Meteorologie aeronautică – Atmosfera – Partea I

Introducere

Studiul meteorologiei şi cunoaşterea proceselor care se petrec în atmosferă joacă un rol esenţial în aviaţie.

Privind lucrurile prin prisma siguranţei, un pilot trebuie să ţină permanent cont de multitudinea fenomenelor periculoase la care este supus zborul aeronavelor: ceaţă, givraj, furtuni, căderi de grindină, fenomene electrice, turbulenţă sau combinaţii ale acestora.

Toate informaţiile referitoare la fenomenele de mai sus sunt puse, sub diverse forme, la dispoziţia echipajelor, a controlorilor de trafic aerian şi a tuturor celor interesaţi, prin intermediul centrelor de informare meteorologică de la nivel naţional şi mondial.

O bună informare din punct de vedere meteorologic făcută în faza de pregătire a zborului ne asigură de efectuarea acestuia în siguranţă şi fără întârzieri.

Definiție

Atmosfera reprezintă învelişul gazos care înconjoară Pământul.

După unele opinii aceasta se întinde de la suprafaţa terestră până la o înălţime de aproximativ 650km.

Putem afirma însă că nu există o limită superioară bine demarcată a atmosferei. Ea devine din ce în ce mai subţire, odată cu îndepărtarea de suprafaţa Pământului, contopindu-se în cele din urmă cu spaţiul interplanetar.

Deși atmosfera noastră se extinde pe verticală pe mai multe sute de kilometri, aproape 99% din ea se află cuprinsă într-o pătură de doar 30 de km de la suprafața pământului.

Toate fenomenele meteo cunoscute se petrec în porţiunea inferioară a atmosferei. De asemenea, acest strat protejează suprafața terestră și pe locuitorii săi de radiaţia UV periculoasă, generată de soare, precum și de materia solidă provenită din spațiul interplanetar.

Întrucât atmosfera constă dintr-un amestec de gaze, ea se comportă ca un fluid, fiind un prost conducător de căldură.

Este motivul pentru care energia termică radiată de scoarţa terestră se propagă pe distanţe relativ mici de la suprafaţă.

Compoziţia atmosferei

Atmosfera este compusă dintr-un amestec de gaze, vezi figura 1, aflate în continuă mişcare, asemenea unui ocean aerian cu valuri, vârtejuri şi curenţi, care se deplasează pe distanţe mari.

Principalele gaze aflate în compoziţia atmosferei sunt prezentate în figură, cu mențiunea că aceasta compoziţie se păstrează constantă până la o înălţime de 60-70km.

Peste 70km, datorită valorilor mai scăzute ale gravitaţiei, compoziţia atmosferei nu mai este constantă, ea modificându-se odată cu înălţimea.

Un alt constituent al atmosferei, cu rol determinant în producerea fenomenelor meteo, îl constituie apa în formă gazoasă.

Aceasta poate ocupa un volum de până la 7%, cu variaţii semnificative, în funcţie de poziţia geografică.

În zonele tropicale, volumul vaporilor de apă poate ajunge până la 7%, în timp ce în zonele reci poate coborâ sub 1%.

Pe lângă toate acestea, în compoziția atmosferei se regăsesc și microparticule minerale, vegetale, fum, etc.

Fig.1

Stratificarea atmosferei

Proprietăţile fizice ale atmosferei sunt variabile în timp şi spaţiu, ceea ce denotă faptul că atmosfera nu este omogenă.

De asemenea, compoziţia chimică a atmosferei este diferită sub aspect cantitativ pentru principalele elemente descrise mai sus.

Atmosfera se împarte în mai multe straturi, diferenţiate între ele prin proprietăţile lor fizice, temperatură, presiune, densitate, etc.

Reprezentarea straturilor atmosferei, luând ca referinţă distribuţia temperaturii cu înălţimea, împarte atmosfera în patru straturi, astfel: Troposfera, Stratosfera, Mezosfera şi Termosfera, figura 2.

Troposfera şi Stratosfera constituie aşa-numita atmosferă joasă, iar Mezosfera şi Termosfera constituie atmosfera înaltă.

Fig.2

Troposfera

Reprezintă stratul cel mai de jos al atmosferei în care temperatura scade, în general în mod continuu. Troposfera începe de la nivelul solului și se întinde până la o înălţime la care temperatura încetează să mai  scade cu altitudinea. În această pătură este concentrată aproximativ 80% din masa atmosferei.

Este stratul în care se produc procesele fizice şi fenomenele meteorologice obişnuite, nori, precipitaţii, manifestări electrice şi optice şi tot aici este concentrată aproape întreaga cantitate de vapori de apă.

Din cauza încălzirii inegale, aerul din acest strat prezintă mişcări orizontale sub formă de vânturi şi verticale sub formă de curenţi, generatoare de procese fizice, descrise în cele ce urmează. Mişcările convective (pe verticală) ale aerului duc la o distribuire a temperaturii şi umezelii aerului în înalţime.

Grosimea medie a troposferei diferă în raport cu latitudinea, în funcţie de marile zone climatice ale globului. Astfel, în zonele polare troposferase extinde până la înălţimi de 8-10 km, la latitudini mijlocii înălţimea ei ajunge la 10-12 km, în timp ce în zona intertropicală este cea mai mare, de 16-18 km, figura 3.

Fig.3

Datele statistice indică o variaţie anuală a grosimii troposferei, astfel iarna troposfera este mai joasă în timp ce vara este mai înaltă, diferenţa între aceste variaţii fiind de până la 2 km. Înălţimea medie este considerată a fi 11 km.

Troposfera se subdivide la rândul ei în: inferioară, mijlocie şi superioară. Troposfera inferioară se întinde de la suprafaţa terestră până la aproximativ 2 km. Fiind în contact direct cu solul, procesele şi fenomenele din troposfera inferioară sunt în cea mai mare măsură influenţate de suprafaţa terestră.

Este substratul cu cel mai mare conţinut de vapori de apă şi nuclee de condensare a vaporilor şi în acelaşi timp cu cel mai înalt grad de poluare.

În atmosfera inferioară se întâlnesc nori inferiori şi nori de mare dezvoltare pe verticală, nori care produc precipitaţiile cele mai abundente. Fenomenul de turbulenţă este cel mai des întâlnit în această zonă a atmosferei, ca urmare a contactului direct între masele de aer şi suprafaţa terestră.

Troposfera mijlocie la înălţimi cuprinse între 2 km şi 6-7 km. Aici au loc mişcări convective şi advective ale aerului şi se întîlnesc nori mijlocii. Nefiind în contact direct cu suprafaţa terestră, influenţa acesteia este foarte scăzută.

Troposfera superioară se află la înălţimi de peste 7 km şi se exinde până la tropopauză. Scăderea temperaturii este foarte abruptă, atingând valori de până la -60ºC în zonele polare şi până la -80ºC în zonele intertropicale. Caracteristici acestui substrat sunt norii superiori din familia Cirrus, constituiţi din cristale de gheaţă şi care nu dau naştere la precipitaţii.

În partea superioară a troposferei se află un strat de trecere către cea de-a doua pătură a atmosferei, denumit tropopauză. Grosimea acestui strat variază de la câteva sute de metri la 2-3 Km în zona ecuatorială.

Caracteristic tropopauzei este faptul că temperatura nu mai scade, ci se menţine aproape constantă, motiv pentru care este denumit strat de izotermie. Temperaturile medii ale tropopauzei sunt cuprinse între -45 ºC la poli şi -80 ºC la Ecuator.

Se consideră, convenţional, că tropopauza are o înălţime de 11.000m şi o temperatură standard de -56,5 ºC. De asemena, în tropopauză se întâlnesc aşa-numiţii curenţi Jet, cu viteze cuprinse între 200-500 km/oră.

Tot în tropopauză întâlnim zone cu turbulenţă foarte puternică, în mare parte datorate curenţilor Jet.

Stratosfera

Este al doilea strat din atmosfera joasă, care se întinde de la nivelul tropopauzei, la înălţimi cuprinse între 35 km şi 50 km. În partea inferioară a stratosferei temperatura este staţionară după care începe să crească simţitor şi rapid, ajungând la cca. 0ºC la limita superioară.

Având în vedere lipsa curenţilor de aer, conţinutul de vapori de apă este nesemnificativ, prin urmare umezeala este extrem de redusă. Între 20 şi 30km întâlnim o pătură de ozon în concentraţie mai mare, care absoarbe o mare parte din radiaţiile ultraviolete.

Vânturile sunt puternice dar fără turbulenţă, cu excepţia stratului din apropierea tropopauzei. Vizibilitatea este de asemenea foarte bună, iar în cazuri rare se formează nori de gheaţă şi nori sidefii.

Mezosfera

Este situată deasupra stratosferei și prezintă o scădere a temperaturii cu altitudinea, în acest strat atingându-se un minim de -70 ºC la 85 Km.
Porţiunea cuprinsă între stratosferă si mezosferă, aflată la cca. 50 Km se numeşte stratopauză şi prezintă un maxim al temperaturii.

Termosfera
Este stratul în care temperatura creşte continuu, atingînd valori de până la 1000 ºC şi este situată deasupra stratosferei.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.