Vazby teploty, tlaku a větru

Vazby teploty, tlaku a větru se pokouší vyložit tento text. Pojmy teplota, vzduchu, tlak vzduchu i vítr označujeme souhrnně jako meteorologické prvky. Pomocí těchto popisujeme aktuální a i budoucí či případně proběhlý stav počasí v určité lokalitě, v aktuálním čase nebo v určitém časovém období. A to v minulosti či budoucnosti, podle toho zda hovoříme o skutečném proběhlém počasí nebo o jeho očekávaném vývoji. Uvedené meteorologické prvky měříme určitými meteorologickými přístroji, jinými slovy tato zjišťujeme jejich hodnoty, tj. stav. Pomocí numerických modelů pak modelujeme, tedy předpovídáme vývoj jejich stavu pomocí vypočtených hodnot. Nepovažujeme za nutné zvláště uvádět, které přístroje se používají k měření kterých prvků. V případě potřeby si toto může čtenář nastudovat včetně dalších informací o meteorologických prvcích na našich stránkách v uvedených odkazech. Jaké jsou vazby teploty, tlaku a větru jako zásadní meteorologických prvků rozebereme v dalších částech tohoto textu.

Vazby teploty, tlaku a větru

Meteorologické prvky spolu působí, ovlivňují se a tím vyvolávají dané počasí. Důležitý pro určité počasí je také vývoj těchto prvků nejen v prostoru, ale i čase. V prostoru pak nejen horizontálně, tedy plošně, ale i vertikálně, tzn. v různých výškách. Změny jednoho prvku znamenají změnu druhého a tím i dalších. V dalším textu objasníme, proč dochází ke změnám a co změny uvedených prvků působí. Odpovědny jsou totiž za každé počasí, za počasí jakéhokoli druhu. Za pěkné počasí, nepříznivé i extrémní. Proč dochází ke změně teploty? Co tato změna vyvolá? Proč vlastně dochází neustále ke změnám meteorologických prvků a jejich tzv. polí v atmosféře Země?

Atmosféra Země má tendenci dosáhnout rovnováhy, ale této dosáhnout nikdy nemůže neboť se neustále odehrávají změny. Tyto mají tendenci tedy dosažení rovnovážného stavu odvrátit. Tyto vzájemné aktivity, vznikající změny a následná snaha o jejich srovnání působí odehrávání se počasí. Tedy jeho změny a nikoli jednotvárný průběh.

Též odkazujeme na článek Počasí jako nerovnováha atmosféry a také na článek Co kdyby se počasí neměnilo? Tyto se problematice také věnují a více objasňují podstatu a důsledky těchto změn. Tento článek se dále zaměří přesněji na vazbu teploty, tlak vzduchu a větru. Tyto prvky totiž ovlivňují další důležité jako minimálně oblaky, z nich padající srážky a s tím související vlhkost vzduchu nebo sluneční svit.

Vazby teploty, tlaku a větru: Nehomogenity jako motor počasí

Jinými slovy rozdíly na Zemi tvoří počasí a to počasí zajímavé až mnohdy extrémní, drsné. Jedna nestejnorodost zakládá další, ta poté působí další specifické projevy počasí. Pokud by neexistovala určitá nehomogenita na tzv. počátku dlouhého řetězce procesů, neexistovaly by další a tím pádem tedy ani určité projevy počasí. Provázanost hraje totiž v zemské atmosféře a zejména co do počasí v její části troposféře veledůležitou a nezastupitelnou roli.

⇒ Přečtěte si také rozšiřující informace na stránkách Dynamika atmosféry a Termodynamika atmosféry.

Pokud by neexistovaly nerovnoměrnosti v polích různých prvků, neexistovala by proměnlivost počasí. To považujeme za základ probíhajícího počasí. Proto pokud by bylo počasí shodné, nemělo by nikde žádný průběh v čase. Základní meteorologické prvky jako teplota a tlak vzduchu společně s větrem působí jako základ pro změny a průběh počasí.

Jak teplota ovlivní vítr?

• Vznik nehomogenity teploty
• Nehomogenita teploty vyvolává nehomogenitu tlaku
• Nehomogenita tlak vyvolává v místech s jeho rozdíly sílení proudění, tedy větru
• Ve všech případech působí snaha o rovnovážný stav atmosféry

Neměnné hodnoty prvků má pouze standardní atmosféra, která je atmosférou modelovou a tedy spočítanou. V reálné atmosféře nemůže nikdy dojít k rovnovážnému stavu a tedy tam neustále probíhají změny a vyskytují se v ní rozdíly. Jak vybrané rozdíly co do teploty a tlaku vzduchu vznikají a co působí rozebíráme níže.

Od vlastností vzduchu, přes vývoj tlaku až po sílu větru

Vlivem přesunů vzduchových hmot a nerovnoměrností v ohřívání různých druhů povrchů vzniká teplotní rozdíl. Vzdušné masy se neustále přesouvají a na jejich rozhraních vznikají atmosférické fronty. Nerovnoměrnost ohřívání zadává také rozdíly vzduchových hmot a to v teplotě, tím pádem pak také i v jiných veličinách. vzduch nad obilným polem nebo jiným podobným povrchem se ohřeje podstatně rychleji než vzduch nad plochou zeleného lesa. Teplotní poměry jsou různorodé a vždy takové budou. Vzniklé vzduchové hmoty se dále přemisťují a určují počasí nad danými oblastmi. Podrobnosti jaké počasí čekat (modelové situace) najdete právě na stránce o vzduchových hmotách, viz odkaz.

Ve vzduchových hmotách se vyvíjejí tlakové útvary. Protože v teplém vzduchu tlak klesá, dochází ke specifickým cirkulačním pohybům. Jde o výstupné pohyby vzduchu, které považujeme za základní rozlišovací znak a příčinu výskytu oblačnosti včetně z ní padajících srážek právě v prostoru cyklon. Naopak tomu je v anticyklonách, které vznikají naopak nad dostatečně prostuzenými povrchy. Tam dochází následně k výskytu sestupných pohybů vzduchu, které vysušují vzduch a oblačnost v takovém prostoru nevzniká. Stávající oblaky se naopak rozpadají. Tlakové útvary se také přesouvají vlivem určitého směru proudění, které jde ruku v ruce s vývojem pole tlaku.

Extrémní povětrnostní situace

Poté vzniká situace, při které dochází v oblastech mezi rozdílnými tlakovými útvary k zesilování proudění. Na základě vývoje útvarů a přesunů může dojít k minimálním, běžným i velkým rozdílům v tlaku vzduchu nad danou lokalitou. Vývojem anticyklony rozumíme její mohutnění nebo slábnutí, vývojem cyklony pak její prohlubování či naopak vyplňování. Sejdou-li se tyto faktory na základě vývoje, mohou vzniknout i extrémní povětrnostní situace ve vztahu ke konkrétnímu území.

Pakliže přes dané místo přechází střed mohutné tlakové výše, v létě i v zimě očekávejme počasí bez větru nebo jen se slabým větrem během dne. Jestliže ale postoupí velmi blízko hluboká cyklona k mohutné anticykloně, pak zažíváme nepříjemné poryvy větru. Rychlost větru také ovlivňují místní poměry, vedle členitosti terénu a obecného ohřívání vzduchu také denní doba.

Příklady situací

Obr. 1 Vazby teploty, tlaku a větru. Tlakové pole ve střední Evropě 29.12.2016 – mohutná anticyklona, zdroj: wetterzentrale.de

Obr. 2 Vazby teploty, tlaku a větru. Synoptická analýza nad Evropou k 5.12.2013, zdroj: chmi.cz

Na obrázku 1 zobrazujeme typickou situaci mohutné tlakové výše nad střední Evropou. Takové anticyklony zde najdeme právě v zimě, kdy mají dobré podmínky vzniku vlivem prochladnutí vzduchu. A to zejména v severovýchodní oblasti Evropy či se mohou přemístit z jiných oblastí. V uvedeném příkladu se nad ČR vyskytuje převážně jedna izobara, což znamená minimální rozdíl tlaku nad větším územím. Cirkulace vzduchu je minimální a když přičteme ve stabilním vzduchu náchylnost vzniku inverzí, hlavně na konci podzimu a v první polovině zimě, jde o ideální podmínky pro smogové situace. Ani nemusí vznikat mlha či nízká oblačnost, které v centru takto mohutné výše vlivem absenci vlhkosti většinou nevznikají.

Druhý obrázek ukazuje opačnou situaci, kdy se na jihozápadě Evropy nachází mohutnější výše. Od severozápadu postoupila hluboká níže zvaná Xaver (více o situaci na stránce Níže Xaver (2013). V prostoru severozápadní a střední Evropy tak vznikl velký tlakový rozdíl. Izobar se nad naším územím nachází hodně (v případě zakreslení po 1hPa). Na této mapě jsou izobary zakresleny po 5hPa. Jde o značný rozdíl tlaku vzduchu na malém území, úplný opak oproti situaci na obrázku 1.

Závěr: Vazby teploty, tlaku a větru

Provázanost základních meteorologických prvků v atmosféře vykládá právě tento článek vazby teploty, tlaku a větru. Nehomogenity a neustálá snaha atmosféry tyto dostat do rovnováhy. V tom tkví základní podstat odehrávání se počasí a tedy jeho neustálé proměnlivosti v místě a čase na celé Zemi. Vazby teploty, tlaku a větru jsou velmi úzké. Tyto meteorologické prvky se značně ovlivňují. Existují oblasti s jeho minimální proměnlivostí, tedy oblasti, kde se nejméně projevují zmíněné nehomogenity. Poté máme oblasti se značnými rozdíly, tzv. styčná místa, kde se počasí mění nejen z hodiny na hodinu a navíc má značně extrémní projevy. Základem je nehomogenita teplotní, která vzniká neustále při nerovnoměrném ohřívání vzduchu od povrchů různého druhu v rámci krajiny ucelené oblasti. Vznikají jednotlivé vzduchové hmoty, v nichž se tvoří tlakové útvary vlivem změny tlakového pole různých oblastí.

Poté vznikají oblasti se zvýšeným tlakem vůči okolí a naopak oblasti se sníženým tlakem oproti tlaku v okolí. Jinými slovy tlakové výše a níže na synoptických mapách. Na styčných plochách vzduchových hmot se tvoří atmosférické fronty. Vznikají jejich systémy vázané na cyklony. Mezi útvary s různým tlakem vzduchu dochází k rozdílům v hodnotách tlaku vzduchu nad určitými oblastmi. Uplatňující se snaha atmosféry o vyrovnání těchto rozdílů působí zesílení proudění a vzniká vítr, při velkých rozdílech v tlaku pak nebezpečný silný vítr. A počasí se odehrává samozřejmě i dalšími způsoby. Pohyb oblačných systémů se srážkovou činností, změny dalších prvků zejména na atmosférických frontách a podobně. Nehomogenita místních poměrů pak působí specifické rysy počasí pro konkrétnější oblasti.