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.

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.