Troposféra

Stránka detailněji vykládá o atmosférické vrstvě velmi důležité z hlediska projevů počasí různého druhu. Dělení na jednotlivé dílčí vrstvy a jejich charakteristika, proměny vrstev v závislosti na období a počasí.

Témata stránky: Charakteristika troposféry, dělení troposféry, charakteristika troposférických vrstev.

Výukový prostředek k tomuto tématu:

METEOROLOGIE 3


TROPOSFÉRA A POČASÍ

Atmosférická vrstva, která je nám nejblíže, neboť sahá od povrchu Země do průměrné výšky cca 11km nad povrchem, je vrstvou, ve které se odehrává veškeré počasí. Není možno ale říci, že úplně veškeré, tedy 100% projevů počasí, neboť minimální část se může odehrávat i ve spodních vrstvách stratosféry (například prorůstání mohutných oblaků Cumulonimbus do oblasti této vrstvy), na což připadá dejme tomu 1% jevů. Výška vrstvy kolísá dle místa i roční doby či teplot vzduchu. Nad rovníkem může sahat cca do 17km, v polárních oblastech jen do 7km. V této vrstvě klesá teplota vzduchu s výškou o 6.5°C na každý kilometr výšky. Tato vrstva obsahuje 75% hmoty celé atmosféry Země.

Dělení troposféry

Troposféru můžeme dělit na jednotlivé podvrstvy, které nejsou pevně určeny dle výšky nad zemským povrchem, ale určuje je převládající počasí a tedy stav meteorologických prvků. Počasí se zde odehrává nejintenzivněji. Jsou též určeny roční dobou. Teplota vzduchu v nich převážně klesá, avšak ne neustále.

Troposféru dělíme na:

  • Přízemní vrstvu (podvrstvu) – od cca 40 do 100m
  • Mezní vrstvu (vrstvu tření) – od 1000 do 2000m
  • Volnou atmosféru – dále až k jejímu vrcholu

Přízemní vrstva  je specifická vrstva atmosféry, tzv podvrstva troposféry, která je přilehlá těsně k zemskému povrchu. Dosahuje tedy od povrchu až do výšky 20-50 metrů nad zemí. Probíhá zde tepelná výměna (viz též článek Teplota povrchu, půdy a vody jako rozšiřující problematiky o teplotě povrchu a jejím chodu) a intenzivní turbulentní promíchávání vzduchu, neboť u povrchu fouká vítr. Toto promíchávání předává teplo, vlhkost a mechanickou energii do okolí. Měří se zde většina meteorologických prvků (viz pro rozšíření znalostí o meteorologických prvcích a jejich měření článek Meteorologické prvky a jejich měření) Jedná se o přízemní teplotu v 5cm nad povrchem, teplotu ve 2m nad povrchem a též dohlednost a vítr v 10m nad povrchem.

Mezní vrstvu lze ještě rozdělit na směšovací vrstvu, která sahá do spodní hranice nejnižší zádržné vrstvy. Mezní vrstva je nejnižší vrstvou atmosféry. Proudění vzduchu je zde značně ovlivněno třením o zemský povrch, proto se pro ní také používá název vrstva tření. V této vrstvě se odehrává intenzivní turbulence a značné promíchávání vzduchu. V této vrstvě dochází ke vzniku některých meteorologických jevů jako jsou například konvekční oblačnost nebo mlhy.

Rozlišujeme mezní vrstvu turbulentní = jedná se o běžnou mezní vrstvu, mezní vrstvu laminární = v důsledku laminárního proudění se vyskytuje nad hladkými povrchy, například nad vodní hladinou za slabého větru či nad uhlazenou sněhovou pokrývkou.

Mezní vrstva a její chování

Nad oceány se mění jen málo, nejvíce se zde mění při vertikálním přenosu jiné vzduchové hmoty nad tyto oblasti či vlivem advekce tohoto vzduchu. (vysvětlení.: advekce = nasunutí vzduchu, známe advekci teplého vzduchu a následný vznik advekčních mlh) Jedná se o důsledek změn, které přináší jiná vzduchová hmota. Tyto změny si vyložme jako vyrovnávání teplot mezi oceánem a vzduchem. Po vyrovnání kolísá tloušťka mezní vrstvy. Obecně platí, že je mezní vrstva tenčí v oblastech anticyklonálních, naopak v oblastech s nízkým tlakem vzduchu se hranice mezní vrstvy posouvá výše a to vlivem výstupných pohybů. V cyklonách se současně hranice mezní vrstvy mění často i během hodiny může dojít k výrazné změně. Je tedy obtížné stanovovat, kde horní hranice mezní vrstvy je. Nad povrchem je naopak v anticyklonách mezní vrstva dobře patrná, má i značný denní chod.

Přízemní vrstva dosahuje 10% celé vrstvy mezní. Dále tzv. mikrovrstva, jinými slovy přechodová vrstva, se nachází v prostoru od zemského povrchu jen do několika centimetrové výšky.

V noci je mezní vrstva za předpokladu utišení větru zeslabena, zasahuje tak jen do výšky několika desítek či stovek metrů.

Přes den zasahuje tato vrstva o poznání výše. Když začne Slunce ohřívat zemský povrch dochází i intenzivnějšímu kontaktu mezi povrchem a okolní atmosférou, zesiluje vítr a teplota se zdvihá od zemského povrchu do atmosféry. dále dochází k rozvoji turbulence a k přenosu tepla jak ve vertikálně, tak i v horizontálně. Při určitých podmínkách dochází ke konvekci, čímž je promícháván vzduch mezní vrstvy, vzniká oblačnost, vyskytují se případně i srážky a dochází tedy k toku hmoty tepelné energie v této vrstvě.

Mezní vrstva = není pevně zcela stanovena na rozdíl od ostatních definovaných, ale mění se a doslova závisí na vlivu zemského povrchu, resp. interakci s ním. Tato vrstva reaguje na vlivy terénu během hodiny či v kratším čase. Turbulence je jedním z nejdůležitějších procesů přenosu energie. Zmiňovány jsou dva druhy oblaků souvisejících s mezní vrstvou a je to oblak Cu hum, který je nazýván jako oblak pěkného počasí, spojíme si ho s termikou (více informací o problematice zejména v článku Vznik a odtrhávání vzduchových bublin) v této vrstvě, druhý jen Sc vyskytující v horní části dobře promíchané mezní vrstvy s kondenzací vodní páry. Projevy v souvislosti s mezní vrstvou jsou i mlhy a stejně také bouřky bez vlivu zemského povrchu na ně mohou změnit ráz mezní vrstvy a to vtahováním vzduchu z mezní vrstvy či sestupnými pohyby vzduchu z velkých výšek až k zemskému povrchu. Tento meteorologický jev ale moc často tuto vrstvu neovlivňuje.

Reference

Použitá a doporučená literatura:

DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017.

DVOŘÁK, P. Pozorování a předpovědi počasí. Cheb: Svět Křídel, 2014.

BEDNÁŘ, J. KOPÁČEK, J. Jak vzniká počasí? Praha: Karolinum, 2005

MÍKOVÁ, T. KARAS, P. ZÁRYBNICKÁ, A. Skoro jasno. Praha: Česká Televize, 2007