výrazně zvýšenou kyselost, vyjádřenou pomocí pH (čistá voda pH = 7, srážky pH = 5-6, kyselé deště pH = 3-4)
SO2 a NO2 ve vzduchu reagují s kyslíkem a vodou za přítomnosti slunečního záření a prachových částic → vytváří aerosoly, které jako kondenzační jádra „okyselují“ vodní kapičky nebo krystalky ledu
výsledkem kyselé depozice je acidifikace jezer a řek, poškození půdy (ztráta živin), škody na historických objektech aj.
suchá depozice – kyselé prachové částice na povrchu (při zvlhčení kapkami deště nebo mlhy způsobují kyselost vody)
vliv kyselé depozice záleží na schopnosti půdního nebo vodního povrchu absorbovat a neutralizovat kyselost
četné dopady kyselé depozice na ekosystémy v Evropě a Severní Americe (zvýšená úmrtnost ryb v kanadských jezerech, poškození lesů ve střední Evropě)
Literatura:
Netopil, R. a kol. (1984): Fyzická geografie I. SPN, Praha. Kap. 2.3.5: s. 65-75.
Strahler, A., Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York. Kap. 4: Atmospheric Moisture and Precipitation, s. 77-103.
FG
- -

Větry a globální cirkulace atmosféry
Atmosférický tlak
tlak p – síla F rovnoměrně spojitě rozložená, působící kolmo na rovinnou plochu, dělená velikostí této plochy S, tedy p = F.S-1 [Pa = N.m-2]
atmosférický (barometrický) tlak – tlak atmosféry na všechna tělesa v ovzduší a na zemský povrch bez zřetele na orientaci stěn tělesa, který se rovná hmotnosti vzduchového sloupce nacházejícího se nad nimi [hPa = mbar]
normální barometrický tlak 1013,2 hPa (760 Torrů)
Měření tlaku
rtuťový tlakoměr (barometr) – přístroj pro měření tlaku vzduchu
tlak působí na rtuť v nádobě, která je vytlačena do trubice, v níž je vakuum (původně mm Hg)
malá mezidenní kolísání tlaku – největší změny při putujících tlakových útvarech
Obr. 5.2/108 – SS
Změna tlaku vzduchu s výškou
pokles tlaku vzduchu s výškou, v nižších výškách velmi prudký, ve vyšších výškách pomalejší, tj. menší změna výšky v troposféře znamená významnou změnu tlaku
vliv poklesu tlaku s výškou na člověka – kyslík se dostává do plicních tkání pomaleji, zkrácení dechu a únava (kolem 3000 m a výše)
Obr. 5.3/108 – SS
Větry a tlakové gradienty
vítr – horizontální složka proudění vzduchu
charakteristiky větru:
směr větru – směr, odkud vítr vane (např. západní vítr – vane od západu k východu); měřen větrnou směrovkou (staví se proti větru)
Obr. 5.4/109 – SS
rychlost větru (m.s-1, km.h-1) – měřen anemometrem (počet otáček Robinsonova kříže je proporcionální rychlosti větru)
vítr je vyvolán tlakovými rozdíly mezi dvěma místy a směřuje z oblasti vyššího tlaku vzduchu do oblasti nižšího tlaku vzduchu (tj. ve směru síly horizontálního tlakového gradientu)
Obr. 5.5/109 – SS
izobary – čáry spojující místa se stejnou hodnotou tlaku vzduchu
charakteristické tlakové útvary:
tlaková výše (anticyklona) – uzavřené koncentricky uspořádané izobary s nejvyšším tlakem uprostřed
tlaková níže (cyklona) – uzavřené koncentricky uspořádané izobary s nejnižším tlakem uprostřed
hřeben vysokého tlaku – pásmo vyššího tlaku vybíhající z tlakové výše nebo oddělujíci dvě tlakové níže, nejvyšší tlak v ose hřebenu
brázda nízkého tlaku – pásmo nižšího tlaku vybíhající z tlakové níže nebo oddělujíci dvě tlakové výše, nejnižší tlak v ose brázdy
barické sedlo – část barického pole mezi dvěma protilehlými tlakovými výšemi a nížemi, příp. mezi dvěma hřebeny a brázdami
Obr. 2.31/79 – Netopil: Fyzická geografie I
tlakové rozdíly jsou podmíněny nestejným zahříváním povrchu → teplotní diference → teplý vzduch má menší hustotu (nízký tlak) než studený (vysoký tlak)
Brízová cirkulace
pobřežní vánky (brízy) vanou mezi mořem a pobřežím v létě jako důsledek nestejnoměrného zahřívání vody a souše, měnícími směr tlakového gradientu
mořský vánek – odpoledne vane chladnější vzduch z moře na pevninu
pevninský vánek – vane v noci z pevniny na moře
Obr. 5.6/110 – SS
Coriolisova síla a vítr
pro větší větrné systémy se směr pohybu odchyluje od směru horizontálního tlakového gradientu díky Coriolisově síle
Coriolisova síla, plynoucí z rotace Země, způsobuje na severní polokouli stáčení pohybujících se těles doprava, na jižní polokouli doleva (od směru pohybu) – je nulová na rovníku a roste s rostoucí zeměpisnou šířkou
vliv na proudění vzduchu a pohyb mořských proudů
Obr. 5.7/110 – SS
Cyklony a anticyklony
proudění vzduchu je ovlivňováno následujícími sílami:
sílou horizontálního tlakového gradientu
Coriolisovou sílou
sílou tření – proti směru pohybu
odstředivou sílou – při pohybu po křivočaré trajektorii
jejich působením se vzduch pohybuje na stranu nižšího tlaku vzduchu a je odchýlen o určitý úhel od směru horizontálního tlakového gradientu
Obr. 5.9/112 – SS
cyklona (oblast nízkého tlaku vzduchu) – vzduch natéká proti směru ručiček hodinových dovnitř a v centru vystupuje nahoru (oblačno, deštivo)
anticyklona (oblast vysokého tlaku vzduchu) – vzduch klesá v centru a vytéká po směru ručiček hodinových ven (jasné počasí)
cyklony a anticyklony mají rozměry stovek až tisíců km, mohou být stacionární nebo pohyblivé
Proudění na ideální Zemi
ideální Země – homogenní povrch, bez sezónních změn
Obr. 5.10/113 – SS

Hadleyho buňka – zahřátý vzduch vystupuje na rovníku, odtéká k pólům a klesá asi na 30ş z.š.
tropická zóna konvergence – pásmo nízkého tlaku vzduchu, kde se střetávají pasáty obou polokoulí (pásmo rovníkových tišin)
subtropické pásmo vysokého tlaku vzduchu – sestupné pohyby, 2-4 velké a stabilní anticyklony, slabé větry, časté bezvětří – tzv. koňské šířky (převoz koní z Nového Skotska do Západní Indie)
ze subtropického pásma vysokého tlaku vzduchu vytékají větry směrem k rovníku (pasáty – severovýchodní resp. jihovýchodní větry) a směrem k pólům (jihozápadní resp. severozápadní větry)
pásmo 30-60ş z.š. má složitější cirkulaci – vpády studeného a suchého vzduchu z vyšších šířek (polární fronta) – proměnlivost tlaku a větrů (v průměru převládá západní proudění)
na pólech vysoký tlak v důsledku stále studeného vzduchu – převažuje východní proudění (v Arktidě toto proudění často narušováno)
Globální větrné a tlakové poměry
mapy tlaku vzduchu redukovaného na hladinu moře pro leden a červenec (H – anticyklona, L – cyklona)
Obr. 5.11/114-115 - SS
Subtropické pásmo vysokého tlaku vzduchu
na jižní polokouli nad oceány tři velké oblasti vysokého tlaku vzduchu po celý rok, v červenci další nad Austrálií (ochlazení pevniny)
na severní polokouli dvě velké anticyklony nad oceány – Azorská nad Atlantským a Havajská nad Tichým oceánem, zesilují od ledna k červenci a posunují se více k severu
Obr. 5.12/116 – SS
východní část anticyklon sušší (intenzivnější subsidence), západní vlhčí (slabší subsidence, vzduch putující nad oceány se sytí vlhkostí)
Tropická zóna konvergence (TZK) a monzunová cirkulace
TZK se meridionálně posunuje až o 40 šířkových stupňů během roku
v oblasti Asie je zimní sibiřská anticyklona vystřídání letní iránskou níží, což má vliv na vznik monzunů:
zimní monzun – přívod suchého a chladnějšího vzduchu ze severu
letní monzun – teplý a vlhký vzduch z Indického oceánu jde na sever a severozápad do Asie (velké srážky v jihovýchodní Asii)
Obr. 5.13/117 – SS
Proudění a tlak ve vyšších šířkách
výrazné rozdíly v rozložení pevnin a oceánů na obou polokoulích ovlivňují tvorbu tlakových center
na severní polokouli v zimě nad pevninou Sibiřská a Kanadská anticyklona (chladný vzduch k jihu), nad oceány Islanská a Aleutská níže spíše jako oblasti v průměru nižšího tlaku vzduchu
na severní polokouli v létě nižší tlak na kontinentech, výrazná Asijská níže, Azorská a Havajská výše
na jižní polokouli díky výrazné anticykloně nad Antarktidou, obklopené pásmem nižšího tlaku, výrazná západní cirkulace
Lokální větry
místní větry – účinek výrazného reliéfu na všeobecnou cirkulaci atmosféry:
fén (föhn) – suchý, teplý, padavý vítr vanoucí na závětrné straně horských překážek (princip viz 4.5.2); pól fénů – povodí řeky Rioni (Gruzie) – 114 dnů s fénem za rok; za 24 hodin rozpustí více sněhu než sluneční záření za 14 dnů; chinook (polykač sněhu) – východní svahy Skalnatých hor v Kanadě a USA, rychlé tání sněhu (vzestup teploty o 20 şC za 7 minut)
bóra – přetékání studeného vzduchu přes horské překážky lemující pobřeží, nejdříve se hromadí, pak přetéká průsmyky a sedly, prudký pokles teploty (podtéká pod relativně teplý vzduch – vlnobití), výskyt: pobřeží Jadranu, oblast Novorosijska, Nová Země, Bajkal, místní názvy: údolí Rhôny - mistral
místní cirkulační systémy – rozdíly v energetické bilanci aktivního povrchu (změny fyzikálních vlastností AP, utváření reliéfu), změna orientace mezi dnem a nocí, vzhledem k rozměru a malé rychlosti se projevuje uchylující síla zemské rotace méně – vzduch protíná izobary (izohypsy):
horské a údolní větry (součást podélné cirkulace v údolích) – během dne stoupá zahřátý vzduch údolími nahoru (údolní vítr), v noci tudy naopak stéká studený vzduch (horský vítr); kombinují se s příčnou cirkulací v údolích na svazích (ve dne výstup vzduchu po zahřátých svazích nahoru, v noci stékání ochlazeného vzduchu)
katabatické větry – studený vzduch stéká gravitací z vyšších poloh do nižších (např. ledovcový vítr)
Obr. 2.42/92 – FG
Větry ve výšce
Obr. 5.16/119 – SS
geostrofický vítr (neprojevuje se vliv tření o zemský povrch) – pohyb vzduchu ve směru izohyps
Globální cirkulace ve vyšších vrstvách atmosféry
Obr. 5.17/120 – SS
proudění ve vyšších vrstvách troposféry:
západní větry od asi 25ş z.š. k pólům, kde vytváří cirkumpolární cirkulaci kolem polárních níží
tropické pásmo vysokého tlaku vzduchu mezi 15-20ş s.š. a j.š.
východní větry mezi oběma tropickými pásy vysokého tlaku
Rossbyho vlny
Obr. 5.18/120 – SS
- Rossbyho vlny – vlny vznikající v západním výškovém proudění na severní polokouli na styku chladného polárního a teplého tropického vzduchu
„Jet streamy“ (trysková proudění)
jet stream – úzké zóny ve vyšších vrstvách atmosféry, kde proudění dosahuje velmi vysoké rychlosti (při velkých teplotních gradientech), maximální rychlost klesá od centra k okrajům:
polární jet stream – mezi 35-65ş z.š. obou polokoulí mezi chladným polárním a teplým tropickým vzduchem (okraj Rossbyho vln) ve výšce 10-12 km s rychlostmi 350-450 km.h-1
subtropický jet stream – při tropopauze nad Hadleyho buňkou (teplotní kontrast na okraji buňky) s rychlostmi 345-395 km.h-1
tropický jet stream – směřuje z východu na západ, jen v létě, omezen na jihovýchodní Asii, Indii a Afriku
Obr. 5.19-5.20/121 – SS
Mořské proudy
mořský proud – stálý převážně horizontální tok oceánské vody
mořské proudy zajišťují přenos tepla mezi nízkými a vysokými šířkami a dělí se na:
povrchové proudy – působením větrů
hluboké proudy – změny v teplotě a hustotě vody
Povrchové proudy
vznikají působením větrů, kdy pohybová energie je vodě předávána třením
působením Coriolisovy síly je jejich směr odchýlen asi o 45ş od řídícího větru
proudy nesoucí teplou vodu ve směru k pólům jsou studené proudy a nesoucí chladnou vodu směrem k rovníku jsou teplé proudy
Obr. 5.22/123 – SS
kolem 20-30ş z.š. jsou centra proudových koloběhů vázaná na subtropické anticyklony
v rovníkové oblasti tekou na západ → při pevnině se stáčí k pólům (teplé proudy – např. Golfský proud, Kuro-šio) → v zóně západních větrů se stáčí na východ → při pevnině se stáčí k rovníku (studené proudy – např. Humboldtův proud), často doprovázeny výstupem nižších chladnějších vod (upwelling)
klimatický vliv mořských proudů – oteplování západních pobřeží (např. Severoatlanstký proud v Evropě) a ochlazování východních pobřeží pevnin
5.6.1.1 ENSO
ENSO = El Nińo – Southern Oscillation (Jižní Oscilace) – interval 2-7 roků:
oceánská složka
El Nińo (Ježíšek) – každoroční rovníkový protiproud podél peruánského pobřeží k jihu v létě
studená fáze ENSO (La Nińa): teplé vody v západním Pacifiku, studené ve východním (Humboldtův proud + upwelling, výrazná pasátová cirkulace)
teplá fáze ENSO (El Nińo): teplá anomálie povrchových vod v Tichém oceánu šířící se od jihoamerického pobřeží na západ, která se spojí s teplou anomálií vznikající v oblasti datové hranice (zeslabení upwellingu a pasátové cirkulace)
atmosférická složka
index Jižní oscilace – rozdíl přízemního tlaku vzduchu mezi Tahiti ve Francouzské Polynésii a Darwinem v Austrálii – charakterizuje intenzitu pasátové cirkulace
Walkerova cirkulace – charakterizuje cirkulaci podél rovníku ve vertikálním řezu
studená fáze ENSO: intenzivní pasáty, cirkulační buňka s konvekcí nad Austrálií (srážky)
teplá fáze ENSO: oslabení pasátů, přesun oblasti intenzivní konvekce nad střední část Tichého oceánu (Austrálie – subsidence vzduchu, sucho)
dopady ENSO (např. teplota vzduchu, telekonekce, srážky a povodně, rybolov)
Hlubokooceánské proudy a termohalinní cirkulace
hlubokooceánské proudy zajišťují pomalou výměnu vody mezi jednotlivými vrstvami v oceánu – jsou generovány pomalým poklesem povrchové vody s vyšší hustotou
s nimi jsou spojeny široké a pomalé povrchové proudy
termohalinní cirkulace – závisí na teplotě a slanosti vody v severním Atlantiku
teplá voda má menší hustotu než studená, proto se povrchová voda nemíchá s chladnější vodou pod ní
Obr. 5.25/127 – SS
vysvětlení procesu:
bod A: teplá povrchová voda pomalu postupuje na sever, výpar – voda se stává slanější a hustší
bod B: voda se dostala do severního Atlantiku a odevzdala teplo atmosféře, je dostatečně hustá, aby mohla klesat do hloubky
bod C: chladná a hustá voda se dostává dolní vrstvou do Jižního ledového oceánu (tzv. atlantský přenosový pás)
cirkulace se uzavírá prouděním v tichooceánském přenosovém pásu
termohalinní cirkulací se dostává do oceánských hlubin voda bohatá CO2 – součást uhlíkového cyklu (vázání C z atmosféry)
termohalinní cirkulace by mohla být zastavena přívodem většího množství sladké vody do severního Atlantiku (pokles hustoty) – možnost náhlých klimatických změn

Meridionální transport tepla a vláhy
transport tepla a vláhy z rovníkových a tropických oblastí se uskutečňuje prostřednictvím globální cirkulace a mořských proudů
Obr. 5.26/128 – SS
Hadleyho buňka jako „tepelná pumpa“: proudění k rovníku transportuje latentní teplo, které je pak součástí přenosu tepla ve výšce od rovníku do subtropů, kde může divergovat v anticyklonách do vyšších šířek (může se obohacovat latentním teplem při výparu)
termohalinní cirkulace je důležitá z hlediska transportu teplejší vody do severního Atlantiku – část tohoto tepla přenášena západním prouděním nad Evropu
Literatura:
Netopil, R. a kol. (1984): Fyzická geografie I. SPN, Praha. Kap. 2.3.7-2.3.8.3: s. 75-93; kap. 3.10.7, s. 254-259.
Strahler, A., Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York. Kap. 5: Winds and Global Circulation, s. 107-131.
FG
- -

SystémY počasí
počasí – okamžitý stav atmosféry (ve vrstvě od zemského povrchu po tropopauzu), charakterizované souborem meteorologických prvků (např. teplota, tlak a vlhkost vzduchu, oblačnost) a meteorologických jevů (např. rosa, bouřka, mlha) v daném místě – velká časová a prostorová proměnlivost počasí
povětrnost – ráz počasí během několika dnů
Putující cyklony a anticyklony
putující cyklony a anticyklony jsou zdrojem změn počasí
cyklony: výstup vzduchu – hustá vrstevnatá oblaka – déšť nebo sníh → cyklonální srážky
cyklonální bouře – velký tlakový gradient, silný výstup vzduchu – silný vítr, velký déšť nebo sněžení
putující cyklony lze dělit na:
frontální cyklony mírných a polárních šířek – od slabých po cyklonální bouře
tropické cyklony tropického nebo subtropického pásma – od mírných po destruktivní
anticyklony: sestupné pohyby, jasné počasí (někdy kumuly), v centru slabé a proměnlivé větry
putující anticyklony ve středních šířkách
Vzduchové hmoty
vzduchová hmota - velký objem vzduchu (horizontálně tisíce km, vertikálně po tropopauzu) s téměř jednotnými charakteristikami teploty a vlhkosti vzduchu
typické vlastnosti získávají při stagnaci nebo pomalém pohybu vzduchu v oblastech svého vzniku
při přemisťování do jiné oblasti (vliv tlakového gradientu) mění vzduchová hmota své vlastnosti – transformace
dělení vzduchových hmot podle zeměpisné šířky (geografické typy vzduchových hmot):
Vzduchová hmota
Symbol
Oblast vzniku
Arktická
A
Severní ledový oceán a přilehlá pevnina
Antarktická
AA
Antarktida
Polární
P
kontinenty a oceány, 50-60ş z.š.
Tropická
T
kontinenty a oceány, 20-35ş z.š.
Ekvatoriální
E
oceány blízko rovníku
dělení vzduchových hmot podle typu aktivního povrchu, nad nímž vznikají: mořské (m) – nad oceány a kontinentální (c) – nad pevninou

Obr. 6.1/136 – SS
dělení vzduchových hmot podle termodynamického hlediska:
teplé – při přemisťování do dané oblasti se ochlazují, přinášejí oteplení, stabilní zvrstvení nebo inverze
studené - při přemisťování do dané oblasti se oteplují, přinášejí ochlazení, labilní zvrstvení
neutrální – v dané oblasti si po několik dnů zachovávají své základní vlastnosti
Studená, teplá a oklusní fronta
fronta – ostře vyjádřená hranice oddělující jednu vzduchovou hmotu od druhé
pohybuje-li se jedna vzduchová hmota do druhé, fronta svírá malý úhel s povrchem
Obr. 6.3/138 – SS + 2.49/55 + 2.50/56 z Netopil: Fyzická geografie I
studená fronta – klín postupujícího studeného vzduchu, vynucený výstup vzduchu – cumulonimby Cb, bouřky, přeháňky
Obr. 6.4/138 – SS + 2.47/98 – Netopil: Fyzická geografie I
teplá fronta – teplý vzduch se pohybuje na stranu studeného a vystupuje po jeho klínu se vznikem oblaků nimbostratus Ns, altostratus As a cirrostratus Cs, z nichž (Ns, As) mohou vypadávat trvalé srážky
Obr. 6.5/139 – SS + 2.52/101 – Netopil: Fyzická geografie I
okluzní fronta – studená fronta postupuje rychleji než teplá, takže při povrchu se po určité době mohou střetnout dvě studené vzduchové hmoty – která postupovala za studenou (SV1) a ustupovala před teplou frontou (SV2):
teplá okluzní fronta – SV1 je teplejší než SV2
studená okluzní fronta – SV1 je studenější než SV2
Frontální cyklony
Obr. 6.6/139 – SS
dvě anticyklony na kontaktu na polární frontě, mezi nimi brázda nízkého tlaku vzduchu, kde se začíná utvářet frontální cyklona
Obr. 6.7/140 – SS + 2.60/112 – Netopil: Fyzická geografie
vysvětlení vzniku frontální cyklony:
formuje se frontální vlna, studený vzduch proniká do teplého a teplý vyklouzává nad studený, pokles tlaku vzduch