|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Opšti pojmovi o klimi
Kako bismo mogli da počnemo sa razmatranjem osnovnih pojmova o klimi, potrebna nam je definijica ovog pojma. Možda je najbolje uzeti definiciju Međuvladinog Panela za Klimatske Promjene (Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC):
"Klima u užem smislu je uobičajeno definisana kao "prosječno
vrijeme", ili strože, statistički opis srednjih vrjednosti i varijabilnosti
značajnih količina preko perioda vremena u opsegu od nekoliko mesjeci
do nekoliko hiljada ili miliona godina. Klasični period je 30 godina,
po definiciji Svjetske Meteorološke Organizacije (World Meteorological
Organisation – WMO). Ove količine su najčešće površinske promenljive kao
što su temperatura, padavine i vjetar. Klima u širem smislu je stanje,
uključujući statistički opis, klimatskog sistema."
(slobodni prevod sa Engleskog)
Sama riječ klima potiče od starogrčke riječi κλίμα
(klima), koja ima isto značenje u kojem se i danas koristi.
Jednu drugu definiciju je dao Rubinstein (Rubinštajn) godine 1952. Po
njoj klima je "prosijek karakteristika vrijemenskih procesa,
koji su prouzrokovani sunčevim zračenjem, osobinama podloge i atmosferskom
cirkulacijom koja je zavisna od njih". Dakle, i ovde se klima
definiše kao "prosječno vrijeme", ali se posebno definišu i
razlozi klimatske raznovrsnosti Zemlje. Ovim kaže sledeće: da su zračenje
Sunca, albedo i temperaturna provodljivost tla ili morske struje drugačije,
i klima bi zasigurno bila drugačija.
Neke definicije klime ističu da se radi o klimi planete Zemlje, tako da
se klimatologija, nauka koja proučava proces formiranja klime ograničava
na proučavanje Zemljine klime. Ovo znači da se klimama drugih nebeskih
tijela (npr. Mars ili Jupiter) bave egzoklimatologija, nauka o klimama
nebeskih tijela, i naravno, astronomija.
Osim meteoroloških i klimatoloških definicija klime postoji i biološka
i geografska definicija. Po biološkoj definiciji, klima je je kompleks
klimatskih uslova koji sa drugim činiocima neke određene sredine određuju
postojanje, razvitak, razmnožavanje i premeštanje živih organizama. Po
geografskoj definiciji, klima je skup atmosferskih stanja koja vladaju
na određenoj površini Zemlje. Klima se proučava preko posmatranja njenih
elemenata, činilaca i modifikatora.
2. Osnovni pojmovi
Meteorlogija i klimatologija
Prije svega, treba definisati razliku između ove dvije grane atmosferskih
nauka. Meteorologija i klimatologija, mada su dosta slične, ipak se razlikuju.
Naime, dok meterologija analizira atmosferske prilike u kraćim vremenskim
periodima (obično nekoliko nedelja), klimatologija se bavi izučavanjem
klime u dužim vremenskim periodima i studijom i analizom učestalosti određenih
klimatskih uslova u dalekoj i bliskoj prošlosti. Klimatologija se dijeli
na opštu klimatologiju i klimatografiju. Opšta klimatologija proučava
fizičke osnove klime kao prosečnog stanja atmosfere, a klimatografija
je prikaz klima pojedinih regija ili meteoroloških stanica. Savremena
klimatologija je kompleksna nauka jer osim pojedinačnih klimatskih elemenata
istražuje i njihove međusobne odnose kako bi se došlo do što pouzdanijih
podataka. Kako je klima osim u prostoru promenljiva i u vremenu, tako
se unutar klimatologije razvila i paleoklimatologija koja proučava klimu
(daleke) prošlosti, kao i istorijska klimatologija, koja se bavi klimom
u holocenu (najnovije doba, od 10000 p.n.e. do danas), ali ponajviše u
prošlih 3-4000 godina.
U današnje vrijeme, kad klimatske promjene postaju naša svakodnevica,
važnost klimatologije polako postaje veća od važnosti meteorologije, jer
dok smo dosta sigurni u promenu vremena na kratke staze, nesigurnosti
u prognozi dugotrajnih promena izazivaju tenzije. Klimatolozi bi u budućnosti
mogli da budu oni koji određuju tok svijetske ekonomije i politike, kako
bismo izbegli negativne posledice svog viševjekovnog globalnog uticaja
na klimu.
Podijela klime
Klima se dijeli po nivou posmatranja ("veličini"), i to na:
makro, mezo, topo i mikroklimu. Pod makroklimom se podrazumeva klima cele
Zemlje ili nekog njenog velikog prostranstva, kao što su Pacifik, Sahara,
Himalaji ili Sibir. Važno je da data oblast bude dovoljno homogena, jer
pri posmatranju makroklime, cijela oblast mora da se posmatra kao jedna
cijelina. Kako bismo dostigli potrebnu tačnost klimatske analize, moraju
se koristiti podaci mnogih meteoroloških stanica sa date oblasti za dug
vremenski interval. Makroklima se odnosi na prostor prostornog razmjera
od 100 do 10000 km do visine od 10-12 km (do stratosfere).
Mezoklima, koja se često zove i lokalna klima, se odnosi na oblast manju
od makroklimatske, ali koja i dalje predstavlja geografsku cijelinu. Primjeri
takvih cijelina su: šuma, brdo, riječna dolina, močvara, dio mora ili
grad. Tu se isto moraju posmatrati svi rezultati svih meteoroloških stanica
teritorije, ali to nije dovoljno. Tu se moraju sprovesti i merenjana na
specijalnim lokacijama, kao što su vrh planine, najviši region grada,
industrijski kompleks, oblast guste vegetacije, obala itd. Tu postaju
posebno korisne automatske meteorološke stanice. Mezoklima se odnosi na
prostor prostornih razmera od 1 do 100 km.
Topoklima se odnosi na mali prostor koji se još može posmatrati kao geografska
cijelina. Ovaj pojam je uveo Thorntwaite (Torntvajt) i odnosi se na prostore
prostornih razmera od 0.1 do 1 km.
Mikroklima se odnosi na sasvim male oblasti, kao što su poljoprivredno
zemljište, jedna padina orografskog sistema, dio šume, gradska četvrt
ili vetrozaštitni pojas. Dok su sve ostale klimatološke razmjere i geografske,
mikrolkima se odnosi na ageografske veličine. Osobine mikroklime lako
nestaju ako dođe do promjena većeg intenziteta na mezo- ili makronivou,
kao što je ciklon ili neki front. Najizraženije su, dakle, ove osobine
pri mirnom vremenu bez izrazitih vijetrova. Pri posmatranju mikroklime
koriste se podaci samo jedne, najbliže meteorološke stanice i mnogih mijerenja
na karakterističnim mjestima. Prostorni razmer na kojem se može posmatrati
mikroklima je od 0.0001 km (10 cm) do 0.1 km (100 m).
Klima se može podjeliti i na klimu atmosfere i klimu zemljišta. Razlika
je u tome da pri posmatranju klime zemljišta ne posmatramo klimu do visine
troposfere (10-12 km), nego samo u prizemnom sloju i u samom tlu. Klima
zemljišta se znatno razlikuje od klime atmosfere, jer je tlo mnogo manje
homogeno od atmosfere. Puno je raznih minerala i biljki, kao i podzemnih
voda, čemu sličnih u vazduhu nema.
Klimatski elementi
Klimatske elemente dijelimo na: kozmičke, telurske, geološke i meteorološke. U kozmičke elemente spadaju Sunčevo zračenje i kratkotalasno zračenje neba. Telurski (tj. Zemaljski, zemljani) elementi su Zemljino izračivanje, atmosfersko protivzračenje, količina radijacije porijeklom iz unutrašnjosti Zemlje i količina aerosola u atmosferi. Geološke elemente čine temperaturna i toplotna provodljivost zemljišta. Meteoroloških elemenata ima najviše: temperatura zemljišta, temperatura tla, atmosferski pritisak, vlažnost vazduha, vlažnost zemljišta, oblačnost, intenzitet isparavanja, padavine, omjer dužine dana i noći, pravac i smijer vijetra, sniježni pokrivač, i elektricitet u vazduhu. Dakle, sve su to elementi klime, i sve te elemente treba uzeti u obzir pri analizi klime.
Klimatski činioci
Rubinstein je imao drugačiji pogled na klimu, pa je sastavio svoju definiciju, u kojoj se javljaju sledeće grupe činilaca: astronomski, geografski i meteorološki. Astronomski činilac je rotacija Zemlje. Geografski činioci su geografska širina, raspored kopna i mora, nadmorska visina, reljef zemljišta (planine, brda, kanjoni itd.), vrsta podloge (kamenito ili peščano tlo, humus itd.) i vegetacioni pokrivač (šuma, trava, poljoprivredna kultura, trska ili pak pustinja). Među meteorološke činioce spadaju osobine atmosferske cirkulacije (pravac vijtra), smjena vazdušnih masa, osobine atmosfere (hemijski sastav, vlažnost, aerosoli itd.), oblačnost i padavine. Naravno, tu nedostaje jedna stvar, a to su antropološki činioci, tj. ljudski uticaj na klimu. Tu pre svega spada industrija i infrastruktura. Neke strukture menjaju klimu celih regije (brane koje stvaraju veštačka jezera), a i veliki broj manjih zgrada stvara svoju klimu. A industrija menja sastav atmosfere i tačna priroda njenog uticaja se još istražuje.
Klimatski modifikatori
Utvrđeno je dugim godinama posmatranja da su najvažniji činioci klime
Sunčevo zračenje i osobine podloge. Na osnovu ovoga je napravljen model
takozvane solarne klime. Radi se o savršenoj sferi čija površina je idealno
homogena i na koju pada Sunčevo zračenje. U ovom modelu klima zavisi jedino
od intenziteta Sunševog zračenja, prividne visine Sunca i od dužine dana,
a sve to su funkcije geografske širine i dužine, pa model postaje osno
(oko Zemljine ose) i bilateralno (na ravan Zemljinog Ekvatora) simetričan.
Sve izoterme bi bile paralelne sa Ekvatorom. I ne samo to, nego i vremenske
promjene bi bile u potpunosti repetitivne na dnevnom i godišnjem nivou.
Na primjer, petnaeste nedelje svake godine bi se na datoj teritoriji identično
ponovio frontalni poremećaj. To je, dakle, solarna klima, koja je jedna
idealizacija realne, fizičke klime. Kako bismo dobili model realne klime,
moramo na ovaj model dodati klimatske modifikatore. Po tome, kolika je
razlika između solarne i realne klime zbog uticaja nekog modifikatora,
ti modifikatori se dijele na modifikatore prvog, drugog i trećeg reda.
Klimatski modifikatori prvog reda su: nehomogenost Zemljine površine (podijela
na kopno i more), raspored kopna i mora na površini sa obzirom na oblik
obale i za kraj susedstvo hladnih i toplih vodenih struja u okeanima i
morima. Ovi modifikatori izazivaju velike promjene u solarnoj klimi i
važe za najjače modifikatore.
Klimatski modifikatori drugog reda su visina i pravac pružanja planinskih
lanaca i reljef zemljišta, u šta upada i ekspozicija mesta. Pod ekspozicijom
mesta se misli na izloženost mesta Sunčevim zracima.
Klimatski modifikatori trećeg reda su vegetacija (šume, džungle, poljoprivredne
kulture, pašnjaci itd.), jezera, sniježni pokrivač i mnogi drugi modifikatori.
Zanimljivo je da često modifikatori trećeg reda modifikuju solarnu klimu
više nego oni drugog.
Nesvrstan među ove modifikatre je rotacija Zemlje, koja ima i te kako
veliki uticaj na Zemljinu klimu. Razlog ovome je da je već u solarnoj
klimi pretpostavka rotacija Zemlje, pa nam ne treba modifikator kako bismo
dobili realnu klimu.
3. Primjeri
Sad ćemo da se pozabavimo konkretnim uticajem raznih modifikatora na klimu planete Zemlje. Modifikatori su u redu po intenzitetu njegovih uticaja na klimu, počevši od najjačeg.
Uticaj Zemljine rotacije na klimu
Rotacija Zemlje je neupitna činjenica već mnogo vijekova. Tek je otkrivanjem
Newtonovske fizike otkriveno da ona ima uticaj na kretanje tijela, što
mnogo govori o intenzitetu tog uticaja na svakodnevna kretanja. Naravno,
kad se radi o ogromnim masama kao što je atmosfera Zemlje, ni najmanja
sila se ne može zanemariti na globalnom nivou. Ovaj uticaj je poznat po
imenu Coriolisova (Koriolis) sila. Radi se o uticaju neinercijalnosti
sistema na kretanje tijela unutar sistema. Pošto je rotaciono kretanje
neinercijalno (intenzitet i smijer sile možda ostaje stalna, ali pravac
se stalno mijenja), kretanje tijela na Zemlji je pod uticajem Coriolisove
sile. Ova sila nije ništa drugo do vektorski proizvod vektora tijela i
vektora rotacije Zemlje. Kao posledica ove sile, vazdušne mase se ne kreću
u pravoj liniji od mesta visokog do mesta niskog pritiska, nego skreću.
Ovo skretanje se događa na severnoj hemisferi udesno i na južnoj polulopti
ulijevo.
Pasati i antipasati struje od polova ka Ekvatoru i od Ekvatora ka polovima,
respektivno. Da nema Coriolisove sile, njihov pravac bi bio meridialni,
ali zbog ove sile se na 300 geografske širine na obe polulopte je pravac
pasata i antipasata paralelan sa Ekvatorom.
Uticaj kopna i mora na klimu
Voda i tlo se različito zagrijavaju na suncu, jer imaju različite specifične
toplote. Osim toga imaju i različita albeda, što znači da različito odbijaju
svijetlost. A tu je i činjenica da dok voda propušta svetlost i do 20
m dubine, tlo uopšte ne propušta svijetlost. Voda se sporije grijeje i
hladi od tla, pa na obalama voda uvek grijeje ili hladi zemlju. Ovo dovodi
do pojave termičkih vijetrova. Osim toga, u samoj vodi se stvaraju termičke
struje koje izjednačavaju temperaturu vode, pa se toplija površina vode
hladi od strane hladnijih dubinskih slojeva.
Zbog svih ovih razlika između kopna i mora, nastaju dva osnovna klimatska
tipa: kontinentalni i maritimni. Naravno, dva tipa se svuda dodiruju,
pa mora da postoji i treći, primorski tip. Razlike dva osnovna tipa su:
godišnji hod temperature kontinentalnih klimatskih zona je mnogo veća
nego u maritimnim, i do 6 puta veće; ovaj hod je kod maritimne klime umjereniji,
nego kod kontinentalne; ekstremne temperaturske vrijednosti su vremenski
pomjerene. Opšte je pravilo da ukoliko je površina kopna ili mora veća,
i izraženost kontinentalne, odnosno maritimne klime je veća. Mora se spomenuti
i uticaj kopna i mora na količinu padavina. Naime, izvor ogromne većine
svih padavina su topli okeani. Kao posledicu ovog imamo najkišovitije
regije u okeanskim priobaljima (Engleska, Novi Zeland) i najsuvije regije
u centrima velikih kontinenata (Takla Makan, pustinje Novog Meksika).
Uticaj planina na klimu
Planine modifikuju klimu na tri osnovna načina: kao prepreke vetrovima,
kao izvorišta vazdušnih strujanja i kao modifikatori lokalne klime. Kao
prepreke vetrovima, velika gorja mogu da posluže kao svojevrsni termički
izolatori, ako se pružaju u smeru istok-zapad. Temperature sjeverno i
južno od Alpa, Himalaja ili Kavkaza se znatno razlikuju bilo u ljeto ili
u zimu. Planine prosto ne dozvoljavaju da se toplije i hladnije vazdušne
mase sretnu i razmene količine toplote. Planine mogu da budu i izvirišta
vazdušnih strujanja u obliku termičkih vetrova. Naime, padine i doline
imaju različite nagibe, pa ih sunce različito grije, obično doline više
nego planine. Kao posledica, danju duvaju lokalni vjetrovi uz planine.
Kao modifikatori lokalne klime, planine potpuno mjenjaju svaki aspekt
klime, pa se vode kao poseban klimatski tip unutar kontinentalnog: planinski
tip. Kao prvo, mjenjaju uticaj Sunčevog zračenja. Što je planina viša,
to ima manje atmosfere iznad nje i to je atmosfera ređa. Ovo prouzrokuje
veće direktno zračenje u visokim planinama. Ovo uobičajeno ne ide zajedno
sa višim temperaturama, ali zato je koža ipak izložena intenzivnom zračenju.
Zemljino izračivanje raste sa visinom zbog sve većih razlika između gustine
tla i vazduha. Dakle, svu toplotu koju planine sakupe tokom dana izrače
tokom noći. Ova intenzivna razmena toplota prosto uništava stijene pretvarajući
ih u pijesak, koji planinski vetrovi brzo raznesu.
Temperatura vazduha isto opada sa nadmorskom visinom, što je možda najupečatljivija
razlika između nizije i planina. Osim toga, planine su često obmotane
oblacima, jer vazdušne mase, koje se sudare sa planinom počnu naglo da
se adijabatski hlade, što prouzrokuje stvaranje oblaka i padavine.
Planine utiču i na frontove. Kad front stigne do planine, uspori, jer
ne može da prođe preko nje. Umesto toga mora da je zaobiđe ili da "sakuplja
snagu" kako bi se popeo preko planine, tj. front dobija potisak od
vazdušne mase koja ga gura dok ta sila ne postane dovoljna za prelazak
preko prepreke. Obično se dogodi i jedno i drugo i frontu treba par stotina
kilometara posle planinske prepreke da se vrati u svoje prijašnje stanje.
Uticaj jezera na klimu
Jezera su jedan oblik vodenih basena, pa da vidimo klasifikaciju ustih po uticaju na klimu: veliki baseni (okeani i mora) su značajni modifikatori; prirodna i viještačka jezera su isto značajni modifikatori, ali u srazmeri sa svojom veličinom; močvare su isto značajni modifikatori u srazmeri sa svojom veličinom, ali još povećavaju verovatnost mraza; velike reke su istog značaja, kao i jezera; male rijeke i kanali su od zanemarivog klimatskog značaja. Dakle, uticaj jezera na klimu je u razmeru sa veličinom istih. Ti uticaji su sledeći: manje kolebanje temperature na dnevnom i godišnjem nivou, povećava vlažnost vazduha i neznatno povećava količinu padavina. Uz to povećava i brzinu lokalnih vetrova. Jezera koja se zimi zamrznu imaju isti uticaj na klimu u tom godišnjem dobu kao da ih i nema, kao da su dio tla. Što je jezero dublje, manja je verovatnost da će se zamrznuti tokom zime, jer jezero akumuliše termičku energiju u cijeloj svojoj zapremini i mora sva toplota da se preda hladnijem vazduhu kako bi došlo do zamrzavanja površine.
Uticaj prirodnih pokrivača na klimu
Među prirodne pokrivače spadaju snijeg, led i raznovrsni biljni pokrivači.
Ovo su sve modifikatori klime trećeg reda. Najpre pogledajmo uticaj bilja
na klimu, jer je biljni pokrivač najrasprostraniji i najdugotrajniji od
tri ponuđene varijante. Dok bilja ima na svim kontinentima (čak i na Antarktici
ima lišajeva i gljiva), veći sniježni i ledeni pokrivači su malo zastupljeni
u svijetu tokom cijele godine sem polarnih kapa i visoravni. Dakle, klima
teritorije pod biljnim pokrivačem i puste teritorije moraju da se razlikuju,
jer su specifične toplote raznih biljaka redom manje od specifičkih toplota
raznih vrsta tla. Razlog ovome je velika količina vode u biljkama ( i
do 80%). Ovo ima posledicu da se regije gustog bilja manje zagravaju i
manje hlade od pustih regija. Uz to krošnje drveća još i upijaju velike
količine toplotne energije, koju pretvaraju u hemijsku. Krošnje deluju
i kao svojevrsni suncobrani zasenčujući prostor ispod sebe. Ovo dalje
smanjuje temperaturu. U biljnim sklopovima je brzina vijetra dosta smanjena
zbog prepreka. Nasuprot ovome, vijetrovi postaju brži iznad šuma, jer
su istisnuti iz prizemnog sloja mnogobrojnim preprekama. Ovo povećanje
brzina nastaje jer sveukupna visina zone vijetra ne raste, a gubi se dubina,
što dovodi do povećanja gustine strujnih linija. Povećanje brzine vijetra
je osetno iznad šuma i do 300 m visine.
Sniježni pokrivač se odlikuje svojom osobinom lošeg provodnika toplote.
Kao takav štiti bilje od smrzavanja kao termoizolator. Može čak za 220
C da poveća temperaturu tla na dubini od 20 cm u usporedbi sa tlom bez
pokrivača. Sa druge strane, odbija i do 80% svetlosti. Ovo ne samo da
sprečava zagrevanje tla, nego može da izazove i slijepilo. Kad dođe toplije
vreme, prvo snijeg mora da se otopi kako bi došlo do zagrijavanja tla.
Proljećno topljenje snijega je glavni uzrok povišenog nivoa vode u to
doba godine. Česti su proljećni plimni talasi na velikim rijekama. Sniježni
pokrivač utiče i na brzinu vijetra. Pošto predstavlja hrapavu površinu,
usporava vijetar.
Zaključak
Budući da su ovo samo osnovni pojmovi o klimi, a i oni su veoma komplikovani i zavise od mnogo različitih faktora, očigledno je da je veoma teško analizirati određenu klimu, kamoli predvideti njene ubuduće promjene. Upravo zato je potrebno prikupljati podatke i stvarati sve potpunije kompjuterske modele klima, kako bismo što bolje razumeli promjene koje se čine sve dramatičnijima iz dana u dan. Posebno je velika značajnost klimatologije kao nauke u celosti u ovo doba promenljive klime.
LITERATURA
1. Skripte iz uvoda u meteorologiju I i II, Dragutin T. Mihailović
2. www.en.wikipedia.org/wiki/Climate
preuzmi
seminarski rad u wordu » » »
Besplatni Seminarski Radovi