ATMOSFERA

ATMOSFERA

Definitie si notiuni generale

Atmosfera este un amestec de gaze, vapori de apa si particule solide care inconjura suprafata terestra sub forma unui invelis gazos mentinut datorita gravitatiei aerul "pur" este incolor insipid, mobil, elastic, compresibil si expansibil. Este transparent pentru o gama foarte larga de radiatii insa are capacitatea de a absorbi altele. Desi este mai putin dens decat apa sau uscatul aerul are greutate si exercita presiune. Densitatea aerului scade repede cu inaltimea.

Atmosfera este indispensabila vietii asigurand oxigenul necesar respiratiei protectia impotriva razelor ultraviolete, datorita stratului de ozon si termoreglari si avand capacitatea de termoreglare datorita gazelor cu benzi de absorbtie in domeniu IR a spectrului radiativ.

Originea si limitele atmosferice

Cele mai plauzibile ipoteze au la baza cercetariile asupra altor plante din sistemul solar. O prima ipoteza considera atmosferaun rest din masa gazoasa incandescenta ce alcatuieste pamantul in faza initiala a formarii sale. O ala ipoteza considera gazele "atmosfera secundara", rezultata in urma eruptiilor vulcanice, emanatiilor izvoarelor termale, descompunerile chimice si mai tarziu contributiei vegetatiei.

Exista dovezi conform carora aceasta atmosfera ar fi captata caracteristic asemenea celei de astazi in urma cu 580 mil ani in cambrian. Proceselor fizico-chimice si biologice contribuie la pastrarea unui echilibrucomplicat atat intre compozitia atmosferei cat si intre aceasta si celelalte invelisuri ale pamantului (litosfera, hidrosfera, biosfera, pedosfera).

Limita inferioara a atmosferei este considerata in general suprafata activa a planetei. In realitate datorita presiuni atmosferei aceasta limita este un strat cu grosimii variabile, dependente de adancimea pana la care aceasta patrunde in crapaturile litosferei in rocile si solul inorganismele vii. Limita superioara este mai dificila de recuperataceasta fiind un strat de tranzitie cre spatiul interplanetar. O limita logica fiind aceea unde procesele si fenomenele caracteristice amestecului de gaze nu mai pot avea loc. Intru-cat aurorele polare se pot observa uneori la inaltimea de 1200 km limita superioara a atmosferei ar trebui plasata cu putin la aceasta inaltime. Insa majoritatea cercetatorilor considera limita superioara la inlaltimea de 3000 kmunde se produce egalizarea densitatii atmosferice cu cea a spatiului interplanetar si unde are loc procesul de disipare a particulelor de gaz atmosferic.

Forma atmosferei

Atmosfera are forma similara pamantului, elipsoidala in straturile inferioare, ca efect al fortei centrifuge si al miscarilor consecutive. Troposfera structura inferioara are 16-18 km inaltime la ecuator 10-12 km inaltime latitudine medie si 6-8 km inaltime la polii datorita atractiei exercitate de soare si luna forma tamosferei sufera modificarii mai evidente detrminate de maree atmosferice.

Forma atmosferei superioare ramane inca o problema deschisa. In 1960 V. Fesenkov a formulat teoria conform conform careia invelisul gazos ce inconjuara pamantul se deformeaza datorita miscaripe orbita a pamantului cu o viteza de 30 km pe secunda, iar atmosfera are avea o forma de para, partea turtita ar fi indreptata spre soare si partea alungita cu aspect de coada de cometa in partea opusa.

Vantul solar un flux de protoni emisi de soare care genereaza aceasta forma ca si in cazul cometelor.

Densitatea atmosferei

Cu ajutorul metodelor moderne de investigare sa putut stabili densitatea compozitiei si alte proprietatiifizice ale atmosferei pentri cel putin 30km inaltime. Densitatea atmosferei la 0⁰C si 760 m Hg 1/3 ml bari este de 1,293 Kg/ m³. aerul este mai usor decat apa de 100 de ori insa densitatea variaza in functie de umiditate temperatura si presiune. Odata cu inaltiomea densitatea scade tinzand sa ajunga la periferia atmosferei egala cu cea din spatiul interplanetar.

Masa atmosferica atmosfera este alcatuita din straturi sau paturi concentrice mai dense decat spatiul interplanetar si mai rarefiate decat scoarta pamantului insa din calcule masa totalaa atmosferei a fost apreciata la 52x10¹⁴atomi reprezentand o miliomima parte din masa pamantului. Tinand seama de scaderea treptata densitati si presiuni 50 din masa atomica este concentrata in primi 5 km 75 in primi 10 km 95% in primi 20 km si 99% in primi 36 km.

Atmosfera si compozitia atmosferei

OMM inscrie pe lista componentiilor prelevat din primmi 20-25 km ai atmosferei un numar de 20 de gaze distincte. Principalele 4 gaze care compun aerul uscat (azot, oxigen, argon, dioxid de carbon) reprezinta 99,97% din volum si 99,9976% din greutatea acestuia. Restul gazelor reprezinta numai 0,003% din volum si 0,0024% din greutate. Cercetarile teoretice au aratat ca dioxidul de carbon, azot, radon prezinta variati in timp si spatiu insa in general componentele atmosferei in apropierea suprafetei terestre poate fi considerata constanta. Insa in natura nu exista aer perfect curat pe langa gazele mentionate acestea contin cantitatii variabile de vapori de apa. Concentratiile mai ales in troposfera, unde pot atinge 5 km din unitatea de volum de aer. Se adauga suspensiile solide, lichide, gazoase.

Prin ponderile si insusirile lor azotul si oxigenul sunt gazele cele mai importante totalizand 99,037% din volum si 98,67% din greutatea atmosferei, azotul tempereaza actiunea oxidanta a oxigenului, facand posibila dezvoltarea vietii. Pentru regnul vegetal constituie un element nutritiv important 25 milioane azot anual, obtinut fie direct din aer, fie din compusi azotului formatii in atmosfera si ajunsi in sol prin intermediul precipitatiilor. Azotul prezinta importanta pentru producerea ingrasamintelor chimice azotoase colorantiilor, medicamentelor si explozibililor.

Oxigenul este incolor, inodor si insipid indispensabil in procesul respiratiei (in absenta acestuia viata ar fi imposibila). Cantitatea de oxigen consumate in procesul respiratiei sunt impresionante un adult consuma 600 l oxigen, iar prin combinatie cu alte elemente. Iar nasterea oxiziilor. Proportia de oxigen din atmosfera este asigurata prin oxigenul eliberat de plante in procesul asimilatiei clorofiliene.

Elemente componente variabile ale atmosferei au importanta deosebita in producerea fenomenelor meteorologice cat si pentru mentinerea vietii pe planeta: dioxid de carbon, ozonul, vapori de apa.

Desi sub raport cantitativ ocupa locul 4 dioxidulde carbon are un rol esential in viata plantelor in procesul de fotosinteza. Provine din respiratia elementelor biotice, arderi, incendii si eruptii vulcanice cea mai mare parte a acestui gaz este disociat in apele Oceanului Planetar.

Concentratiile cele mai mari de dioxid de carbon se intalnesc toamna si iarna (cand fotosinteza se diminueaza), desupra uscatului, terenurile lipsite de vegetatie pe platformele industriale in marile centre urbane in incaperile aglomerate si neaerisite.

Dioxidul de carbon este un gaz cu efect de sera intru-cat absoarbe unele radiatii de unda lunga (caldura emanata de suprafata pamantului).

Ozonul repreinta o stare alotropica a oxigenului fiind un gaz albastrui cu miros caracteristic.identificabil de la 10-60 km inaltime are concentratia mai mare in stratosfera la 25 km si in neosfera 50 km, portiunea de munte ozonosfera. Ozonul se formeaza prin procese fotochimice complexe datorate radiatiilor UV si corpusculare emise de soare astfel: moleculele biatomice de oxigen se disociaza in atomi, atomi liberi de oxigen se asociaza cu oxigenul diatomic.

O₂ →O+O    O+O₂ →O₃

Cantitatea cea mai mare de ozon se intalneste in atmosfera in regiunile polare si deasupra muntiilor inaltii. Concentratiile mai mari se inregistreaza primavara cand fluxul radiativ solar se intensifica, iar temperatura este inca scazuta favorizand disocierea ozonului. Rolul primordial al ozonului este de a proteja atmosfera inferioara si suprafata terstra de actiunea UV. Ozonul absoarbe aceste radiatii fiind indispensabil vietii.

Vaporii de apa rezulta in urma evaporarii apei de la suprafta oceanelor si marilor, lacurilor si raurilor, baltiilor si mlastinilor, solului, zapezi si gheti. Se adauga cantitatii mai reduse provenite din procesele fiziologice ale animalelor si plantelor respiratie si transpiratie si din eruptiile vulcanice.

Distributia pe verticala a vaporilor de apa depinde de distanta fata de sursele de evaporare si de intensitatea schimburilor turbulente si convective din atmosfera. Miscarile ascendente ale aerului sunt insotite si de condensarea vaporilor de apa, iar prin urmare acestia sunt concentratii cu precadere in stratul de aer de pana la 5 km inaltime rare ori patrunzand dincolo de 10 km.

Densitatea vaporilor de apa este inferioaradensitatii aerului uscat raportul dintre acestea fiind de 0,622. Vapori de apa sporesc energia de instabilitate a aerului si contribuie la intensificarea miscarii ascendentei a acestuia. Prin condensare si sublimare vapori asigura formarea norilor, iar prin evaporare (consum de caldura) si condensare (eliberare de caldura) influenta bilantului caloric al sistemului pamant-atmosfera. Vapori de apa absorb si retin benzi din gama IR emise de suprafata terestra (efect de sera).

Suspensile solide, lichide si gazoase sunt omniprezente in straturile inferioare ale atmosferei impreuna cu aerul alcatuiesc un sistem coloidal, aerul fiind mediul de dispersie iar suspeniile faze disperse.

Suspensile solide opacizeaza atmosfera, diminueaza intensitatea radiatiei globale asigura partial nuclee de condensare necesare formarii norilor si precipitatiilor. Suspensiile solide denumite si pulberi au origine estraterestra (praf cosmic provenit din pulberizarea micrometeoritiilor ce intra in atmosfera terestra) dar mai ales terestra (praf, particule de sol, de roca, cenusa, fum, saruri marine, microrganisme, bacili, virusi, alge, polen, spori, seminte). Se adauga pulberile provenite din activitatea antropica: fum, cenusa, ciment, diversi oxizi, praf.

Suspensiile lichide si gazoase se formeaza in atmosfera din cauze naturale sau antropice. Multe dintre suspensiile lichide (HCl, acid sulfuric) si gazoase (dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, hidrocarburi, aldehide) sunt elemente de impurificare sau poluantii ai atmosferei.

POLUAREA ATMOSFEREI

Poluarea atmosferei reprezinta procesul de impurificare a aerului cu substante gazoase, lichide si solide cu efecte nocive asupra florei, faunei si omului. Substantele care polueaza atmosfera sunt rezultatul unor procese fizice, chimice si biologice naturale, dar mai ales antropice.

Sursele de poluare ale atmosferei au caracter temporar sau permanent si pot fi impartite in surse de poluare majore si minore. Dintre sursele majore amintim: vehicule cu motor ce produc monoxid de carbon, hidrocarburi, oxizi de azot si oxizi de sulf, unitatiile industriale care emit in atmosfera mari cantitati de oxizi de sulf, particule sedimentabile si in suspensie, hidrocarburi, oxizi de carbon si oxizi de azot.

Complexul energetic si sistemele de incalzire a locuintelor poluarea atmosferei mai ales cu oxizi de sulf, dar si oxizi de azot, carbon, pulberi sedimentabile si in suspensie, arderea deseurilor cu emanatie de oxizi de carbon de sulf, hidrocarburi, oxizi de azot, particule sedimentabile si in suspensie.

Sursele minore:

Praful provenit din demolarii, circulatie rutiera, activitati casnice, fumul datorat incendiilor provocat de om, fumul de tigara, aerosoli pulberizati din sprayuri, compusi organici de la parfumuri, germenii microbieni datoratii prezentei oamenilor.

Se adauga polunatii cu substante radioactive datorate detonari bombelor atomice in timpul celui de-al doilea razboi mondial sau experimente ulterioare, precum si unor accidente din cadrul unor centrale nuclearoelectrice (Cernobal 1986). Dintre poluantii datorita sunetelor minore naturale enumeram:fumul, funinginea, gazele provenite din eruptiile vulcanice, praful cosmic, compusi organici provenitii de la vegetatie, bacterile si germeni microbieni proveniti de la animale sarea pulverizata din marii si oceane.

Hidrogenul sulfurat, hidrocarburile si alte substante impurificatoare rezultate in urma descompuneri materiei organice.

Concentratia substantelor polunate in atmosfera difera in functie de specificul si apropierea surselor de poluare de concentratile atmosferice si de relief. Principali poluantii pot fi grupati in urmatoarele categorii:compusi sulfului, carbonului, azotului, substantelor solide si poluantii radioactivi.

Compusi sulfului in urma arderilor sulfului din combustibile ajunge in atmosfera in diferite forme: dioxidul de sulf, este incolor, sufocant ce impurifica atmosfera urbana, provine de la topiturile de cupru, rafinariile de petrol, termocentralele electrice si vehicule cu motor. Smogul londonez (reducator) reprezinta un amestec de poluantii in conditii de atmosfera umeda o combinatie de dioxid de sulf si particule fine care formeaza o pacla alburie cu nuanted galbui-cafeni, nivelul atmis de OMS este depasita in 2/3 din orasele Europei. In 1942 in Londra au fost 4 mii de victime care au suferit de pe urma smogului afectiuni pulmonare si cardiovasculare cele mai mari concentratii de dioxid de sulf sunt atinse deasupra oraselor Praga, Sofia, Paris.

Hidrogenul sulfurat este un gaz toxic incolor cu miros de oua clocite, provine de la fabricile de matase artificiala de vopsea, de prelucrare a pieilor si oaselor depozitele de gunoi, canalele cu apa menajera si izvoarele sulfuroase.

Acidul sulfuros rezulta din dioxidul de sulf in conditii de atmosfera umeda.

Acidul sulfuric rezulta din oxidarea acidului sulfuros si este cel mai periculos ppoluant al atmosferei urbane foarte agresiv pentru organismele vii si produsele tehnice.

Diversi sulfati precipitatiile inlatura toti acizi si sulfati din atmosfera in interval de 43 de zile.

Compusi carbonului sunt reprezentatii prin oxizi de carbon, hidrocarburi si aldehide.

Oxidul de carbon cel ma frecvent poluant al atmosferei urbane, incolor, inodor si estrem de nociv rezultat in arderea incompleta a combustibililor si provine din gazele de espament ale autovehiculelor si felul industrial. Omenirea emite anual in atmosfera circa 232 mil tone de oxid de carbon din care 80% datoreaza automobilelor.

Hidrocarburile sunt poluantii atmosferici provenitii din arderea incompleta a petrolului, gazelor naturale, carbunilor, lemnului sau altor combustibili 90 mil tone anual.

La acestea se adauga 1,6 milid tone de HC emanate in aer de mlastinile si zoneleinundabile ale planetei. Printre HC emise in atmosfera de sursele antropice cele mai frecvente sunt cele olefinice si aromatice dintre care unele sunt cancerigene.

Aldehidele provin din oxidarea HC si sunt prezente in gazele de esapament al automobilelor, mai frecvente sunt aldehida formica si cea acrilica (lichidul lacrimogen cu miros inecacios).

Compusi azotului oxizi de azot amoniacal si o serie de nitrati care sunt produsi fotochimici sau componente ale smogului fotochimic (Californian).

Oxizi de azot fac parte din gazele cu proportii infinite ce compun atmosfera. Oxidul de azot devine periculos cand se transforma in dioxid de azot. Poluarea cu dioxid de azot are consecinte directe asupra sanatatii. Smogul californian (fotochimic oxidant)se formeaza in conditi de insolatie ridicata cand oxizi de azot se combina cu desurile de benzina reultand nitratul de peroxiacetil o substanta otravitoare. Cele mai mari concentratii de dioxid de carbon se intalnesc la Praga, moscova, londra, Oslo, marsilia, Paris, Sofia.

Amoniacul incolor cu miros intepator inecacios, solubil in apa in concentratii mari devin poluanti provenitii din putrefactia substantelor organice ce contin azor sau din procesele tehnologice din cocxuri, sau industria frigorifica.

Poluantii sub forma de suspensii solide includ cenusa, funinginea, gudroanele, particulele de praf si nisip, pulberi organice (spori, polen, virusuri). Acestia pot fi toxici sau netoxici, iar in functie de viteza curentiilor ascendenti si de frecventa precipitatiilor se sedimenteaza. Cele mai ridicate concentratii de pulberi in suspensie se intalnesc in Moscova, Sofia, Bratislava, Praga, Bucuresti, Helsinki.

Poluantii radioactivi sunt particule radioactive fine care pot pluti in atmosfera de la cateva zile/ani. Provin de la explozile nucleare si se raspandesc in intreaga tmosfera terestra prin intermediul circulatiei acesteia.

Datorita impurficari atmosferei durata de stralucire a soarelui este mai mica in orase si favorizeaza cetii si a noriilor. Diferenta medie anuala de temperatura intre oras si imprejurimi este mai mare cu cat orasul este mai mare. Temperatura mare din orase este sustinuta de panza de pacla si ceata care ziua slabeste radiatia solara directa, iar noaptea absoarbe radiatiile calorice emise de suprafata activa specifica mica si de conductibilitatea calorica mare a materialelor de constructii. Frecventele intensitatea si persistenta ceturilor ating valori recomandate in Londra, hamburg, orase situate in zone cu umezeala ridicata. Supraincalzirea urbana determina si intensificarea furtunilor si brizelor urbane, ca urmare a formarii unui minim baric in oras comparativ cu spatiul adiacent.

Multe state au initiat progr amul de regenerare urbana peste 300 de orase au senat Cansta Alborg privind dezvoltarea durabila urbana cu altele sau angajat in aplicare agenda 21 la nivel local. Agenda 21 este un plan mondial de actiune pentru dezvoltarea durabila si protectia mediului adoptat la Conferintei Natiunilor Unite pentru Mediu si Dezvoltare la Rio de Janeiro 1992.

Energia proceselor din atmosfera

Totalitatea proceselor fizice si biologice de la suprafata pamantului si din atmosfera se dezvolta sub influenta energiei emise de soare. Toate celelalte surse de energie sunt in raport cu radiatia solara (nucleul fierbinte al pamantului si radiatia altor planete).

Soarele este o sfera de gaze incandescente care ating in partea centrala presiuni enorme si temperaturi foarte ridicate de pana la 14-15 milioane grade celsius. In aceste conditii in nucleul soarelui au loc procese termonucleare de fuziune care elibereaza in spatiu cosmic energia luminoasa si corpusculara. Soarele este alcatuit din hidrogen si heliu si in mica masura din alte elemnete grele in stare gazoasa.

Structura soarelui este importanta datorita atmosferei acestuia care produce radiatii (fotosfera, cromosfera si coroana). Soarele emite continuu energie sub forma de radiatii termice si corpusculare.soarele datorita temperaturi ridicate emite radiatii termice cu viteza mare de propagare care nu necesita pentru transmitere un mediu materialul intermediar.

Radiatia corpusculara este radiatia a carei energie se transmite prin intermediul particulelor elementare (tori, protoni, electroni, neutroni) cu energiii foarte mari ce constituie de fapt plasma solara. Radiatia solara este alcatuita din numarul mare de unde cu diferite lungimi. Totalitatea radiatiilor electromagnetice emise de soare ordonate in functie de lungimile de unda se numeste spectru solar se inregistreaza pe cale fotografica sau fotoelectrica. Spectrul solar grupeaza radiatiile dupa domenii sau zone astfel:

Domeniul UV cu lungimii de unda intre 0,01-0,4 microni. Aceste radiatii UV invizibile cu un puternic efect chimic.

Domeniul radiatiilor vizibile cu lungimi de unda intre 0,intre 0,4-0,76 microni.

Domeniul IR invizibile cu lungimi mai mari de 0,76 microni.

Atmosfera terestra nu este perfect transparenta iar radiatiile solare strabatand-o sunt partial difuzate reflectate sau absorbite ajungand la suprafta terestra modificate calitativ si cantitativ. Rezultatul proceselor de slabire a intensitatii si de modificarea compozitiei spectrale a radiatiilor solare se numeste extinctie.

Extinctia este alcatuita din: absorbtie selectiva, globala, difuzie moleculara, si totala.

Absorbtia selectiva se realizeaza pentru anumite lungime de unda si de catre diferite gaze atmosferice oxigenul absoarbe radiatiile UV si in domeniul vizibil aproape de rosu. Ozonul absorabe selectiv UV si cateva benzi in domeniul infrarosu, dioxidul de carbon absoarbe radiatiile IR la fel si moleculele de apa. Dioxidulde carbon si apa absorb si radiatiile de unda lunga emise de suprafata terestra constituind efectul de sera important in regimul termic.

Absorbtia globala se realizeaza de o serie de particule din atmosfera pentru o gama mare de radiatii monocromatice. Astfel pulberile din atmosfera provoaca o absorbtie globala complexa care are ca efect slabirea fluxului radiativ, cresterea opacitatii aerului si scaderea coeficientului de transparenta.

Difuzia moleculara se realizeaza cand o parte din fluxul radiatie solare intalnind particulele fine aflate in suspensie este difuzata in toate directiile in mod neuniform tot sub forma de unde electromagnetice.

Difuzia totala este provocata departiculele mai mari (apa, gheata din norii, suspensii lichide si solide) a caror dimensiuni depasesc lungimea de unda a radiatiei provocand refractia, reflectia si difractia sub forma unui complex raspandit in toate directiile.

Radiatia totala sau globala reprezinta suma radiatiilor ce ajung simultan la suprafata terestra.

Radiatia difuza reprezinta radiatia solara care inlocuieste radiatia directa cand aerul este acoperit complet de nori. Ajunsa la suprafata terestra radiatia solara este reflectata diferit de catre aceasta raportul experimental in procente dintre radiatia reflectata si cea incidenta se numeste albedou.

Albedoul variaza in functie de caracterele suprafetei terestre: culoare, rugozitate. Suprafetele netede lucioase sau de culoare deschisa reflecta mai puternic radiatia solara comparativ cu cele cu asperitate sau de culoare inchisa. De asemenea suprafetele umede au o opacitate de absorbtie mai mare si reflecta mai slab razele incidente fata de suprafetele uscate,

Fluxurile radiative de unda lunga sunt reprezentate de radiatia terestra si atmosferica in domeniul IR. Acestea formeaza fluxuri distincte orientate diferit. Radiatia terestra de jos in sus si radiatia atmosferei de sus in jos diferenta dintre cele 2 se numeste radiatia efectiva.

O serie de radiatii: radiatia solara directa, cea difuza si radiatia atmosferei) duc la intarzierea suprafetei terestre, iar altele radiatia reflectata si terestra la scrierea acesteia bilantul radiativ (Q).

Q = (S+ D+A) - (R+T)

Bilantul radiativ difera foarte mult in functie de factori care influentaza si modifica fiecare element al acestuia. Bilantul scade de la Ecuator la Poli se modifica de la o luna la alta si poate avea valoare pozitiva sau negativa. Q este pozitiv ziua si in sezonul cald si poate fi negativ noaptea si in sezonul rece.

Intre cercurile polare si poli Q are valoare negativa cantitatea de enrgie emiosa fiind mai mare decat energia primita. Valoarea Q variatia zonale si sezoniere acestuia si a elemnetelor componente determina element meteorologice si caracteristice climei. De asemenea influenta regimului termic al solului si al stratului de aer de la contactul cu atmosfera dirijeaza procesul de evapotranspiratie precum si fenomenul de inghet si dezghet geneza si transformarea maselor de aer si procesele vitale ale vietuitoarelor.

Apa in atmosfera

Notiuni introfuctive

Apa reprezinta o exceptie in natura in privinta treceri de la o stare de agregare la alta in conditii termice obisnuite din atmosfera. Prin urmare in troposfera apa se gaseste simultan in cele 3 faze ale sale: vapori de apa, picaturi si gheata. Ex: nori cu dezvoltare verticala. Principalele proprieti fizice ale celor 3 stari de agregare prezinta diferentieri notabile.

Intre aceste faze au loc schimburi permanente care se realizeaza fie cu consum (evaporarea ape si gheti, topirea gheti) fie cu eliberare de caldura (condensare si sublimare a vaporilor). Transportul de calduri datorate acestor schimbari de faza ale apei (mai ales evaporatia) sunt foarte importante in bilantul caloric al suprafetei terestre si troposferei.

Cand schimburile de molecule intre faze inceteaza ori se compenseaza reciproc este posibila atingerea echilibrului. Acesta apare si se mentine numai daca se intrunesc si se mentin anumite conditii de temperatura (0,0096⁰C) si de tensiune a vaporilor de 6 mb. Precipitatiile sunt rezultatul schimbarilor de faza ale apei si circuitului apei in natura, iar regimul lor este legat de evaporatia de la suprafta oceanelor si continentelor si de circulatia maselor de aer.

Evaporarea

Intensitatea procesului de evaporare depinde de 2 categorii de factori, conditii atmosferice (deficitul de umezeala, viteza vantului, coeficientul turbulentei, presiunea atmosferei, radiatia solara, globala si raditia atmosferei) Si conditiile fizice ale suprafetei (temperatura, concentratia solutiei, conductivitattea calorica, miscarile apei, structura si umezeala solului, prezenta vegetatiei a zapezi sau gheti).

Evaporarea inceteaza cand aerul devine saturat cu vapori de apa, suprasaturatia creaza conditii favorabile pentru condnsarea sau sublimarea vaporilor de apa in exces.

Evaporari fizice, care se desfasoara atat la suprafta apei cat si a uscatului i se adauga evaporatia fiziologica sau transpiratia plantelor. Evapotranspiratia reprezinta procesul pierderi apei de pe o suprafta continentala atat prin evaporatii cat si prin transpiratii. In ansamblul suprafata teretsra evapora anual 518 mii km³ de apa din care 86% de pe mari si oceane si 14% de pe continente. Cantitatea de apa evaporate de emisfera sudica sunt mai mari decat cele evaporate de emisfera nordica datorita proportiei mai mari a suprafetelor oceanice intre ecuator si 35⁰ latitudine sudica.

Evaporarea este maxima in zonele intertropicale si minima incele polare. Prin evaporare se intensifica datorita cresteri temperaturi aerului si implicit a deficitului de saturatie la care se adauga intensificarea vitezei vantului si schimbului turbulent.

Vapori de apa rezultatii in urma evapotranspiratiei se raspandesc in atmosfera prin turbulenta, convectie si advectie, iar in troposfera condenseaza si se reintorc pe suprafata teretsra sub forma precipitatiilor incheind circuitul apei in natura.

Umezeala aerului este determinata de prezenta vaporilor de apa in atmosfera de valoarea acesteia depind cantitativ norilor si a precipitatiilor, opacitatea atmosferei si bilantului radiativ caloric. Tensiunea vaporilor variaza direct proportional cu temperatura si prin urmare scade la ecuator spre poli. Variatia latitudini a umezeli relative este urmatoarea: la ecuator valorile sunt ridicali datorita cantitati mai mari de vapori de apa din atmosfera. La latitudini tropicale urmeaza inregistrarea valori extrem de reduse. Datorita presiuni atmosferice mari temperaturile excesive, precipitatiilor intamplatoare si evaporatie extrem de redusa. Din zonele temperate umezeala creste continu catre zonele polare (mai ales iarna) datorita scaderi temperaturi aerului.

Regimul divers al umezeli descrie o curba inversa a celui a regimului temperaturi aerului. Desupra uscatului maximul se produce dimineata inainte de rasaritul soarelui, iar minimul in primele ore ale dupa-amiezi.

Regimul anual al umezeli relative prezinta un maxim in luna rece (ianuarie) si un minim in luna cea mai calda (iulie). La latitudini temperate mediile lunilor de iarna oscileaza intre 80-90% iar ale lunilor de vara intre 60-70%.

Condensarea pentru condensare si sublimarea vaporilor de apa dinatmosfera sunt necesare 2 conditii suprasaturatia si [prezenta nucleelor de condensare. Saturatia si suprasaturatia se ating prin scadere temperaturi pana la punctul de roua si sub acesta, sau prin cresterea cantitati de vapori de apa pana la atingerea si depasirea tensiuni de saturatie. Nucleele de condensare din troposfera au origine terestra. Cristale de saruri higroscopice, suspensi minerale (de sol de roca) si organice (polen, spori, microorganisme).

Condensare la nivelul terestru. Cand stratul de aer aflat in contact cu suprafata terestra se raceste pana sub punctul de roua vapori de apa in exces condenseaza sau sublimeaza dand nastere unor fenomene hidrometeorologiceb (hidrometeori) lichide (roua) sau solide (bruma, chiciura, poleiul).

Roua reprezinta depunerea pe suprafata uscatului si a obiectelor de pe aceasta a unor picaturi de apa proveniti din condensarea vaporilor ea se formeaza de obicei in noptile senine si calde ori cu vant slab cand suprafta de depunere se raceste pana sub punctul de roua. Uneori se poate produce si in timpul seri sau diminetii. Temperatura aerului sau a suprafetei uscatului sunt pozitive.

Bruma este depunerea pe suprafata uscatului si a obiectelor de pe aceasta a unor cristale fine de gheata albicioasa avand aceeasi forma de solzi, aze, pene sau evantaie. Bruma se produce in noptile senine calde si reci de primavara, toamna, iarna prin sublimarea vaporilor de apa din aer pe suprafete a caror temperatura scade sub O⁰C ca urmare a raciri radiative nocturne. Bruma poate atinge 1,3 mm grosime si are frecventa mai mare la temperaturi de -2 ; -3⁰C. Bruma dispare prin evaporare mai rar prin topire.

Chiciura moale (cristalina sau pufoasa este o depunere de granule de gheata albicioasa separate intre ele prin incluziuni de aer si aerate uneori de ramificatii cristaline cu aspect de frunze de ghirlande pufoase, cercuri, frunze de feriga, ramuri de vasc. Se formeaza prin sublimarea vaporilor de apa pe obiecte subtiri in conditi sinoptice specifice (timp calm, cu ceata si temperaturii foarte coborate).

Chiciura tare (granulara) este o depunere de gheta granulara alba mata, compacta si sticloasa; se formeaza la temperaturii de -2; -7⁰C sau chiar mai mult pe timo cetos si cu vant tare.

Picaturile de apa ingheta rapid pe arbori subtiri pe conductori aerieni pe firele de iarba, oiar chiciura astfel formata creste pe directia vantului. Intensitatea depuneri este proportionala cu viteza vantului prin urmare grosimea chiciuri pe obiectele verticale este mai mare catre varful acestora. Poate atinge diametru de 20-60 cm in jurul conductorilor aerieni si crengiilor supraincarcandu-le si reprezinta un real pericol. Poleiul este o depunere de gheata transparenta si omogena, rezultata prin inghetarea picaturilor supraracite de polei sau burnita pe suprafete cu temperaturi in jur de O⁰C.

Condensarea in partea inferioara a troposferei condensarea si/sau sublimarea vaporilor de apa in structurile inferioare ale atmosferei cu formarea unor picaturi fine de apa sau cristale mici de gheta constituie hidrometeori, aer cetos si ceata. Fiind de dimensiuni mici particule ce alcatuiesc ceata contribuie la scaderea transparentei aerului in vecinatatea suprafetei terestre.

Aerul cetos este suspensia unor picaturi microscopice de apa sau a unor cristale fine de gheata in patura inferioara a troposferei ce reduce vizibilitatea orizontala intre 1-10 km. Aerul cetos prinde ceata si are aspectul unui volum cenusiu si putin dens.

Ceata reprezinta suspensia in patura inferioara a troposferei a unor picaturi mici de apa cristale fine de gheata sau o combinatie a acestora de forma unui volum albicios care reduce vizibilitatea orizontala de la 1 km la sub 2 m.

Ceata creaza senzatia de umezeala deoarece in prezenta acesteia umezeala este de 100%. In orasul si platforme industriale se emite praf si fum ceata capata deseori o nuanta galben murdara devenind mult mai stabila.

Structura si caracterul microfile ale cetei sunt similare celor ale norilo. Ceata are o frecventa mai mare in regiunile din apropierea tarmurilor comparativ cu zonele din largul mari sau din interiorul continentelor. Ceata este mai frecventa seara si dimineata cand temperatura are valori scazute.

Regimul anual arata o frecventa mai mare toamna si iarna pe continente si primavara pe mari si oceane. Intru-cat ceata provoaca dereglari si pagube in unele domeni de activitate: transporturi combaterea acesteia este deosebit de importanta. Insa metodele folosite in prezent nu sunt nici foarte eficiente nici foarte ieftine.

Ex: incalzirea stratului inferior de aer imprastierea unor surse higroscopice pentru absorbirea picaturilor emiterea unor unde sonore sau insamantarea de SO₂ solid pentru contopire, inghetare si precipitarii.

Pacla se aseamana cu ceata prin aglomerare de particule in suspensie pozitii si reducerea vizibilitatii spre deosebire de ceata este un litometeor formata prin spulberarea de pe sol a unor mari cantitati de particule uscate (prin incendi, erupti vulcanice emisii industriale) ce plutesc in atmosfera si reduc vizibilitatea.

Umezeala relativa este de sub 100% iar aerul are o culoare galbui albastruie datorita difuziei totale a radiatiilor cu lungimi mari de unda.

Condensarea in atmosfera libera atunci cand temperatur aerului scade sub punctul de roua la diferite niveluri in atmosfera libera iau nastere produsele de condensare ori sublimare care alcatuiesc norii. Norii reprezinta un moment important al circuitului apei in natura fiind purtatori potentiali ai precipitatiilor atmosferice.

Nori sunt sisteme coloidale de produse de condensare (picatura de apa, ori sublimare (cristale de gheata) ori niste picaturi si cristale aflati in suspensie in atmosfera.

Dezvoltarea verticala si structura microfizica a norilor depind de 4 niveluri caracteristice din atmosfera.

Nivelul de condensare, nivelul suprafetei izotermice, nivelul suprafetei izotermice de - 40⁰C nivelul inghetului, nivelul convectiei. Principalele tipuri de nori dupa: cirrus, cirrocumulus, cirrostratus, altocumulus, altostratus, nimbostratus, stratocumulus, stratus, cumulus, cumulonimbus. Fiecare cu numeroase varietatii si specii. Cantitatea norilor identifica obisnuit cu nebulozitatea (gradul de acoperire cu nori a boltei ceresti) are valori diferite teritorial dupa modul cum se combina factori generativi. Nu exista concordanta intre repartitia nebulozitatii si a precipitatiilor. La ecuator unde precipitatiile sunt abundente nebulozitatea este mai mare decat cea din zonele tropicale. Cea mai redusa nebulozitate se inregistreaza la tropice. De la latitudini subtropicale nebulozitatea creste constant spre poli atingand valori maxime in zonele subpolare pentru ca apoi sa scada spe poli. La latitudini temperate nebulozitatea este minima vara cand precipitatiile sunt maxima si minima vara cand precipitatiile sunt masime si minima iarna cu precip[itatii sunt minime.

Precipitatiile atmosferice. Particulele de apa lichida ori solida (cristalizata sau amorfa) care cad din norii rar si din ceata si ating suprafata terestra sunt denumite precipitatii. Acestea reprezinta unul din cele mai importante elemente meteorologice is incheie criteriul apei in natura. Particulele lichide si solide ce alcatuiesc nori au dimensiuni foarte mici fiind necesara cresterea greutati acestora pentru a depasi forta curentiilor ascendenti fap care se realizeaza prin coalescenta (coagulare) si prin condensare sau sublimare. Viteza de cadere a picaturilor este proportionala cu dimensiunile acestora. In regiunile temparete orice ploaie este zapada aceasta se datoreaza cresterii cristalelor de gheata prin efectul Bergevor si uniri lor in aglomerate prin coleziune si agatare. Starea de agregare a precipitatiilor depinde de temperatura stratului de aer dintre nori si suprafata terestra. Cand temperatura este suficient de ridicata pentru a topii fulgi de zapada formatii in nori precipitatiile cad sub forma de ploaie; cand fulgii se topesc partial cade lapovita, iar cand fulgii nu se topesc precipitatiile cad sub forma de ninsoare.

Clasificarea precipitatiilor tine cont de mai multe criterii: genetic, sinoptic, durata si intensitate stare de agregare. Dupa criteriul duratei si intensitatii se disting in 3 tipuri: precipitatii generale, averse si burnite.

Precipitatiile generale cad nori frontului cald cumulonimbus si altocumulus dureaza mult si au intensitate moderata fiind alcatuita din picaturi de apa sau fulgi de zapada de dimensiuni medii.

Aversele cad din nori frintului rece (cumulonimbus) au durata si extindere teritoriala reduse, intensitate mare fiind insotite de fenomene orajoase (fulger, tunet, traznet) si vijeli. Picaturile de apa si fulgi de zapada au dimensiuni mari uneori asociindu-se grindina sau mazariche moale putand fi produse si de norii cumulu congestus.

Burnitele provin din nori inferiori stratus si stratocumulus dezvoltate in interiorul maselor de aer stabil cu intensitatii reduse si sunt alcatuite din picaturi fine de apa.

Dupa criteriul stari de agregare se deosebesc precipitatii lichide, solide si mixte fiecare avand diferite categori.

Precipitatiile lichide se subdivid in: ploaie averse de ploaie care ingheata, burnita si burnita care ingheata.

Ploaie este un tip de precipitatii atmosferice alcatuite din picaturi de apa cu diametru > 0,5 mm ce provin din norii nimbostratus, altostratus si stratocumulus.

Aversa de ploaie este o ploaie de scurta durata cu picaturi mari cu schimbari rapide de intensitate, cantitatii mari de apa, frecvente descarcari electrice si uneori grindina. Aversele cad de obicei din nori cumulonimbus mai rar din nori cumulus.

Ploaia care ingheata este o ploaie cu picaturi supraracite care ingheata cand ating suprafata terestra formand astfel poleiul.

Burnita este o precipitatie uniforma alcatuita din picaturi dese si fine de apa cu diametru < 0,5 mm provenind exclusiv din norii stratus care acopera intreaga bolta sub forma unei panze continue la inaltimi mici.

Burnita care ingheata este alcatuita din picaturi fine de apa si supraracite care la atingerea solului formeaza poleiul.

Precipitatiile solide se impart in: ninsoare, aversa de ninsoare, mazariche moale, mazariche tare zapada grauncioasa, granule de gheata, grindina si ace de gheata.

Ninsoarea este alcatuita din cristale de gheata care formeaza fulgi de diferite forme si dimensiuni, cade de obicei din nori nimbostratus, dar si din altostratus, stratocumulus si stratus.

Aversa de ninsoare est ede scurta durata cu schimbari rapide de intensitate fulgi mari ce provine din nori cumulonimbus. Mazarichea moale este alcatuita din graunte albe si opace de gheata cu forme sferice sau conice si diametru de 2-5 mm cad din nori cumulonimbus la temperatura de 0⁰C. Mazarichea tare este alcatuita din particule sferice sau conice de gheata, trasnparenta sau translucida cu diametru de maxim 5 mm. Boabele de mazariche tare se formeaza din granule de zapada sau din mazariche moale care se acopera cu un strat de gheata cade din nori cumulonimbus fiind insotit de ploaie se produce primavara si toamna la temperaturi de 0⁰C.

Granulele de gheata sunt transparente sau translucide au forma sferica sau neregulata, diametru de 1-5 mm si se formeaza din inghetarea picaturilor supraracite provind din nori nimbostratus si altostratus. Grindina este compusa din sferele sau fragmente de gheata cu diametru de 5-50 mm alcatuite dintr-un nucleu mat inconjurat de un strat de gheata transparent se formeaza prin inghetarea apei supraracite pe granulele de mazariche moale in partea mediana a norilor cumulonimbus. Cade in semestrul cald al anului si este insotita de averse de ploaie, oraje si vijeli. Zapada granuloasa alcatuita din granule plate sau alungite albe si opace de gheata cu diametru < 1 mm se formeaza prin inghetarea picaturilor si provine din nori stratus. Acele de gheata reprezinta o precipitare alcatuita din cristale de gheata neramificate de forma unor ace, coloane sau canale subtiri. Se produce in regiunile polare si stralucesc in lumina solara asemenea unor pulberi " de diamant" formand coloana luminoasa sau haloul.

Precipitatiile mixte lapovita si aversa de lapovita. Lapovita provine din amestecul picaturilor de apa si fulgilor de zapada ce dac concomitent pe suprafata terestra in mod linistit la temperaturi apropiate de 0⁰C. Aversa de lapovita este o lapovita de scurta durata cu variatii rapide de intensitate ce provin din norii cumulonimbus.

Distributia teritoriala si variatia anuala a precipitatiilor

Suma medie a precipitatiilor pe terra este de 860 mm cu mari mare variatie latitudinala: valoarea norilor in zona ecuatoriala scad in zonele tropicale, cresc in zonele temperate pentru ca apoi sa descreasca continuu pana in regiunile polare unde sunt extrem de reduse (fig 1). In gradul acestor zone se disting maxime azonale (regiunea ploilor musonice din Asia Sudica) peste 12 mii de mm/an in regiunea Assam din India. S-au insulele Hawaii sau minime azonale (zonele desertice ale terre cu polul ariditatii in desertul Atacama cu 1,8 mm/ 10 ani. In regimul anual sezonier si lunar al precipitatiilor exista diferentieri de la o regiune la alte datorita combinari factorilor geneticii, se disting astfel urmatoarele regiuni anuale ale precipitatiilor. Ecuatorial , subecuatorial, musonic, desertic, temperat( oceanic, continental, mediteranean), polar.

Tipul ecuatorial se caracterizeaza prin ploi termoconvective abundente tot timpul anului. Tipul subecuatorial cu o perioada ploioasa si una secetoasa determinata de migrarea alizeelor in latitudinile (5-12⁰).

Tipul musonic cu precipitatii foarte bogate vara (cand musonul bate dinspre Oc spre continent) si reduse iarna fiind caracteristic Asiei S, S-E, E. Tipul desertic cu precipitatii reduse sub 250 mm/ an si neregulate. Tipul temperat oceanic cu precipitatii tot timpul anului cu un maxim pluviometric, iarna se intalneste in regiunile litorale ale continentelor situate la latitudinii temperate. Tipul temperat continental (fig2) cu precipitatii > la sfarsitul primaveri si inceputul veri (cand se intensifica activitatea frontala si convectia termica) dar in general reduse in cursul anului (cu aparitia unor perioade de seceta). Minimul pluviometric se inregistreaza iarna cand predomina regimul anticiclonic. Tipul mediteranean precipitatiile > iarna si reduse vara 35-45 latitudine N-S. Tipul polar cu precipitatii reduse sub forma solida. Variatia diurna a precipitatiilor depinde de mersul nebulozitatii deosebindu-se numai tipul continental si un altul oceanic.

Tipul continental inregistreaza un maxim dupa amiaza cand miscarile convective sunt intense si un minim la miezul noptii (in absenta miscarilor asecendente). Tipul oceanic prezinta valori maxime noaptea cand miscarile ascendente formeaza nori coliformi si minime ziua cand se diminueaza miscarile ascendente. Intru-cat absenta precipitatiilor (seceta) si unele tipuri de precipitatii (grindina)provoaca pagube asupra culturilor agricole cercetarile de profil urmaresc influenta dirijata a precipitatiilor in sensul stimulari sau impiedicari produceri acestuia.