Ugrás a tartalomhoz

Éghajlattan

Dr. Bartholy Judit (2012)

EDUTUS Főiskola

A földi klíma II.

A földi klíma II.

Légnedvesség

A légnedvesség jellemzésére többféle paraméter is használatos, melyek közül itt a relatív nedvességet mutatjuk be. A relatív nedvesség definíciója szerint az adott légrész telített állapotához viszonyított nedvességtartalmat adja meg százalékban kifejezve. Értelemszerűen a 100%-os relatív nedvesség jelenti a telített állapotot, az abszolút minimum 0% lenne, mely teljes nedvességmentes állapotot jelezne (ez azonban a Földön nem fordul elő). A relatív nedvességnek erős hőmérsékleti függése van, azaz melegebb levegőben ugyanakkora abszolút nedvességtartalom kisebb relatív nedvességet eredményez, mint hidegebb levegőben.

A légnedvesség földi eloszlását könnyebben megérthetjük, ha felidézzük a földi légkör globális cirkulációját, a cirkulációs cellák elhelyezkedését. Mindkét félgömbön szimmetrikusan három-három cirkulációs cella található az Egyenlítőtől a pólusok felé haladva: a Hadley-cella, a Ferrel-cella és a poláris cella. A trópusi övben a két Hadley-cella találkozásánál helyezkedik el a trópusi összeáramlási zóna (ITCZ). Itt, az Egyenlítő mentén a nagy besugárzás következtében intenzív feláramlás indul meg, mely konvektív típusú csapadékképződéshez vezet, s ez nagy mennyiségű csapadékot eredményez. Ennek megfelelően ebben a régióban a relatív nedvesség is igen magas, évi átlagban akár a 70–80%-ot is meghaladhatja.

2.2.1.1. ábra Forrás: http://www.klimadiagramme.de/

A relatív nedvességtartalom rendkívül alacsony (évi átlagban 20% alatti is lehet) a Hadley-cellák leszálló ágában, a térítőkörök mentén. Itt helyezkednek el a nagy szárazföldi sivatagok. A mérsékelt övben a pólusok felé haladva újra nagyobb relatív nedvességtartalom jellemző, melynek oka az alacsonyabb hőmérséklet.

Csapadék

A csapadék rendkívül változékony éghajlati elem, mind térben, mind időben. Az évi csapadékösszeg területi eloszlását a 2.2.2.1. ábra mutatja be, melyen szintén megfigyelhető a légköri globális cirkulációval való szoros kapcsolat.

2.2.2.1. ábra Forrás: http://www.klimadiagramme.de/

A legtöbb csapadék a trópusi övben az ITCZ régiójában jelentkezik, ahol 2000 mm-t is meghaladja az évi csapadékösszeg. A térítőkörök mentén, a sivatagokban 100 mm alatti csapadékösszeg jellemző. Szintén alacsony az évi csapadékmennyiség a sarkvidékek közelében, ahol a hideg miatt a kevesebb abszolút nedvességtartalom nem teszi lehetővé a nagy mennyiségű csapadékhullást.

Az évi átlagos relatív nedvességtartalom térbeli eloszlásához (2.2.1.1. ábra) viszonyítva helyenként eltérő csapadékviszonyokat figyelhetünk meg.

Például Indiában ugyan alacsony évi átlagban a relatív nedvességtartalom (40%-nál kisebb), mégis az évi csapadékösszeg az azonos szélességű területekhez képest jóval nagyobb (átlagos évi összegben meghaladja a 800 mm-t). Ennek oka az itt megjelenő monszuntevékenység.

A csapadékmennyiség térbeli eloszlásában lényeges hatása van az óceántól való távolságnak, s a tengerszint feletti magasságnak. Az óceántól távolabb eső területek ugyanazon szélességi kör mentén kisebb csapadékkal rendelkeznek, hiszen a nedvességforrástól messzebb helyezkednek el. A magasabban fekvő régiók az áramlási viszonyok felőli oldalon nagyobb csapadékkal jellemezhetők, mivel az orografikus akadály miatt a légáramlás felemelkedésre kényszerül. A felemelkedő levegő lehűl, a benne lévő nedvességtartalom ezáltal eléri a telítési állapotot, s kondenzálódik, mely felhőképződést és csapadéktevékenységet von maga után.

A csapadékos napok átlagos évi számának földrajzi eloszlását mutatja be a 2.2.2.2. ábra, melynek szerkezete alapvetően hasonló az évi csapadékösszeg földrajzi eloszlásához.

2.2.2.2. ábra Forrás: www.klimadiagramme.de

A sivatagi területeken látható pirosas színárnyalatok az 50-nél kevesebb évi csapadékos napot jelzik, ezeken a területeken találjuk a legkevesebb csapadékos napot. A legtöbb csapadékos nap (évi 200 nap fölött) az Amazonas medencéjében, Óceánia egyenlítői vidékén, valamint a trópusokon kívül Eurázsia északi részén jelentkezik. A trópusi területek nagyszámú csapadékos napja nem meglepő a magas évi csapadékösszeg miatt, ám a sarkvidékhez közeli területek sok csapadékos napja eltér a várakozásainktól. Itt 200-nál több csapadékos napon mindösszesen csupán 400–700 mm csapadék hullik le évente. A trópusi területek intenzív (konvektív eredetű) csapadékával szemben Észak-Eurázsia vidékein csupán kis mennyiségű (átlagosan 2–4 mm) napi csapadékkal számolhatunk.

Az eddigiek során csak a szárazföldi területek légnedvesség- és csapadékviszonyait mutattuk be, a 2.2.2.3. ábra térképsorozata a havi csapadékösszegek sokévi átlagát az egész Földre vonatkozóan tartalmazza.

2.2.2.3. ábra Forrás: Az Oregoni Egyetem Földrajz Tanszéke az 1959–1997 adatokat tartalmazó NCEP/NCAR reanalízis adatbázis alapján 2000.

A trópusi területek kivételével az óceáni területek csapadéka sokkal nagyobb, mint a szárazföldi térségeké. A térképsorozaton jól követhető az ITCZ éves vándorlása, s az ezzel szorosan összefüggő monszuntevékenység. A sivatagokban átlagosan 10 mm alatti havi csapadékösszegek jelennek meg, míg a trópusi térségben a maximális havi csapadékösszegek meghaladják a 200 mm-t.

Áramlási viszonyok

A 2.2.3.1. ábra térképsorozatán követhetjük a havi átlagos légnyomási és szélviszonyok alakulását.

2.2.3.1. ábra Forrás: Az Oregoni Egyetem Földrajz Tanszéke az 1959–1997 adatokat tartalmazó NCEP/NCAR reanalízis adatbázis alapján 2000.

A havi átlagokban az egész év során egyenletesen alacsony légnyomású zónát figyelhetünk meg az Antarktisz körül. A magas légnyomású területek egyrészt a térítőkörök mentén jelennek meg a Hadley-cella leszálló ágában, másrészt a mérsékelt övi anticiklonokhoz kapcsolódnak, melyek legerősebben Ázsia térségében jelennek meg a téli időszakban. A valaha mért maximális tengerszintre átszámított légnyomás értéke 1083,8 hPa, melyet az oroszországi Agatában (ÉNY-Szibériában) regisztráltak 1968. december 31-én. Alacsony légnyomások a mérsékelt övi ciklonokban jellemzők, illetve ennél is alacsonyabb értékek fordulnak elő a trópusi ciklonokban. A valaha mért legalacsonyabb átszámított légnyomás értéke 870 hPa, melyet a Tip nevű tájfunban regisztráltak az óceániai Guám közelében 1979. október 12-én.

Az átlagos szélviszonyokat tekintve a mérsékelt övben egész évben a nyugatias szelek jellemzők, míg a trópusi övben a Hadley-cella térségében az erős keleties passzátszeleket figyelhetjük meg. Jelentős különbség a két szélöv között, hogy míg a nyugatias szelek övében az uralkodó szélirány gyakorisága 15–30% közötti, addig a passzátövben ez az érték 75% fölötti. A térképsorozaton megjelenő átlagos havi szélvektorok alapján nemcsak a szélirányokat, hanem a szélsebességek átlagos nagyságát is nyomon követhetjük. Egyértelmű, hogy a trópusi területeken belül az óceáni térségekben a legjelentősebb a szélsebesség nagysága.

Légtömegek

Egy térség éghajlatát jelentős mértékben meghatározza, hogy honnan és milyen gyakorisággal érkeznek oda légtömegek. Sok vizsgálat foglalkozik ezzel a kérdéskörrel, s több osztályozás is készült ezen tulajdonságok alapján. A genetikus légtömeg-osztályozások közül – melyek a légtömegek eredetét is figyelembe veszik – a legelterjedtebb a Bergeron-féle klasszifikáció. Ezen belül elkülöníthetjük a kontinentális, vagyis szárazföldi légtömegeket (c) és a maritim, vagyis óceáni légtömegeket (m). Az előbbiek a száraz, az utóbbiak a nedves légtömegek. A másik osztályozási szempont a légtömeg eredetére utal, mely alapján trópusi (T), poláris (P) és sarkvidéki (A) légtömegeket definiálhatunk. A légtömegek tipikus elhelyezkedését a 2.2.4.1. ábra mutatja be a hideg légtömegeket kékkel, a meleg légtömegeket pirossal jelölve.

2.2.4.1. ábra

Egy harmadik szempont szerint figyelembe vehetjük a légköri stabilitási viszonyokat is, melyek a melegebb és hidegebb légrétegek egymáshoz viszonyított vertikális elhelyezkedését tekintik.

Éghajlati szélsőségek – csapadék

A valaha mért legnagyobb 1 éves csapadékösszeg helyszíne Cherrapunji (India 1313 m), értéke 26461 mm (1860.08.01.–1861.07.31.) volt. A legnagyobb sokévi átlagos csapadékösszegeket kontinensenként az alábbi táblázat foglalja össze.

2.2.5.1. ábra Forrás: http://www.satelliten-bilder.de/

Jól látható, hogy 10 000 mm-t meghaladó maximális értéket négy kontinensen is regisztráltak: Afrikában, Ázsiában, Dél-Amerikában és Óceánia térségében.

A legnagyobb 1 napi csapadékösszeget 1870 mm-t 1952. március 15/16-án mérték Cilaosban (Reunion, Indiai-óceán). A legnagyobb 12 órás csapadékösszeget 1340 mm-t 1964. február 28-án mérték Belouve-ban (mely szintén Reunion-sziget található). A legnagyobb 1 óra alatt lehullott csapadékösszeget, 304,8 mm-t Észak-Amerikában, a Missouri állambeli Holtban regisztrálták 1947. június 22-én. A legnagyobb 1 perc alatt lehullott csapadékot (38,1 mm-t) Közép-Amerikában mérték a Karibi-szigetek térségében (Basse Terre, Guadeloupe) 1970. november 26-án.

A meteorológiai mérések történetében az 1 év alatt legnagyobb mennyiségben hullott hó 28,96 méter volt, melyet Észak-Amerikában a Baker-hegyen (Washington államban) regisztráltak 1998/99-ben. Az 1 hónap során lehullott legnagyobb hómennyiséget, 9,91 métert a kaliforniai Tamarackban mérték 1911 januárjában. Az előző két rekordhoz hasonlóan, a 24 óra alatt lehullott legnagyobb hómennyiséget (1,93 métert) szintén Észak-Amerikában mérték a Colorado állambeli Silver Lake-ben 1921. április 14/15-én.

Éghajlati szélsőségek – csapadékhiány, aszály

A legkisebb sokévi átlagos csapadékösszegeket kontinensenként a 2.2.6.1. ábra foglalja össze.

2.2.6.1. ábra Forrás: http://www.satelliten-bilder.de/

Jól látható, hogy az 1 mm-t sem éri el a minimális sokévi átlagérték Afrikában és Dél-Amerikában. Nagyobb minimális értékekkel találkozunk három földrészen is (Ausztráliában, Európában és Óceániában), ahol a 100 mm-t meghaladják a mért legkisebb sokévi átlagos csapadékösszegek.

A havi csapadék és a havi párolgás sokévi átlagainak különbségeként adhatjuk meg a vízmérleget. A 2.2.6.2. ábra térképsorozatán a sárgás színnel (vagy barnával) jelölt negatív értékek arra utalnak, hogy az adott földrajzi térségben nagyobb a párolgás mértéke, mint a lehulló átlagos csapadékösszeg. A zöldes árnyalatú színezés a pozitív értékeket jelzi, vagyis ahol a csapadék meghaladja a párolgás mértékét.

2.2.6.2. ábra Forrás: Az Oregoni Egyetem Földrajz Tanszéke az 1959–1997 adatokat tartalmazó NCEP/NCAR reanalízis adatbázis alapján 2000.

Jelentős mértékű negatív vízmérleg csak a kiterjedt vízfelszínek (az óceánok) fölött lehetséges, hiszen itt korlátlanul rendelkezésre áll a párolgáshoz szükséges nedvesség, víz. Az elpárolgó vízmennyiség a legnagyobb mértékben (100–200 mm-rel) a térítőkörök mentén haladja meg a csapadékot. Nagymértékű (100 mm-t meghaladó) pozitív vízmérleg a trópusi övben, az Egyenlítő körzetében figyelhető meg, mely a légkör cirkulációjában jelen lévő trópusi összeáramlási zónához (ITCZ-hez) kapcsolódik. Ez a körzet az év során vándorol: az északi félgömb nyarán (telén) az Egyenlítőtől valamelyest észak (dél) felé található.

A leckéhez kapcsolódó esettanulmányok

Az éghajlati csapadékindexek vizsgálata.

A mezőgazdasági termelés szempontjából alapvető jelentőségű az adott térségben lehulló csapadék teljes mennyisége, intenzitása és eloszlása. Az ehhez kapcsolódó elemzésekhez lehetőség van a Meteorológiai Világszervezet 1998-ban alakult egyik klimatológiai munkacsoportjának (Working Group on Climate Change Detection) ajánlásai (Karl et al. 1999) alapján definiált éghajlati csapadékindexek definiálására a napi csapadékösszegek felhasználásával.

2.2.6.3. ábra

A globális vizsgálatokat Frich et al. (2002) publikációjában olvashatjuk részletesen, az Európára vonatkozó elemzéseket Klein Tank és Können (2003) közli, a Kárpát-medence térségének elemzését Bartholy és Pongrácz (2007) végezte el.

A térképek az európai térség megosztottságát jelzik: az északi területeken például a nagy csapadékú napok száma (RR10) az utolsó két-három évtizedben növekedett, míg a Földközi-tenger vidékén csökkent. A Kárpát-medence a két régió határterületén helyezkedik el, s a régióra vonatkozó részletesebb vizsgálatok alapján csak néhány délebbre fekvő állomás esetén jelenik meg a negatív tendencia.

Egy másik index, az RR1 paraméter esetén Európa szintén zonálisan megosztott: északon pozitív, délen negatív tendencia jelentkezik. Az egész Kárpát-medencét itt egy erős negatív trend jellemzi, azaz az 1 mm-et meghaladó csapadékú napok számának erőteljes csökkenése detektálható.

Összefoglalva a XX. század második felére a csapadékindex tendenciáit elemző vizsgálatok eredményeit:

  1. Az 1946–2001 és az 1976–2001 időszakokra vonatkozó extrém csapadékindexek trendjeit vizsgálva megállapíthatjuk, hogy mind Európában, mind a Kárpát-medencében területileg egységesebb és intenzívebb trendek jelentkeznek a XX. század utolsó negyedében, mint a század második felében.

  2. Az 1976–2001 időszakban a vizsgált indexek csaknem felénél (SDII, R95T, RR20, RR75, R95) egyenletesen erős pozitív trendet figyelhetünk meg, mely a csapadékextremitások általános növekedésére engednek következtetni.

  3. Az RR5, RR1, RR0.1 paramétereknél a teljes 1946–2001 időszakra vonatkozóan az egész Kárpát-medence térségére csökkenő tendencia jellemző.

  4. 1976–2000 között a nagy csapadékú napok száma csökkent, azonban az ezeken a napokon lehullott nagy csapadékok aránya az évi, illetve az évszakos összeghez viszonyítva jelentősen megnövekedett.

A leckéhez kapcsolódó további kiegészítő információk

A lecke célja a Föld éghajlatának megismerése, ezen belül a légnedvesség, a csapadék, az áramlási viszonyok térbeli és időbeli eloszlásának, szélsőségeinek áttekintése. A becsült tanulási idő témánként 0,4 óra, a teljes leckére 2,4 óra.