Výška, tlak, teplota, rosný bod, ... lepší pocasí jsme si ani prát nemohli. Tak praví klasik. Ale proc vlastne??
Aerologický výstup
V minulém díle meteorologické série jsme si povedeli neco o oblacích obecne. Dnes bychom se zamerili na jeden typ konkrétne. Tímto typem by byl oblak Cumulus (Cu). Jsou to ty krásné oblácky tiše plující oblohou, zatímco bledá tela cacheru ze sebe sklepávají klíštata v temném lese a jejich manželky, milenky a deti vystavují svá tela horkým paprskum letního slunce. Jak tento oblak vzniká, proc se nekterý behem pár minut rozplyne zatímco z druhého je behem pár hodin bourka, která kroupami zasype pul Evropy, si zkusíme vysvetlit v následujících rádcích.
Oblak typu Cumulus vzniká nejcasteji vlivem místního prehrátí vzduchu. Toto prehrátí muže být jak umelé (ze zdroju prumyslového tepla) nebo casteji prírodní (napr. ohrev zemského povrchu slunecními paprsky, kdy se jinak ohrívá tmavý les a jinak sousedící svetlá vodní plocha rybníka). Stoupající bublina tohoto vzduchu se pri svém stoupání ochlazuje, címž vzrustá jeho relativní vlhkost až do hodnoty 100%, kdy vzniknou nepatrné vodní kapicky viditelné prostým okem - oblak.
Podívejme se na teplotu vzduchu pohledem Archimédova zákona, který v podstate vysvetluje termiku. Budeme predpokládat, že stoupající vzduchová bublina je od okolního prostredí izolovaná, nemísí se s ním a teplota bubliny se bude menit pouze vlivem jejího rozpínání nebo stlacování podle toho, jestli bude atmosférou stoupat nebo klesat, tyto zmeny teploty se nazývají adiabatické.
Vezmeme tedy naši bublinu vzduchu a zahrejme ji. Teplejší vzduch je ridší a lehcí, než vzduch chladnejší. Mírne zahrátá bublina zacne sama stoupat vzhuru. Druhý Newtonuv zákon síly nám dává odpoved, s jakým vertikálním zrychlením zacne bublina stoupat:
a = g* (T1-T2)/T2
kde a je zrychlení
g je gravitacní konstanta 9.82 m/s2
T1 je teplota bubliny v Kelvinech
T2 je teplota okolního vzduchu v Kelvinech
Základní podmínkou, aby bublina stále mohla stoupat, je to, že bude podle Archimédova zákona neustále nadlehcována. Musí tedy být teplejší, než okolní vzduch. Sama bublina se pri svém výstupu vlivem klesajícího atmosférického tlaku rozpíná a tím ochlazuje; mužeme ríci, že asi o 1°C na každých 100 metru výšky (predpokládáme vzduch, který zatím není nasycený vodní párou.). V okamžiku, kdy je naše stoupající bublina ochlazena natolik, že její relativní vlhkost dosáhla 100%, zacíná vodní pára v ní obsažená kondenzovat a zároven se uvolnuje latentní (skryté) teplo. Stoupá-li vzduchová bublina i nadále, ochlazování tohoto nasyceného vzduchu je jen 0,6°C/100 m výšky.
A nyní se podívejme na následující obrázek.
Graf se nazývá aerologický diagram, jeho vodorovnou osu tvorí teplotní a svislou osu výšková nebo tlaková stupnice.Tlustou cárou je zobrazený prubeh teploty ovzduší s výškou. Je to tzv. krivka zvrstvení. Prerušovaná cára ukazuje prubeh teploty rosného bodu, t.j. teploty, pri které má vzduch 100% vlhkost.
Z teploty rosného bodu pri zemi (zjednodušene z hladiny more) Td vedeme cáru se sklonem 0,2°C/100m. Tato cára se nazývá cára stejné specifické vlhkosti vzduchu. Tam, kde tato cára protne krivku zvrstvení, leží konvektivní kondenzacní hladina KKH, jinými slovy základna neboli spodní úroven oblaku Cu. Z tohoto bodu spustme šikmo dolu nenasycenou adiabatu, tedy prímku se sklonem 1°C/100m a prusecíkem se zemským povrchem (opet pro zjednodušení uvažujme hladinu more) dostaneme konvektivní teplotu Tc, t.j. teplotu, na kterou se musí ohrát povrch zeme, aby došlo ke tvorbe prvních Cumulu. A ted to duležité pro další výpocet: plocha, kterou vymezuje na našem diagramu krivka zvrstvení, nenasycená adiabáta a hladina more, odpovídá kinetické energii vystupující bubliny. Oznacme ji jako PLOCHA 1. Z hladiny KKH nám vzduch dále stoupá vlivem uvolnovaného latentního tepla. Vynesme tedy z bodu KKH prímku nasycená adiabata se sklonem 0,6°C/100m až do bodu, kde znovu protne krivku zvrstvení. A opet nám tak vymezuje plochu, danou nasycenou adiabátou a krivkou zvrstvení, kterou jsme oznacili jako PLOCHA 2 a ta odpovídá kinetické energii stoupající cástice, nyní již nasycené vodní párou. Avšak podle této teorie by energie a tím i rychlost stoupající bubliny rostla až do nekonecna a pod základnou Cu by se již vetronum ohýbala krídla a ptákum vypadávalo operení. Proc tomu tak není, je prosté. Prícinou je trení. Ano, obycejné trení vzduchových cástic stoupající bubliny o okolní vzduch nám stoupání zbržduje. A práve ve výšce, kde nám nasycená adiabáta protla krivku zvrstvení (tedy nejvyšší bod naší PLOCHY 2), koncí zásoba kladné anergie bubliny a zustává pouze záporná energie zpusobená trením. A protože platí zákon o zachování energie, bude bublina stoupat pouze do té výšky, která je vymezena PLOCHOU 3, což je soucet energií dané PLOCHOU 1 + PLOCHOU 2. Zkonstruujme tedy nad prusecíkem vlhké adiabaty s krivkou zvrstvení PLOCHU 3 a dostaneme horní hranici oblaku TOP.
Co se nám však stane behem dne? Postupem casu teplota narustá. Pokud tedy známe z predpovedi pocasí maximální denní teplotu Tmx, je pro nás hrackou odvodit výšku základen oblaku pro tuto teplotu. Z bodu Tmx vyneseme nenasycenou adiabatu a v míste, kde nám protne cáru stejné specifické vlhkosti vzduchu, je maximální výška základen oblaku Cu pro daný den. Stejne tak jsme schopni urcit základnu oblaku pro jakoukoliv teplotu namerenou behem dne.
Výše popsaná metoda aerologického rozboru se nazývá metoda cástic a výpocet podle ní vykazuje pomerne velké množství nepresností, díky kterým jsou hodnoty pouze orientacní. Pro presnejší výpocty se používá metoda vrstvy, která bere v úvahu nejen stoupání termických bublin, ale i kompenzacní klesavé proudy, které nahrazují vzduch v termice, odtržený od zemského povrchu. Pro predstavu o procesech v dolních vrstvách atmosféry a laické vyhodnocení denního pocasí je však metoda cástic postacující.
A nyní váš úkol: Priložená tabulka reprezentuje cást zprávy o pocasí, kdysi vysílané Ceským Rozhlasem, a predstavuje Aerologický výstup. Zahrajme si nyní na plachtare z 80. let minulého století, chystajícího se na svuj první prelet a vyhodnocujícího pocasí pro daný letový den.
1) vemte milimetrový papír (pokud si nechcete hrát na plachtare, bude stacit Excel nebo jiný, sofistikovanejší nástroj) a nakreslete podle tabulky Aerologický diagram.
2) urcete konvektivní teplotu Tc pro daný den. Teplotu zaokrouhlete na jednotky stupnu Celsia
3) urcete tlouštku oblaku H(t.j. rozdíl mezi horní hranicí TOP a základnou KKH) pri teplote Tc. Hodnoty TOP i KKH zaokrouhlete na sudé stovky metru.
4) podle Aerologického diagramu urcete zrychlení a vzduchové bubliny o objemu 3200 m3 ve výšce 600m zahráté na hladine more na teplotu 30°C. Zaokrouhlete na desetiny m/s2.
Cache se nachází na souradnicích
N 50° 02.[(H/10-Tc/2)+1]
E 014° 26.[(50+Tc)][a*10]
Pozn: Hranaté závorky uzavírají skupiny císel, nenásobí se mezi sebou
| Výška |
Tlak |
Teplota |
Rosný
bod |
| 0 m |
1020 |
18,0°C |
12,0°C |
| 200 m |
996 |
17,0°C |
6,0°C |
| 2000 m |
800 |
8,0°C |
0,0°C |
| 2800 m |
724 |
1,1°C |
-8,0°C |
| 3400 m |
670 |
-4,0°C |
-6,0°C |
| 3600 m |
653 |
0,0°C |
-8,0°C |
| 4800 m |
558 |
0,3°C |
-20,0°C |
| 5800 m |
488 |
0,6°C |
-22,0°C |
Click to verify coordinates
Prosím zkušené meteorology, aby me nekamenovali za laický popis ani za umele vytvorenou tabulku výstupu. Obojí je uzpusobeno pro co nejjednodušší výpocet, nikoliv pro duslednou shodu se skutecnými atmosférickými podmínkami.
Pro cachery oplývající nadprumernou silou pridávám návod na otevrení cache
Hledáte predmet približne ve tvaru koule o prumeru asi 10cm (pokud byste narazili na vosí hnízdo, tak ho v rámci pudu sebezáchovy neotevírejte 
). Vnitrní rozmer je velikosti filmovky, takže trackovatelné predmety zde neumístíte.
Geopodezrelý predmet uchopte pravou rukou za jeho spodní cást a pootocením do leva (pro ty, kdo mají s urcováním levé a pravé strany potíže je to smerem k palci té ruky, ve které držíte při jídle nůž) vyšroubujete. Po zalogování nasadte na horní cást a jemným pootocením doprava zašroubujte. Pokud se vám zdá, že k zavrení cache je zapotrebí síly vetší než malé, je velká pravdepodobnost, že jste nasadili "pres závit". V takovémto prípade nepoužívejte násilí, pootocte zpet a zkuste to znovu.
Dekuji plysovi za betatest a odhalení drobných chybicek ve výpoctu.
Tato cache byla zarazena do projektu
Další cache z meteorologické série:
Meteorologicka #1 - Oblaka = ARCHIVE
Meteorologicka #3 - Synopticka mapa