Vädrets Makter!
Föreläsning 8 - Lokalväder
Vädrets makter:
Lokalväder
Per Axelsson
[email protected]
• Energibalansen vid ytan - lokal temperatur
• Gränsskiktet
• Urbana värmeöar
• Sjöbris
• Bergsvindar
• 2
Vad är det som gör lokalväder lokalt?
Lokala processer!
Ytans egna egenskaper
• 3
Lokal temperatur
Nettostrålning (solstrålning
minus infraröd utstrålning)
Sensibelt värme
Latent värme
(avdunstning)
Värmeledning i marken
• 4
Natt
Dag
?
Dag, torr mark
Dag, fuktig mark
• 5
!"##$%&'(")*(!+,%%#$%&'
!"#$%#&'()*+,*-(,./0*1,./202*%3*#/*)42'+/5*
6#,1)(20*'(&7#5*1#,*89:*1,02#,*'0,$0,#*7&($05
• 6
Höjdläge
- Temperaturen avtar med höjden med ca 6.5 oC/km.
- Ofta mycket nederbörd på bergstoppar p.g.a. orografisk hävning.
• 7
Urbana värmeöar
• Byggnadsmaterialen (ofta mörka)
absorberar mycket kortvågig strålning
• Den långvågiga utstrålningen förhindras
pga avskärmning från byggnader
• Byggnaderna tenderar också att minska
reflektionen av kortvågig strålning
• Mer moln pga mer partiklar hindrar också
den utgående långvågiga strålningen
• Mindre vind -> mindre turbulens -> mindre sensibelt värmeflöde
• Torrt -> mindre latent värmeflöde
• 8
Urbana värmeöar
• 9
Gränsskiktet
• 1
0
!"#$%&'&()(*+*,-./0$1'$2%/02")(
Gränsskiktet - omblandningslagret
• 1
1
Turbulens
!"#$%&'&()(*+*,-./0$1'$2%/02")(
Gränsskiktet - omblandningslagret
."/#%&'(+"*%+#,0"1'234'56
När solen värmer ytan fås:
• Mer turbulens
• Stora virvlar
• Värmeflöde upp från ytan
(konvektion)
• !"##$#%&'()#"*%+#,Djupt gränsskikt
Som mest labilt på dagtid under
0"1'7837886
sommaren
!"#$%&'&()(*+*,-./0$1'$2%/02")(
Gränsskiktet - omblandningslagret
."/#%&'(+"*%+#,När ytan kyls av:
• Mindre turbulens
0"1'234'56
• Mindre virvlar
• Värmeflöde ner till ytan från atmosfären
• Grunt gränsskikt
!"##$#%&'()#"*%+#,Som mest stabilt nattetid och under vintern
Ytan kyls av utgående långvågig strålning
0"1'7837886
• 1
4
Gränsskiktet
- omblandningslagret
!"#$%&'&()(*+*,-./0$1'$2%/02")(
."/#%&'(+"*%+#,0"1'234'56
!"##$#%&'()#"*%+#,0"1'7837886
• 1
5
Skiktning i atmosfären
Instabil: gynnar vertikala rörelser
Stabil: dämpar vertikala rörelser
Neutral: balans mellan de vertikala krafterna
(tecken på ett väl omblandat skikt)
Gränsskiktet
• 1
7
Konvektion i gränsskiktet
Filmer av Harm Jonker
Effekten av friktion vid marken
Fria atmosfären:
I gränsskiktet:
Mer friktion ger större vridning och lägre vind nära marken.
!"#$%&'()*
!"#$
,-.,($)#,
12&#(#+
'(&)*+)#,
/0#&)*+)#,
%"&
!"#$%&'()%*$%)#+%,-+'.%
!"#$%067+(*$'%"'++#(%*$%)#+%,-+'.%
!"#$
%"&
/0$,"&12+%3%4'51&+
/&*+%8+'%3%/+'51&+
• 2
0
Den så kallade ”kusteffekten”
hävning
subsidens
Konvergens
Land
Divergens
Hav
Land
Hav
Friktionen är oftast större över land.
Ger en svagare vind i gränsskiktet över land.
• 2
1
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
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 ~ 50-100
km
• 2
3
Sjöbris
• 2
4
Sjöbris
Tryckytor
p0
p0
p1
p1
Hav
Land
Uppvärmning över land skapar en tryckgradient på höjd
L
p0
p1
Hav
Kallt
p0
H
p1
Land
Varmt
• 2
6
Frånlandsvinden på höjd transporterar massa från land till hav...
p0
L
p0
H
p1
Hav
H
p1 L
Land
...och skapar en tryckgradient vid marken åt andra hållet.
• 2
7
Kontinuitet skapar en cirkulation med uppvindar över land...
p0
L
p0
H
p1
H
p1 L
Hav
Land
...och nedvindar över hav.
• 2
8
Med tiden gör Corioliskraften att vinden vrider ”åt höger”.
L
p0
H
p1
Hav
x
O
•
O
p0
H
p1 L
Land
Vinden vrider sig mer och mer under dagen och kallas därför ibland
”solgångsvind”, men vridningen har inget med solen att göra.
• 2
9
Med tiden gör Corioliskraften att vinden vrider ”åt höger”.
Kom ihåg att atmosfärens
balanserade respons på en
L
p0
x
O
tryckgradient är en vind som
p0
H
är parallell med isobarerna!
I detta fall skulle detta vara
en vind vid marken som är
Helt parallell med kusten.
H
p1
Hav
•inträffar det
O
I verkligheten
p1 L
Land
men bara om Corioliskraften
är stor och/eller om
Vinden vrider sig mer och
merärunder
solen
uppe dagen
länge. och kallas därför ibland
”solgångsvind”, men vridningen har inget med solen att göra.
• 3
0
• 3
1
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
Sluttningsvind
p0
p0
p1
p2
p1 = p 2
• 3
3
Sluttningsvind (anabatisk)
L
p0
p0
p1
p2 H
Luften nära sluttningen
värms mer än luften på
samma höjd en bit bort
från sluttningen.
p1 < p 2
Sluttningsvind (katabatisk)
p0
p0
p1
p2 L
Luften nära sluttningen
kyls mer än luften på
samma höjd en bit bort
från sluttningen.
P1 > p2
H
Vind uppför och
nedför sluttningar
Natt
Om sluttningen är 'bred/lång' →
Corioliseffekten måste betraktas!
Eftermiddag
Katabatisk vind
!"#$$%&%'()&%*
!"#$%&#'&(')$*#+,-./$"#$0'*-'12
!#
!
!#
!"
!"
"#$%&'$()*+,-.)/01$)2.$-()3'-4$,)5$(/)
“Great
plains jet” för med sig
,6%)7.)$4)*+8(+9)87''-)(+'')*-(($4)+):6.;)
fuktig
luft från havet och är en
<%$.+8-=)!+84-4;$)>$46%$4),?4,)6>(-)
viktig
källa till vatten i
'749,)@$.9+9-)8A,($.)B$#=):6.9$C)
D-'+>6.4+$4C)D1+'$E=
Nordamerika.
• Per Axelsson, Meteorologiska Institutionen
• 2012-10-16
• 3
8
Dalvind
Bergvind
• 3
9
Föhn
• Fuktadiabatiskt temp.
avt.
• Torradiabatiskt temp.
avt.
• 4
0
• 2012-10-16
• 4
1
Lävirvlar
• 4
2
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
