Granični sloj atmosfere – deo VI
Njegova važnost je zasnovana na činjenici da glavni uticaji na vreme i klimu pre svega stižu sa Sunca, a posredno sa površine Zemlje. Samim tim, uticaj tla se proteže do neke visine koja nije stalna, a mnogo zavisi od interakcije Zemlja-vazduh. Njegova debljina je jako promenljiva, i pre svega zavisi od doba dana, a zatim i od vrste, tipa i oblika tla, da bi došli do uzajamnog uticaja meteoroloških parametara. Lep uvod u način funkcionisanja atmosfere.
Granični sloj atmosfere (ili planetarni granični sloj) se bavi isključivo uticajima kratkog dometa i u prostoru i u vremenu. Atmosfera iznad graničnog sloja je oslobođena dnevnih uticaja tla, pa se zato i naziva slobodna atmosfera. Ovako podeljeno razmatranje atmosfere dovelo je i do izdvajanja posebnih grana meteorologije. Za granični sloj je zadužena mikrometeorologija, a za slobodnu atmosferu aerologija.
Regularne dnevne promene graničnog sloja atmosfere su prilično dinamične. Noću, u odsustvu sunčevog zračenja, vazduh se hladi izračivanjem, tako da je temperatura pri samom tlu najniža, a sa povećanjem visine raste sve dok ovo hlađenje ima uticaja. Ova pojava se naziva temperaturna inverzija, inverzno (ili obrnuto) od uobičajenog stanja atmosfere gde temperatura opada sa povećanjem visine. Granični sloj atmosfere je u ovom slučaju oblast temperaturne inverzije. Inverzija je jača kada je temperatura viša, kada ima manje oblaka, manje vetra, ali i kada je vazduh suvlji. To što nam se čini da je inverzija jača zimi nego leti je verovatno što nam je ionako hladno ovde, na dnu atmosfere, a samo koju stotinu metara iznad nas je 10-15 stepeni toplije, što ne čini nikakvu utehu. Radiosondažna merenja su na strani opisanog razmatranja!
Svitanje donosi promene, jer se uključuje moćna toplotna mašina – Sunce. Bukvalno tog trenutka počinje postepeno zagrevanje tla, pa se inverzioni sloj polako ‘topi’ od tla naviše, kao sladoled u dečijoj ruci. Vazduh pri tlu je zagrejaniji i temperatura opada sa povećanjem visine, sve do sloja koji još nije pod uticajem ovog zagrevanja. Tako nastaje pridignuta temperaturna inverzija. Vrh inverzionog sloja pokušava da pobegne uvis, ali uticaj dnevnog zagrevanja ga sustiže i negde u prepodnevnim časovima ga potpuno ‘pregazi’, ostavljajući atmosferu bez ove inverzije. Ali, granični sloj nije nestao, već ga čini (po definiciji) sloj koji je pod uticajem dnevnog zagrevanja tla.
Prilikom dnevnog zagrevanja tla, delići vazduha se pod silom potiska kreću naviše, i u tom penjanju hlade adijabatski, odnosno bez bitne razmene energije sa okolnim vazduhom. Zagrejane ‘porcije’ vazduha žure da se penju i jednostavno nemaju vremena da razmene energiju sa onim delom vazduha koji nije zagrejan, pa ‘kulira’. U tom penjanju, taj deo vazduha se ohladi toliko da postaje zasićen vodenom parom, pa počinje kondenzacija. Leti to možemo da vidimo kao stvaranje malih belih čupavih oblaka, kumulusa. Ta visina se naziva nivo kondenzacije. Iznad nivoa kondenzacije mikrometeorologija prepušta svoju glavnu ulogu dinamičkoj meteorologiji i aerologiji.
Popodnevni časovi donose slabljenje Sunčevog zračenja, pa tlo ponovo postaje hladnije od vazduha neposredno iznad tla. Temperaturna inverzija se nanovo stvara od tla naviše još nešto pre zalaska Sunca, dok iznad inverzionog sloja, procesi pod uticajem dnevnog zagrevanja koji označavajući debljinu graničnog sloja, polako slabe i gase se u večernjim časovima.
Naravno, ovo je jedna tipična dnevna evolucija graničnog sloja. Ovu temu i njene varijacije meteorolozi razmatraju uvođenjem raznih parametara koji uticaj zračenja Sunca i tla, ali i mešanja vazduha vetrom i konvekcijom svode na nekoliko ‘kobasica’ raznih jednačina. Zadovoljstvo varenja tih kobasica ostavićemo onima koji će naleteti na mikrometeorologiju, pa ako ih zaboli stomak od muke, znaće da sadržaj tih ‘kobasica’ treba unaprediti. Samo da ne koriste veštačke dodatke i začine u vidu povećanja broja parametara! Neka pređu na zdravu hranu poštovanja prirodnih zakona i logike jer, verovali ili ne, toga još uvek ima.
