Vädrets Makter! Föreläsning 8 - Lokalväder. Vädrets makter: Lokalväder. Per Axelsson

Transkript

1 Vädrets Makter! Föreläsning 8 - Lokalväder Vädrets makter: Lokalväder Per Axelsson per@misu.su.se

2 Energibalansen vid ytan - lokal temperatur Gränsskiktet Urbana värmeöar Sjöbris Bergsvindar 2

3 Vad är det som gör lokalväder lokalt? Lokala processer! Ytans egna egenskaper 3

4 Lokal temperatur Sensibelt värme Nettostrålning (solstrålning minus infraröd utstrålning) Latent värme (avdunstning) Värmeledning i marken 4

5 Dag? Natt Dag, torr mark Dag, fuktig mark 5

6 !"##$%&'(")*(!+,%%#$%&'!"#$%#&'()*+,*-(,./0*1,./202*%3*#/*)42'+/5* 6#,1)(20*'(&7#5*1#,*89:*1,02#,*'0,$0,#*7&($05 6

7 Höjdläge - Temperaturen avtar med höjden med ca 6.5 o C/km. - Ofta mycket nederbörd på bergstoppar p.g.a. orografisk hävning. 7

8 Urbana värmeöar Byggnadsmaterialen (ofta mörka) absorberar mycket kortvågig strålning Den långvågiga utstrålningen förhindras pga avskärmning från byggnader Byggnaderna tenderar också att minska reflektionen av kortvågig strålning Mer moln pga mer partiklar hindrar också den utgående långvågiga strålningen Mindre vind -> mindre turbulens -> mindre sensibelt värmeflöde Torrt -> mindre latent värmeflöde 8

9 Urbana värmeöar 9

10 Gränsskiktet 1 0

11 Gränsskiktet - omblandningslagret 1 1

12 Turbulens

13 Gränsskiktet - omblandningslagret 0"1'234'56."/#%&'(+"*%+#,- När solen värmer ytan fås: Mer turbulens Stora virvlar Värmeflöde upp från ytan (konvektion) Djupt gränsskikt Som mest labilt på dagtid under sommaren

14 Gränsskiktet - omblandningslagret När ytan kyls av: Mindre turbulens Mindre virvlar Värmeflöde ner till ytan från atmosfären Grunt gränsskikt Som mest stabilt nattetid och under vintern Ytan kyls av utgående långvågig strålning!"##$#%&'()#"*%+#,- 0"1'

15 Gränsskiktet - omblandningslagret!"#$%&'&()(*+*,-./0$1'$2%/02")( 0"1'234'56!"##$#%&'()#"*%+#,-."/#%&'(+"*%+#,- 0"1'

16 Skiktning i atmosfären Instabil: gynnar vertikala rörelser Stabil: dämpar vertikala rörelser Neutral: balans mellan de vertikala krafterna (tecken på ett väl omblandat skikt)

17 Gränsskiktet 1 7

18 Konvektion i gränsskiktet Filmer av Harm Jonker

19 Effekten av friktion vid marken Fria atmosfären: I gränsskiktet: Mer friktion ger större vridning och lägre vind nära marken.

20 !"#$%&'()*,-.,($)#, 12&#(#+ '(&)*+)#,!"#$ %"& /0#&)*+)#,!"#$ %"&!"#$%&'()%*$%)#+%,-+'.%!"#$%067+(*$'%"'++#(%*$%)#+%,-+'.% /0$,"&12+%3%4'51&+ /&*+%8+'%3%/+'51&+ 2 0

21 Den så kallade kusteffekten hävning subsidens Konvergens Divergens Land Hav Land Hav Friktionen är oftast större över land. Ger en svagare vind i gränsskiktet över land. 2 1

22 Den så kallade kusteffekten hävning subsidens Friktionen är oftast större över land. Det gör att vinden vrider sig mer i gränsskiktet över land än över hav. 2 2

23 Corioliskraften 1) Nu har vi lärt oss att Corioliskraften balanserar tryckkraften så att vinden är parallell med isobarerna 2) Då är det dags att lära sig att det inte alltid är sant...! 3) Problemet har en rumsskala och en tidsskala 4) 1) är sant för storskalig rörelse under långsam förändring... 5) 1) är däremot inte sant för snabba förändringar över små avstånd... 6) Snabb i detta sammanhang är kortare tid än 2p/f, på breddgrader >~ 30 mellan 12 och 24 h 7) Små i detta sammanhang är mindre än ~ km 2 3

24 Sjöbris 2 4

25 Sjöbris Tryckytor p 0 p 0 p 1 Hav p 1 Land

26 Uppvärmning över land skapar en tryckgradient på höjd L p 0 p 0 H p 1 Hav Kallt p 1 Land Varmt 2 6

27 Frånlandsvinden på höjd transporterar massa från land till hav... L p 0 p 0 H H p 1 Hav p 1 Land...och skapar en tryckgradient vid marken åt andra hållet. L 2 7

28 Kontinuitet skapar en cirkulation med uppvindar över land... L p 0 p 0 H H p 1 Hav p 1 Land L...och nedvindar över hav. 2 8

29 Med tiden gör Corioliskraften att vinden vrider åt höger. L x O p 0 H p 0 H p 1 Hav O p 1 Land L Vinden vrider sig mer och mer under dagen och kallas därför ibland solgångsvind, men vridningen har inget med solen att göra. 2 9

30 Med tiden gör Corioliskraften att vinden vrider åt höger. Kom ihåg att atmosfärens L p 0 balanserade respons på en O x tryckgradient är en vind som är parallell med isobarerna! p 0 H I detta fall skulle detta vara en vind vid marken som är Helt parallell med kusten. H p 1 Hav O I verkligheten inträffar det men bara om Corioliskraften p 1 Land är stor och/eller om Vinden vrider sig mer och solen mer är under uppe dagen länge. och kallas därför ibland solgångsvind, men vridningen har inget med solen att göra. L 3 0

31 3 1

32 Landbrisen är samma sak fast tvärtom. Men eftersom temperaturskillnaden under natten sker i ett grundare skikt, är den som regel mycket svagare och grundare än sjöbrisen 3 2

33 Sluttningsvind p 0 p 0 p 1 p 2 p 1 = p 2 3 3

34 Sluttningsvind (anabatisk) p 0 p 0 L p 1 p 2 H Luften nära sluttningen värms mer än luften på samma höjd en bit bort från sluttningen. p 1 < p 2

35 Sluttningsvind (katabatisk) p 0 p 0 H p 1 p 2 L Luften nära sluttningen kyls mer än luften på samma höjd en bit bort från sluttningen. P 1 > p 2

36 Vind uppför och nedför sluttningar Natt Om sluttningen är 'bred/lång' Corioliseffekten måste betraktas! Eftermiddag

37 Katabatisk vind

38 !"#$$%&%'()&%*!"#$%&#'&(')$*#+,-./$"#$0'*-'12! #! #!! "! " Great "#$%&'$()*+,-.)/01$)2.$-()3'-4$,)5$(/) plains jet för med sig,6%)7.)$4)*+8(+9)87''-)(+'')*-(($4)+):6.;) fuktig <%$.+8-=)!+84-4;$)>$46%$4),?4,)6>(-) luft från havet och är en viktig källa till vatten i Nordamerika. D-'+>6.4+$4C)D1+'$E= Per Axelsson, Meteorologiska Institutionen

39 Dalvind Bergvind 3 9

40 Föhn Fuktadiabatiskt temp. avt. Torradiabatiskt temp. avt. 4 0

41

42 Lävirvlar 4 2

43 Low level jet Ett vindmaximum vid toppen av gränsskiktet där vinden kan vara supergeostrofisk. Uppkommer när friktionen plötsligt minskar. Två huvudvarianter: - Nocturnal: när skiktningen under natten blir stabil känner inte luftlagren ovanför gränsskiktet längre av friktionen vid marken - Spatial: När en luftmassa advekteras över en kallare yta (gärna med lite friktion), t.ex. en vattenyta under vintern så bildas också ett stabilt skikt som gör att luften ovanför upplever kraftigt minskad friktion