Rozdział 5
Ciśnienie powietrza
Ciśnienie atmosferyczne jest to nacisk jaki swoim
ciężarem wywiera słup powietrza na jednostkę powierzchni.
Wraz ze wzrostem grubości warstwy powietrza rośnie ciśnienie.
Biorąc pod uwagę dwie warstwy o tej samej wysokości ciśnienie
wyższe wywiera słup chłodniejszego powietrza , co jest
pozornie sprzeczne z równaniem Claperona ; p = Q*R*T
gdzie R - stała gazowa
Q - gęstość powietrza
T - temperatura powietrza
Bezpośrednio ze wzoru wynika , że podczas wzrostu temperatury
zwiększeniu powinno ulec ciśnienie , a jednak tak nie jest.
Wszystko wyjaśni się gdy rozpatrzymy temperarurową
zależność gęstości powietrza. Okazuje się żę zwrost
temperatury wywołuje spadek gęstości , której zmiany są
większe od zmian temperatury je wywołującej więc ciśnienie
obniża się. Przedstawiony powyższy schemat jest bardzo ogólny
, bo atmosfera ziemska rządzi się bardziej skomplikowanymi
prawami których tu nie będę omawiał.
Ciśnienie powietrza najczęściej wyraża się w hekto paskalach
( hpa ) oraz w milimetrach słupa rtęci ( mm Hg) , przy czym
1hpa = 0.75 mm Hg. Jako ciśnienie normalne uważa się
ciśnienie , które w temperaturze 0o C i na 45o równoleżniku
szerości geograficznej wynosi 760 mm Hg ( 1013.2 hpa ).
W średnich szerokościach geograficznych ciśnienie
atmosferyczne ulega częstym zmianom z dnia na dzień. Absolutne
wahania ciśnienia mogą dochodzić do 100 hpa lecz rzadko
przekraczają wartość 70 hpa w ciągu roku.
Zawsze w atmosferze ciśnienie spada ze wzrostem wysokości ,
spadek ten zależy od temperatury oraz w mniejszym stopniu od
ilości pary wodnej w powietrzu. Stopień barometryczny (
grubość warstwy w której ciśnienie spada o 1 hpa ) przy
średniej temperaturze warstwy powietrza około 0o C wynosi 8m.
Ze wzrostem temperatury stopień barometryczny zwiększa się (
atmosfera rozrzedza się ) i dla temperatury powyżej 15 C wynosi
około 9m. W chłodnych masach powietrza , w których temperatura
nie przekracza - 15o C wynosi 7m.
W celu wyliczenia dokładnego stopnia barometrycznego w danej
temperaturze stosuje się barometryczny wzór na geopotencjał.
Ciśnienie również zależy od szerokości geograficznej ,
ponieważ wraz z nią zmienia się wartość przyspieszenia
ziemskiego. Na równiku wskutek maksymalnej prędkości liniowej
ziemi wokół własnej osi wzrasta siła odśrodkowa powodując
zmniejszenie siły grawitacji. W okolicach bieguna , gdzie
prędkość ta jest znikoma lub równa się zero , ciążenie
jest największe. W związku z tym nacisk powietrza oraz
ciśnienie jest mniejsze na równiku niż na biegunie. Jednak
zmiany te są małe nie należy przypuszczać iż z tej przyczyny
w okolicach równoleżnika zerowego obserwuje się strefę
niskiego ciśnienia , zaś szerokościach wysokich
podwyższonego. W rzeczywistości o różnicach tych decyduje
temperatura. Zróżnicowanie temperatury pod wpływem szerokości
gograficznej tworzy bardzo różnorodny obraz ciśnienia na
Ziemi. Wyróżnia się następujące ośrodki : niże i wyże
baryczne , zatoki , bruzdy niskiego ciśnienia , kliny oraz wały
wysokiego ciśnienia.
Na wysokości stacji 260m przy średniej temperaturze roku 7.4o C
stopień baryczny wynosi 8.2m czyli ciśnienie atmosferyczne
wynosi 1013.2 - 260 / 8.2 = 985.5 hpa ( 736.1 mm Hg ).
Zakres badań ciśnienia w Strzyżowie jest dość skromny i
wynosi tylko 2.5 roku , mimo krótkiego okresu czasu ważniejsze
charakterystyczne cechy ciśnienia są dość dobrze zauważalne.
Przebieg roczny ciśnienia charakteryzuje się zimowym wzrostem
oraz letnim obniżeniem ciśnienia ,co jest zgodne z temperaturą
tych okresów. Najwyższe średnie miesięczne obserwuje się w
styczniu 743 mmHg. Związane jest to z dużą rozbudową wyżów
w centralnej części kontynentu w tym okresie. W lutym
ciśnienie mocno spada za sprawą aktywności niżów ;
islandzkiego oraz północnoatlantyckiego , aby w marcu ponownie
wzrosnąć.
W trzech następnych miesiącach panuje ciśnienie bardzo niskie
mimo iż spada aktywność niżów zimowych a do głosu dochodzą
płytkie wyże. W lipcu i sierpniu ciśnienie podwyższa się do
wartości średniego rocznego ,aby we wrześniu ponownie
obniżyć się ( pogorszenie pogody , większe oddziaływanie
niżów ). W październiku w wyniku rozbudowania się wyżu
azorskiego ciśnienie wzrasta. Listopad , który należy do
mięsięcy o wzmożonej aktywności niżowej zaznacza się
spadkiem ciśnienia w stosunku do października o 2.5 mb. Koniec
roku to ponowny skok ciśnienia w górę.
miesiąc | śr. miesięczne ciśnienie w [mmHg] |
wahania tygodnowe ciśnienia w [mb] |
1 | 743 | 17 |
2 | 738 | 26 |
3 | 740 | 20 |
4 | 735 | 14 |
5 | 736.5 | 11 |
6 | 735 | 12 |
7 | 737 | 10 |
8 | 738 | 10 |
9 | 736 | 14 |
10 | 739 | 16.5 |
11 | 736.5 | 20.5 |
12 | 739 | 20.5 |
średnio | 737.5 | 16.0 |
Roczny przebieg ciśnienia posiada mocno falowy charakter z
którego wynikają poniższe dane ; średnie ciśnienie ; zimy 740.5 mmHg
wiosny 735.5 mmHg
lata 737.0 mmHg
jesieni 737.5 mmHG
Jak widać wysokie ciśnienie przypada na zimę oraz częściowo
na jesień , zaś najniższe wartości obserwuje się wiosną
oraz latem. Zastanawiające jest to iż najniższe ciśnienie
przypada na wiosnę a nie na cieplejsze lato. Pierwszą i
zasadniczą przyczyną tego jest brak informacji z dłuższego
okresu o ciśnieniu w poszczególnych miesiącach. Inną
przyczyną zakłócającą rytm ciśnienia jest przejściowość
klimatu Strzyżowa.
Wpływ skomplikowanej cyrkulacji powietrza wywołuje częste
zmiany ciśnienia powietrza. Biorąc pod uwagę średnie zmiany
tygodniowe ( z barogramu ) przedstawione w tabeli oraz na
poniższym wykresie zauważa się letnie zmniejszenie oraz zimowy
wzrost wahań ciśnienia W styczniu są one na poziomie średnich
rocznych, ale w stosunku do innych chłodnych miecięcy dość
małe. Zdecydowanie największe wahania ciśnienia obserwuje się
w lutym , wynoszą one średnio 26mb w ciągu siedmiu dni.
Wywołane są one wzrostem aktywności frontogenetycznej , w
okresie tym nad Polską przemieszcza się największa ilość
frontów wywołujących nieraz bardzo duże zmiany ciśnienia.
Dalsze miesiące to systematyczny spadek wahań ciśnienia do
maja ,czerwca ,lipca oraz sierpnia , kiedy to wynoszą 10 -12 mb.
Okres tem charakteryzuje się ustabilizowaniem pogody oraz
cyrkulacji powietrza.
Konic lata i środek jesieni to ponowny wzrost wahań , aby w
listopadzie i grudniu w miesiącach o dużej aktywności ,
rodzenia się oraz przemieszczania głębokich frontów
przekroczyć 20 mb.
Znaczny wzrost w okresie zimowym tygodniowych wahań ciśnienia
spowodowany jest niestabilnością
pogody , ciągłymi zmianami z dnia na dzień kierunku cyrkulacji
powietrza.
Średnie tygodniowe wahania ciśnienia pór roku ;
zima 21.2 mb
wiosna 12.8 mb
lato 11.0 mb
jesień 19.5 mb
Powyższe dane potwierdzają charakter cyrkulacji w
poszczególnych okresach roku. Wyróżniają się okresy zimy i
jesieni jako pór roku ,w których najbardziej zaznacza się
przejściowość klimatu Strzyżowa.
Dobowy przebieg ciśnienia ze względu na skomplikowaną
cyrkulację powietrza jest bardzo różnorodny. Tylko podczas
ustabilizowanej pogody wyżowej wahania dobowe przyjmują
regularny charakter. I tak w czasie doby wyróżnia się cztery
charakterystyczne okresy uwidaczniające się na barogramie jako
lekie falowania rzadko przekraczające 2 - 4 mb. Występują dwa
maksima ; większe około godz. 13 oraz mniejsze około godz. 24,
ponadto dwa minima ; około 6 , kiedy ciśnienie spada najniżej
, oraz w godz.15 - 17 gdy ciśnienie spada nieco mniej. Powyższy
obraz jest trudny do zarejestrowania , częściej występują
tylko dwa najbardziej ekstremalne wychylenia.
Warto zwrócić uwagę na wartości "rekordowe"
ciśnienia odnotowane w czasie 2.5 letniej obserwacji. Maksymalne
ciśnienie zanotowano 15 i 16 stycznia 1991 które wynosiło
756.5 mmHG (1009 mb) , zś najniższe 1 marca 1990 - 709 mmHg
(945,3 mb). Wartości skrajne mocno odbiegają od średniej ,
zaś różnica ich wynosi 47.3 mmHg (63,3 mb) co jest wartością
znaczącą.
Przebieg ciśnienia odzwierciedla zmiany wywołane np.
pogłębianiem czy wypełnianiem niżów oraz przemieszczaniem
się ośrodków barycznych kształtujących pogodę. Ciśnienie
uzupełnia naszą wiedzą na temat atmosfery oraz zmian w niej
zachodzących.