Maatiede

oppitunnin tavoitteet

• käsittelevät sään ja ilmaston eroa.
• kuvaa ilman lämpötilan ja kosteuden suhdetta, mukaan lukien kastepisteen käsite.
• listaa eri pilvityyppien perusteet ja mitä ne kertovat nykyisestä ja tulevasta säästä.
• selitä, miten erilaiset saostumat muodostuvat.

Sanasto

• pilvi
• kastepiste
• suhteellinen kosteus

Johdanto

jos joku eri maista kysyy, millainen sää tänään on, on otettava huomioon useita tekijöitä. Ilman lämpötila, kosteus, tuulen nopeus, pilvien määrä ja tyypit sekä sademäärä ovat kaikki osa perusteellista säätiedotusta. Tässä luvussa, opit monia näistä ominaisuuksista yksityiskohtaisemmin.

mikä on sää ja Ilmasto?

sää on se, mitä ilmakehässä tapahtuu tietyssä paikassa tiettyyn aikaan. Sää voi muuttua nopeasti. Paikan sää riippuu:

• ilman lämpötila
• Ilmanpaine
• sumu
• Kosteus
• pilvisyys
• Sademäärä
• Tuulen nopeus ja suunta

kaikki nämä ovat suoraan verrannollisia siihen energiamäärään, joka järjestelmässä on ja missä se energia on. Tämän energian perimmäinen lähde on aurinko.

ilmasto on alueen ajankohdan sääkeskiarvo. Tietyn paikan ilmasto on tasainen ja muuttuu vain hyvin hitaasti. Ilmastoon vaikuttavat monet tekijät, kuten auringon kulma, pilvisyyden todennäköisyys ja Ilmanpaine. Kaikki nämä tekijät liittyvät energiamäärään, joka löytyy kyseisestä paikasta ajan myötä.

Kosteus

kosteus on vesihöyryn määrä ilmassa tietyssä kohdassa. Käytämme termiä yleensä tarkoittamaan suhteellista kosteutta, tietyn Ilmamäärän pitämän vesihöyryn prosenttiosuutta suhteessa siihen enimmäismäärään, jota se voi sisältää. Jos kosteus on nykyään 80%, se tarkoittaa, että ilma sisältää 80% siitä veden kokonaismäärästä, jota se voi pitää tuossa lämpötilassa. Mitä tapahtuu, jos kosteus nousee yli 100%? Ylimääräinen vesi tiivistyy ja muodostaa saostumia.

koska lämpimään ilmaan mahtuu enemmän vesihöyryä kuin viileään ilmaan, lämpötilan nostaminen tai laskeminen voi muuttaa ilman suhteellista kosteutta (kuva alla). Lämpötilaa, jossa ilma kyllästyy vedellä, kutsutaan ilman kastepisteeksi. Tämä termi on järkevä, koska vesi tiivistyy ilmasta kasteena, jos ilma jäähtyy yön aikana ja saavuttaa 100% kosteuden.

pilvet

pilvillä on suuri vaikutus säähän:

• estämällä auringon säteilyn pääsyn maahan.
• imemällä maasta uudelleen säteilevää lämpöä.
• saostuksen lähteenä.

kun ei ole pilviä, on vähemmän eristystä. Tämän seurauksena pilvettömät päivät voivat olla erittäin kuumia, ja pilvettömät yöt voivat olla hyvin kylmiä. Tästä syystä pilvisillä päivillä on yleensä matalampi Lämpötilaväli kuin selkeillä päivillä.

pilviä muodostuu, kun ilma saavuttaa kastepisteensä. Tämä voi tapahtua kahdella tavalla: 1) ilman lämpötila pysyy samana, mutta kosteus kasvaa. Tämä on yleistä paikoissa, jotka ovat lämpimiä ja kosteita. 2) kosteus voi pysyä samana, mutta lämpötila laskee. Kun ilma jäähtyy niin paljon, että kosteus on 100%, muodostuu vesipisaroita. Ilma jäähtyy, kun se joutuu kosketuksiin kylmän pinnan kanssa tai kun se nousee.

nouseva ilma luo pilviä, kun se on lämmennyt maanpinnalla tai sen lähellä, ja sitten se työntyy ylös vuoren tai vuorijonon yli tai työntyy kylmän, tiheän ilman massan päälle.

vesihöyryä ei näy, ellei se tiivisty pilveksi. Vesihöyry tiivistyy ytimen, kuten pölyn, savun tai suolakiteen ympärille. Tämä muodostaa pienen nestemäisen pisaran. Miljardit vesipisarat muodostavat yhdessä pilven.

pilvet luokitellaan usealla tavalla. Yleisin nykyisin käytetty luokittelu jakaa pilvet neljään erilliseen pilviryhmään, jotka määräytyvät niiden korkeuden mukaan (kuva alla).

Korkeapilvet

Korkeapilvet (kuva alla) muodostuvat jääkiteistä, joissa ilma on äärimmäisen kylmää ja siihen mahtuu vain vähän vesihöyryä. Cirrus, cirrostratus ja cirrocumulus ovat kaikki korkean pilven nimiä.

Cirrocumulus-pilvet ovat pieniä, valkoisia puuskia, jotka väreilevät taivaalla, usein riveinä. Cirruspilvet voivat viitata siihen, että myrsky on tulossa.

Keskipilvet

Keskipilvet, mukaan lukien altocumulus-ja altostratus-pilvet, voivat ilman lämpötilasta riippuen koostua vesipisaroista, jääkiteistä tai molemmista (kuva alla).

paksut ja leveät altostratus-pilvet ovat harmaita tai siniharmaita. Ne peittävät usein koko taivaan ja tarkoittavat yleensä, että on tulossa suuri myrsky, jossa on paljon sadetta.

Alapilvet

Alapilvet (kuva alla) ovat lähes kaikki vesipisaroita. Stratus -, stratocumulus-ja nimbostratus-pilvet ovat yleisiä matalia pilviä.

Nimbostratuksen pilvet ovat paksuja ja tummia. Ne tuovat tasaista sadetta tai lunta.

Pystypilvet

pilvet, joiden etuliite on “cumulo -” (kuva alla), kasvavat vaakasuoran sijasta pystysuunnassa ja niiden emäs on matalalla ja latvat korkealla tai keskikorkeudessa. Pilvet kasvavat pystysuunnassa, kun voimakkaat ilmavirtaukset nousevat ylöspäin.

Illinoisin yliopiston verkko-opas pilvien kehitykseen ja eri pilvityyppeihin löytyy täältä: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/home.rxml.

sumu

sumu (kuva alla) on maanpinnalla tai sen läheisyydessä sijaitseva pilvi . Kun kostea ilma lähellä maanpintaa jäähtyy kastepisteensä alapuolelle, muodostuu sumua. Eri sumutyyppejä, jotka kukin muodostavat eri tavalla.

• Säteilysumua muodostuu yöllä, kun taivas on kirkas ja suhteellinen kosteus korkea. Maan jäähtyessä alin ilmakerros jäähtyy kastepisteensä alapuolella. Tulesumu on säteilysumun äärimmäinen muoto, jota esiintyy joillakin alueilla.
• Kalifornian San Francisco on kuuluisa kesäisestä advektiosumustaan. Lämmin, kostea Tyynenmeren ilma puhaltaa kylmän Kalifornian virran yli ja viilenee kastepisteensä alapuolella. Merituuli tuo sumun rannikolle.
• Höyrysumua esiintyy syksyllä, kun viileä ilma liikkuu lämpimän järven yllä. Vesi haihtuu järven pinnalta ja tiivistyy jäähtyessään näyttäen höyryltä.
• lämmin kostea ilma kulkee vuorenrinnettä ylös ja jäähtyy kastepisteensä alapuolelle synnyttäen noususumua

KQED: Science on the SPOT: the Science of Fog

Sumutaso laskee Kalifornian rannikolla ilmaston lämmetessä. Sumun muuttuminen voi tuoda valtiolle isoja ekologisia muutoksia. Lue lisää osoitteesta: http://science.kqed.org/quest/video/science-on-the-spot-science-of-fog/.

Sademäärä

Sademäärä (kuva alla) on äärimmäisen tärkeä osa säätä. Jonkin verran sadetta muodostuu paikoilleen .

yleisin Sademäärä tulee pilvistä. Sade-tai lumipisarat kasvavat lentäessään ilmavirtauksia pilvessä ja keräävät muita pisaroita (kuva alla). Ne putoavat, kun niistä tulee tarpeeksi raskaita paetakseen nousevia ilmavirtauksia, jotka pitävät niitä ylhäällä pilvessä. Miljoona pilvipisaraa yhdistää yhden sadepisaran! Jos lämpötilat ovat kylmiä, pisarakin osuu maahan lumihiutaleena.

muita harvinaisempia sademääriä ovat räntä (kuva alla).

Illinoisin yliopiston verkko-opas erilaisiin sademääriin on nähtävissä täällä: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/prcp/home.rxml.

oppitunnin Yhteenveto

• erilaiset ilman lämpötilat synnyttävät konvektiokennoja.
• konvektiokennossa nouseva ilma voi jäähtyä tarpeeksi saavuttaakseen kastepisteensä ja muodostaa pilviä tai sadetta, jos kosteus on tarpeeksi korkea.
• pilviä tai sumua voi muodostua, jos lämpimämpi ilma kohtaa kylmemmän maanpinnan. Ilman lämpötila ja kosteus määräävät myös, millaisia pilviä ja sadetta muodostuu.
• miellyttävään tai epämukavaan säähän vaikuttavat eri tekijät, kuten se, milloin on lämmintä ja kuivaa tai kuumaa ja kosteaa.

Kertauskysymykset

1. Mitkä seikat on sisällytettävä perusteelliseen säätiedotukseen?

2. Jos Phoenixissa Arizonassa koetaan kesäkuussa viileä ja kostea päivä (jolloin sää on yleensä kuuma ja kuiva), merkitseekö se alueen ilmaston muuttumista?

3. Mitä tapahtuu, kun ilmaerä saavuttaa kastepisteensä? Mikä on lämpötila?

4. Miten pilvet vaikuttavat säähän?

5. Seisot paikassa, joka on aamulla selkeä, mutta iltapäivällä on ukkosia. Päivällä ei tuule, joten ukkoset rakentuvat suoraan yläpuolellenne. Kuvaile, miten tämä tapahtuu.

6. Mitkä ovat neljä eri pilviryhmää ja miten ne luokitellaan?

7. Miten räntää muodostuu? Miten lasite muodostuu?

8. Millaisissa olosuhteissa valtavat rakepallot voivat kasvaa ja sitten pudota maahan?

Points to considered

• what factors does you considered on the weather, what factors do you considered important?
• miten ilman lämpötila, kosteus ja paine-erot luovat erilaisen sään?
• ajattele tällä oppitunnilla kuvattuja säätyyppejä. Kuvittele säät, joita et ole kokenut, Katso kuvia ja kysy muualla asuneilta ystäviltä ja sukulaisilta, millainen heidän säänsä on.