Instuderingsfrågor klimat och väder Flashcards
Vilka gaser består atmosfären av? Hur påverkar sammansättningen av dessa gaser växthuseffekten?
Atmosfären består till största del av kväve (78,1%), syre (20,9%). Andra gaser i luft är argon (ca 0,9%), koldioxid ca 0,038%. Det finns också vattenånga, men mängden vattenånga varierar mellan olika platser och tider, vilket har stor betydelse för molnbildning och nederbörd. Dessa kallas för växthusgaser och har förmågan att absorbera och hålla kvar värme från solens strålar, vilket håller jorden varm och möjliggör liv. Däremot när mängden koldioxid och andra växthusgaser ökar genom exempelvis förbränning av fossila bränslen så blir växthuseffekten starkare, det leder till att mer värme hålls kvar vilket orsakar global uppvärmning och förändringar i klimatet. När jorden blir varmare kan även isar, snö och glaciärer osv smälta vilket leder till att det inte reflekteras ut lika mycket solstrålning i atmosfären igen, utan absorberas istället och värmen stannar på jorden. Detta leder då till en ännu större uppvärmning och balansen mellan solstrålningen som absorberas och reflekteras förstörs, alltså jordens energibalans som är mycket viktig för att hålla temperaturen stabil och för livet på jorden.
Vad har graden av albedo för effekt på uppvärmningen av atmosfären? Hur kan detta variera beroende på markytor och klimat?
Albedo mäter hur mycket solstrålar som reflekteras av en yta. Hög albedo (ex snö och is) reflekterar mycket solenergi och gör jorden svalare. Låg albedo, exempelvis skog eller hav, absorberar mer värme och bidrar till uppvärmning. När is och snö smälter minskar albedot vilket gör att mer värme tas upp, vilket förstärker uppvärmningen. Albedo varierar beroende på ytor och klimat, med högre albedo i varma kalla områden och lägre i varma. Vita ytor reflekterar solljus, mörka ytor absorberar, därför blir exempelvis asfalt väldigt varmt. Problemet med globala uppvärmningen är att vi förlorar mycket is och glaciärer vilket gör att mindre solljus reflekteras bort och stannar istället kvar på jorden, vilket bidrar till den globala uppvärmningen.
Vad innebär atmosfärens/jordens energibalans? Beskriv hur in- och utgående strålning påverkar klimatet och vad det är som gör att energibalansen kan variera.
Atmosfärens energibalans handlar om hur jorden tar emot och avger energi, vilket avgör klimatet och temperaturerna. Solens kortvågiga strålning träffar atmosfären, där en del reflekteras tillbaka av moln och partiklar. Den kortvågiga strålningen som når jordytan reflekteras delvis mot ljusa ytor som snö och is, medan resten absorberas och värmer upp mark och hav.
Den uppvärmda jordytan avger sedan energi i form av långvågig värmestrålning. Eftersom denna långvågiga strålning har svårt att passera genom atmosfären, speciellt på grund av växthusgaser som koldioxid och vattenånga, stannar en del av värmen kvar kring jorden. Detta skapar en naturlig växthuseffekt, som gör jorden varmare än den annars skulle vara och möjliggör liv.
Jordens energibalans kan variera beroende på förändringar i mängden växthusgaser, förändringar i molntäcket och reflekterande ytor, som is och snö. När balansen rubbas kan klimatet förändras, till exempel genom global uppvärmning om mer värme stannar kvar i atmosfären. Atmosfären fungerar därför som ett skyddande lager som stabiliserar temperaturerna och hindrar drastiska skillnader mellan dag och natt, vilket annars skulle göra jorden mycket kallare.
Hur påverkar luftens hävning kondensationen av vattenånga? Beskriv processen och hur den leder till molnbildning.
Moln uppstår när vattenånga i luften kondenseras till små vattendroppar eller iskristaller. Molnen är vita till färgen men kan också vara grå eller nästan svarta. Molnets undersida blir mörkare om det innehåller stora vattendroppar som reflekterar ljus på ett annat sätt än mindre droppar. Den mörka färgen varnar för att det snart kan regna. Vattenånga i luften är annars en osynlig gas och ska inte blandas ihop med moln. När dropparna slås samman till större droppar vilket ofta sker kring en stoftpartikel, en kondensationskärna, kan nederbörd utlösas. Kondensationen sker under hävning då luften stiger och kyls av. Hävningen kan ske på olika sätt, varma sommardagar värms luften närmast markytan upp och stiger genom så kallad konvektion. Den nederbörd som på detta sätt utvecklas kallas konvektiv nederbörd.
Hur uppstår de olika sorternas nederbörd? Förklara skillnaden mellan orografisk, konvektiv och frontnederbörd.
Varma sommardagar värms luften närmast markytan upp och stiger genom så kallad konvektion. Den nederbörd som på detta sätt utvecklas kallas konvektiv nederbörd. Luft kan också hävas då luftmassor passerar bergskedjor eller rör sig in över land. När luften passerar över bergen hävs den uppåt och avkyls samt tappas på sitt fuktinnehåll. Det här medför att det ofta regnar kraftigt på bergets vindsida eller lovartsida som orografisk nederbörd. Nederbörd utvecklas ofta längs fronter. När varma och kalla luftmassor möts glider den varmare luften upp på den kallare genom hävningar, vilket kan utlösa frontnederbörd. Skillnaderna handlar om vad som som driver luftens uppstigande, värme från marken, berg eller möte mellan olika luftmassor.
Vad är skillnaden på vädret vid högtryck respektive lågtryck? Ge exempel på typiska väderförhållanden vid båda trycksystemen.
I lågtryck har luften ett lägre tryck mot markytan. Kraften till detta är solen och när solen värmer upp hav eller landytor så bildas vattenånga, det sker alltså en avdunstning och då börjar luften stiga uppåt i atmosfären, och då blir det alltså ett lägre tryck mot markytan. Det blir kallare ju högre upp man kommer i atmosfären, och någonstans sker en kondensation, alltså bildas moln. Det är ofta ett ganska ostabilt väder på ställen med lågtryck, som regn, nederbörd, och i kallare områden, snö. Luften som steg från marken i lågtryck är nu kall och torr från lågtrycket, luftpaketet kommer då återigen att börja sjunka mot jordytan, och där bildas ett högtryck. När den kalla och torra luften börjar närma sig jordytan värms luftpaketet upp, eftersom att det blir varmare ju närmare jordytan man kommer. När luftpaketet värms upp börjar det istället bli varmt och torrt, vilket leder till väldigt soligt och torrt väder. Det blåser ofta från högtryck till lågtryck, när det blir lågtryck stiger luften och eftersom att det inte kan bli ett vakuum där luften var, måste det fyllas på med ny luft, och den luften kommer från högtrycket.
Hur påverkar att solen står i zenit vid ekvatorn de globala cirkulations cellerna? Beskriv den termiska påverkan på cirkulation cellerna.
När solen står rakt ovanför ekvatorn, i zenit, värms luften snabbt upp, vilket får luften att stiga. Detta skapar en stigande luftström, som ger upphov till de tropiska cellerna i den globala cirkulationen. När luften stiger, kyls den av och sjunker igen vid ca 30° latitud, vilket skapar högtryck och torrare väder på dessa breddgrader.
Hur fungerar corioliseffekten och vad har den för betydelse för den globala cirkulationen? Förklara hur corioliskraften påverkar vindarnas riktning.
Jordens rotation ger upphov till en skenbar kraft, den så kallade corioliskraften. Den påverkar alla rörelser hos vindar eller havsströmmar över jordklotet. Kraften uppstår genom en samverkan mellan centrifugalkraft (kraften som trycker utåt när något snurrar runt) och tyngdkraft, det kallas tyngdkraftacceleration, och detta påverkar kroppar i rörelse på ett annorlunda sätt än kroppar i vila. På det norra halvklotet verkar kraften åt höger sett från rörelseriktningen, medan kraften på det södra halvklotet verkar åt vänster. Effekterna av denna kraft är störst vid polerna medan kraften är lika med noll längs ekvatorn. På grund av att luft strömmar inåt mot ett lågtryck, liksom utåt från ett högtryck, kommer luftpaketen att rotera åt olika håll.
Vad är skillnaden mellan kontinentalt och maritimt klimat? Vad är orsaken till skillnaderna?
Kontinentalt klimat i exempelvis inlandet har stora temperaturskillnader mellan sommar och vinter eftersom land värms upp och kyls av snabbt. Maritimt klimat exempelvis nära havet har mildare temperaturskillnader eftersom vatten värms upp och kyls av långsamt. Skillnaden ligger i hur vatten och land lagrar och släpper ifrån sig värme. Land har en låg värmekapacitet vilket innebär att det snabbt blir varmt av solen men också snabbt kyls av när temperaturen sjunker. Vatten har däremot en hög värmekapacitet, det tar alltså lång tid att värmas upp, men värmen behålls mycket längre. Vatten rör sig också ständigt, vilket fördelar värmen jämnt på djupet. Detta gör alltså att områden nära havet har jämnare temperaturer året runt, medans inlandsområden har större skillnader mellan sommar och vinter.
Vad är sjöbris och landbris och hur uppstår dessa väderfenomen? Beskriv skillnaderna mellan dessa två fenomen. Beskriv även hur detta kan påverka en segelbåt.
Sjöbris uppstår på eftermiddagarna under vår och sommar i kusttrakter och i närheten av stora sjöar då luftmassan över land värms upp. När den varma luften stiger, strömmar kallare luft från havet in över land, vilket ofta ger stackmoln en bit in i landet medan det är vackert väder vid kusten. På samma sätt uppstår landbrisen från land ut över havet. Det sker på kvällen då landmassan är kallare än havsvattnet. Landbrisen är däremot mycket svagare än sjöbrisen. Sjöbrisen släcker ut konvektion längs kustområden, detta är varför seglare gärna håller sig en bit in i landet. Sjöbris och landbris kan ge seglaren vinden som behövs för att segla. På dagen blåser sjöbrisen från havet mot land och kan driva segelbåten in mot kusten. På natten vänder sedan vinden och till landbris och blåser från land ut mot havet, vilket exempelvis kan hjälpa båten ut från kusten.
I vilka moln skapas åska och hur sker detta? Beskriv processen för hur åska uppstår.
Åska är elektriska urladdningar som framförallt sker under varma sommardagar. För att åska ska kunna utvecklas krävs att de nedre luftlagren är varmare än de högre liggande luftlagren. Den elektriska laddningen uppkommer då nimbusmolnets övre delar stiger uppåt genom atmosfären. Denna process är man ännu inte helt säker på men troligen har vertikala rörelser av regn och snö inuti molnet en betydelse. De lägre delarna blir negativt laddade medan de övre delarna blir positiva. När skillnaden i spänning blir tillräckligt stor sker en urladdning. Blixten som bildas följer en blixtkanal som upphettas kraftigt för ett ögonblick. Luften expanderar längs blixtkanalen med överljudsfart vilket ger upphov till de smällar som hörs vid åska. Ofta sker flera urladdningar längs samma blixtkanal vilket ger upphov till flera blixtar och muller.
Vad är stadsklimat? Varför är det varmare i städer än på landsbygden? Hur kan inversion påverka detta?
I och i närheten av städer är temperaturen ofta några grader varmare än runtomkring det. Skillnaderna är tydligast nattetid och särskilt under vintern. Temperaturökningen orsakas av flera faktorer t.ex. utsläpp av stoft (små partiklar i luften som bryts ner) som minskar värmeutstrålningen, värmeutsläpp från bostäder och industrier, högre värmeledningsförmåga genom asfalt, betong osv. Ett relativt vanligt fenomen kring städer är att avgaser och andra föroreningar innesluts i staden genom inversion. Det kan ske då de marknära luftlagren avkyls medan luften på högre höjd är varmare.
Redogör för Milankovic-cykler och hur de påverkar klimatet på jorden över långa tidsperioder. Vad har dessa cykler för samband med istider?
En teori om hur klimatet med tiden kan förändras på ett naturligt sätt har presenterats av en jugoslavisk astronom, M. Milankovic. Han utförde beräkningar på jordens bana kring solen och kom fram till att jordbanan pendlar mellan en ellipsform och en mer cirkelrund form. Dessa förändringar sker med en regelbundenhet om 95 000 år. Avståndet till solen och jordaxelns lutning förändras också i cykler, vilket tar 21 000 respektive 42 000 år. När dessa tre faktorer samverkar kan jordens klimat påverkas kraftigt. Beräkningar har senare visat att de här långsiktiga förändringarna delvis stämmer överens med klimatdata som tagits fram. Dessa cykler har haft stor inverkan på tidigare historiska istider, men faktorer som växthusgaser, vulkanutbrott osv kan också påverka effekterna av dessa cykler.
Vad har fossila bränslen för effekt på växthuseffekten? Beskriv sambandet mellan fossila bränslen och ökade koldioxidutsläpp.
Genom att atmosfären tillförs olika drivhusgaser som koldioxid, metan, kvävedioxid, ozon eller freoner höjs temperaturen på jordklotet. Drivhusgaserna stänger in en större del av den långvågiga strålningen som annars skulle ha strålat tillbaka ut i rymden, vilket ger ett varmare klimat. Utsläppen av dessa gaser sker bland annat vid förbränning av fossila bränslen, men även från industri och jordbruk. Användningen av fossila bränslen och utsläppen av koldioxid har ökat betydligt mycket de senaste 100 åren. På grund av att den årliga avverkningen av skog i världen är större än återväxten frigörs stora mängder koldioxid. Den ökande användningen av fossila bränslen är oroväckande, eftersom att vi vet att det leder till en global temperaturhöjning och att de nuvarande klimatgränserna förskjuts. En varmare atmosfär innebär även att mängden vattenånga ökar, och den totala energimängden i atmosfären blir större. Detta kan leda till fler och kraftigare orkaner och stormar samt ökade nederbördsmängder runt om i världen.
Vad beror den stigande havsnivån på? Hur påverkar detta kustnära områden globalt?
Polarisar och glaciärer har börjat smälta vilket gör att havsytan höjs. Vattnet i havet tar också upp mer plats om temperaturen ökar, termisk expansion, vilket skulle få havsytan att stiga ytterligare. Havsnivån har stigit mellan 10-20 cm under 1900-talet och förväntas fortsätta stiga. Det är svårt att veta hur växthuseffekten kommer att påverka havsnivån. Det snöar mer om temperaturen närmar sig noll, vilket skulle kunna kompensera avsmältningen längs Antarktis kuster. En måttlig temperatursökning skulle inte göra att all polaris skulle försvinna, eftersom att det fortfarande hade varit kallt över polområdena. En högre temperatur gör att en större del av vinternederbörden faller ut som regn istället för snö, detta kan leda till fler översvämningar vintertid i vår del av världen. Den stigande havsnivån påverkar kustnära områden genom att översvämma lågt liggande land, förstärka erosion och göra kuster mer utsatta för stormar. Detta leder till förlorad mark, skador på byggnader och infrastruktur och ett hot mot människor som bor nära kusten.
