Μαθήματα Μετεωρολογίας για Προχωρημένους

 

Ο κύκλος της ενέργειας στην εκδήλωση μιας καταιγίδας αέριας μάζας

Πως ορίζεται η καταιγίδα;

Η καταιγίδα ορίζεται ως μια τοπική ηλεκτρική θύελλα (electrical storm) που κατά κανόνα παράγεται από έναν σωρειτομελανία (cumulonimbus). Αν και η καταιγίδα ορίζεται με αυτόν τον τρόπο, η έντασή της δεν καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρικών εκκενώσεων ή άλλη σχετική παράμετρο. Καθορίζεται μόνο από την ένταση των φαινομένων που τη συνοδεύουν και πιο συγκεκριμένα από το μέγεθος των χαλαζοκόκκων, την ένταση των ριπών του ανέμου, την εκδήλωση όμβρων ικανών να προκαλέσουν πλημμυρικά φαινόμενα και τη δημιουργία σιφώνων. Από φυσικής πλευράς, η καταιγίδα είναι αποτέλεσμα της ατμοσφαιρικής αστάθειας και ουσιαστικά πρόκειται για μια ανατροπή των στρωμάτων του ατμοσφαιρικού αέρα, προκειμένου να επιτευχθεί πιο σταθερή διαστρωμάτωση της πυκνότητάς του.

Ποιο είναι το βασικό αίτιο της εκδήλωσης των καταιγίδων;

Οι διαφορές, που παρουσιάζονται στη θέρμανση της επιφάνειας της γης σε μικρή ή μεγάλη κλίμακα, είναι ενα βασικό αίτιο που εξαναγκάζει τον αέρα σε ανοδική κίνηση. Τα ανοδικά ρεύματα θερμού αέρα, που εμφανίζονται τα καλοκαιρινά απογεύματα πάνω από την ξηρά λόγω της ανομοιόμορφης θέρμανσης του εδάφους, είναι ένα κλασικό παράδειγμα ανοδικών κινήσεων μικρής κλίμακας. Σε πλανητικό επίπεδο, η ανομοιόμορφη θέρμανση μεταξύ των τροπικών και των πολικών περιοχών είναι το αίτιο των ανοδικών κινήσεων μεγάλης κλίμακας, που παρατηρούνται στις περιοχές των μέσων πλατών, στις οποίες συναντώνται οι ψυχρές με τις θερμές αέριες μάζες.

Ποιος είναι ο κύκλος της ενέργειας στην εκδήλωση των καταιγίδων;

Σύμφωνα με τη Φυσική, με την ανοδική κίνηση μιας αέριας μάζας, αυξάνεται η διαθέσιμη δυναμική της ενέργεια. Όταν οι θερμοδυναμικές συνθήκες της ατμόσφαιρας το επιβάλλουν, η δυναμική ενέργεια απελευθερώνεται είτε με την εκδήλωση τοπικών καταιγίδων είτε με τη δημιουργία των μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρικών διαταραχών (μετωπικών υφέσεων). Στις παραπάνω διαδικασίες η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Στη συνέχεια, με τη βαθμιαία πτώση της εντάσεως των ανέμων, αρχίζει το τελευταίο στάδιο του ταξιδιού της ενέργειας, η οποία τελικά θα καταναλωθεί σε τυχαίες κινήσεις των μορίων του αέρα.

Ένας νέος κύκλος θα αρχίσει όταν δημιουργηθούν ξανά βαθμίδες (διαφορές) στη θερμοκρασία είτε σε τοπικό επίπεδο με την ανατολή του ήλιου είτε σε ευρύτερη κλίμακα με τη συνάντηση ψυχρών και θερμών αέριων μαζών και τη δημιουργία νέων ατμοσφαιρικών διαταραχών. Στις διαδικασίες που προαναφέρθηκαν η ενέργεια που απελευθερώνεται ακολουθεί και άλλους δρόμους. Για παράδειγμα, με τις ηλεκτρικές εκκενώσεις, που συνοδεύουν τις καταιγίδες, παράγονται φως και ήχος, ενώ σε μεγαλύτερη κλίμακα σημαντικά ποσά ενέργειας μεταφέρονται από την ατμόσφαιρα προς τους ωκεανούς μέσω των κυμάτων. Σε κάθε περίπτωση, η ενέργεια δεν χάνεται, αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρεθούν όλα τα μονοπάτια που ακολουθεί.