Presiunea Atmosferica

Presiunea atmosferică:

3. Presiunea atmosferică: Așa cum se știe presiunea atmosferică este un factor ce influențează foarte mult schimbarea vremii, ajută la portanță și acționează asupra unor instrumente de zbor (altimetru, variometru, etc.).

Tipuri de presiuni

QFE reprezinta presiunea atmosferica masurata cu barometrul la cota aerodromului.

QFF reprezinta presiunea atmosferica masurata la cota aerodromului si redusa la nivelul mediu al marii, considerand temperatura constanta,cea la care se face masurarea.

QNH reprezinta presiunea atmosferica masurata la cota aerodromului si redusa la nivelul mediu al marii, considerand gradientul de temperatura din atmosfera standard (valoarea citita pe barometru la temperatura statiei este corectata, fiind adusa la valoarea corespunzatoare temperaturii standard, apoi este modificata tinand cont de diferenta de nivel dintre statie si nivelul marii).

QNE (STD) reprezinta presiunea de referinta de 1013.25mb (hPa).

Fig. Presiunea si inaltimea

Variatiile presiunii atmosferice: Variatia diurna a presiunii atmosferice poate atinge 1 mb in zonele temperate si 3 mb la tropice. In timpul unei zile (24 ore), presiunea atmosferica creste intre orele 04 – 10 si 16 – 22 si scade intre orele 10 – 16 si 22 – 04 atingand astfel doua maxime la orele 10 si 24 si respectiv doua minime la orele 04 si 16 (Fig 2.5).

Fig Variatia diurna a presiunii

Variatiile sezoniere: pe continente presiunea este ridicata iarna si scazuta vara, in timp ce pe mari si oceane se constata o presiune ridicata vara si scazuta iarna.

Variatiile accidentale sunt mai importante deoarece sunt legate de caracterul timpului; acestea sunt produse de perturbatiile atmosferice si pot atinge valori mari, chiar de peste 10 mb, intr-un timp foarte scurt.

Variatiile presiunii in altitudine.

Presiunea atmosferica scade odata cu cresterea altitudinii din cauza scaderii densitatii aerului si a scurtarii coloanei de aer odata cu cresterea altitudinii, insa aceasta scadere nu este liniara.

Treapta barica este data de valoarea inaltimii care trebuie urcata pentru ca presiunea sa scada cu 1 mb.

Aceasta treapta barica variaza astfel:

a) la nivelul mediu al marii (MSL – Mean Sea Level) sunt necesari 8.4m (27ft ) pentru o variatie a presiunii de 1 mb;

b) la 5500m sunt necesari 16m pentru o variatie a presiunii de 1 mb;

c) la 11000m sunt necesari 32m pentru o variatie a presiunii de 1 mb.

In conditii standard, la altitudinea:

11.780m(38.662ft) avem presiunea 200mb

9.160m(30.065ft) – 300mb

5.510m(18.289ft) – 500mb

3.010m( 9.882ft) – 700mb

1.460m( 4.781ft) – 850mb

Efectul presiunii asupra densității aerului: Datorită faptului că atmosfera este în formă gazoasă, atunci când este comprimat sub acțiunea unei presiuni, o cantitate mai mare de aer va ocupa un volum dat deci densitatea aerului va crește, iar dacă presiunea scade aerul se rarefiază pentru a ocupa un spațiu mai mare, deci densitatea scade. De unde rezultă că densitatea atemosferei este direct proporțională cu presiunea acesteia. Acestea se întâmpla la o temperatură constantă.

Presiunea atmosferică se definește ca fiind forța exercitată de aerul atmosferic pe unitatea de suprafață:

unde:

greutatea coloanei de aer;

suprafața de calcul.

Instrumentul cu ajutorul căruia se măsoară presiunea atmosferică este barometrul, iar variația continuă a presiunii atmosferice se face cu ajutorul barografele (barometre înregistratoare).

Fig. III.5: Exemple de barometre

Barograful este un barometru inregistrator, instalat la bordul aeronavelor, in vederea urmaririi inaltimii, la care se realizeaza zborul fata de nivelul marii, pe o durata de timp oarecare.

Barograful functioneaza ca si altimetru, pe baza deformatiilor unei capsule aneroide, in functie de presiunea statica (presiunea corespunzatoare inaltimii la care se zboara).

Fata de altimetru, care indica inaltimea instantanee, barograful va inregistra pe un tambur inaltimea la care se zboara in functie de timp.

Barograma este diagrama pe care barograful inscrie neincetat variatiile inaltimii, la care se zboara, intr-o anumita perioada de timp.

Inregistrarea se poate face pe suport de fum, prin zgariere, sau pe hartie cu cerneala, care contine glicerina. Cerneala cu glicerina nu se usuca pe penita in timpul functionarii.

Durata de rotire rotire a tamburului poate fi stabilita de pilot la 12, 10, 4, sau 2 ore, iar inaltimea pana la care se poate inregistra urcarea depinde de tipul barografului si este precizata pe carcasa acestuia.

Barograma inregistrata se va interpreta dupa zbor.

In meteorologie, pe langa barometre, se folosesc aparate inregistratoare. Acestea sunt barografele.

Barografele inregistreaza variatiile presiunii, intr-o perioada de timp stabilita. Inregistrarea se face pe barograma.

Barografele au trei parti componente principale:

– partea sensibila la variatiile presiunii; aceasta este capsula aneroida si se deformeaza la variatiile, oricat de mici, ale presiunii;

– sistemul de transmisie si amplificare alcatuit din parghii, care amplifica deformatiile capsulei aneroide si le transmit catre sistemul de inregistrare;

– sistemul de inregistrare: format dintr-un cilindru metalic, cu mecanism de ceasornic; acesta efectueaza in mod uniform o rotatie completa in jurul axului, sau in 24 de ore, sau o saptamana, iar pe el se afla infasurata o diagrama; penita de la capatul sistemului de amplificare traseaza pe diagrama variatia presiunii.

Pentru a putea folosi datele de la barograf este necesara descifrarea diagramelor. Aceasta presupune o serie de operatii succesive, care por fi sintetizate astfel:

stabilirea corectiilor de timp;

citirea valorilor orare pe curbe, cu precizia de 0,1 mb si notarea lor pe diagrama in dreptul fiecarei ore, in partea de jos a diagramei;

determinarea corectiilor pe baza valorilor de la barometru; pentru aceasta, se noteaza indicatiile barometrului; se calculeaza diferentele dintre aceste valori si cele inregistrate pe diagrama la aceleasi ore, rezultand astfel corectia; corectiile pot fi pozitive, sau negative.

repartitia corectiilor, pe ore, intre doua termene de observatii;

stabilirea valorilor extreme, carora li se aplica corectiile de la orele intregi cele mai apropiate.

Barograful este alcatuit din:

– placa de baza

– capac

– capsula aneroida

– cilindru

– sistem de ceasornic, sau motor electric

– ac inregistrator

– sistem de parghii

– parghie pentru schimbarea timpului de rotire

– arc pentru fixarea capacului pe placa de baza

Astazi, in meteorologie, barografele cu sistem de inregistrare mecanic sunt inlocuite de instrumente electronice, care folosesc metode computerizate de inregistrare a presiunii. Acestea sunt mai scumpe decat barografele mecanice, dar pot oferi o inregistrare mult mai precisa a presiunii si pe o perioada de timp mai lunga, putand fi folosite la realizarea prognozei meteo.

Fig. III.6: Exemple de barografe

Presiunea atmosferică poate fi exprimată în mai multe unități de măsură, cel mai adesea în milimetri coloană de mercur (torr), dar și în kiloPascali sau atmosphere [2, 3, 4].

OACI (Organizația Aviației Civile Internaționale) a stabilit la nivel internațional un standard al atmosferei. Orice temperatură sau presiune care diferă de cea standard se numește temperatură și presiune “nonstandard”. Din moment ce performanța avioanelor este comparată și evaluată luând în considerare atmosfera standard, toate instrumentele sunt calibrate pentru acest tip de atmosferă.

Tabel nr. 3: Tabel cu Atmosfera Standard

După cum putem vedea în tabel, pentru fiecare altitudine avem o presiune caracteristică, aceasta este importantă pentru a determina performanțele unui avion, dar și pentru atribuirea nivelurilor de zbor. Altimetrul este un barometru calibrat să indice altitudinea în atmosfera standard. Altitudinea indicată de acesta este dată de presiunea altitudinii la respectivul nivel de zbor.

Izobarele – sunt liniile ce unesc punctele cu aceeași presiune atmosferică, iar cu ajutorul acestora se realizează distribuția presiunii atmosferice pe suprafața (hărțile meteorologice).

Ciclonul – este o formă barică caracteristică prin descreșterea presiunii către centrul sistemului, ce se mai numește centru de minimă presiune. Izobara exterioară de referință este, de obicei, 1010 mb. Vântul are o mișcare de la exterior spre centru și invers acelor de ceasornic (pentru emisfera noastră).

Pe hartile sinoptice, ciclonul se noteaza cu litera D sau L.

Talvegul depresionar (trough) reprezinta o prelungire a unui ciclon si are forma de „V” alungit iar presiunea creste de la interior (axul talvegului) la exterior

Fig. Ciclon

Anticiclonul – se definește ca un cîmp de înaltă presiune limitat de izobare închise de formă aproape eliptică sau circulară, unde presiunea crește de la periferie spre centru. În anticiclon vântul bate de la centru spre exterior în sensul acelor de ceasornic rotindu-se totodată în jurul său. De obicei, anticiclonul determină un timp cu nebulozitate redusă, călduros vara și rece iarna.[2, 6]

Dorsala anticiclonica (ridge) reprezinta o prelungire a unui maxim barometric, avand forma de „U”, in care presiunea scade de la centru catre periferie.

Saua barica (col) reprezinta doua maxime si doua minime asezate in crucis.

Fig Ciclon

Fig Anticiclon

Fig Talveg depresionar

Fig. Dorsala anticiclonica

Fig. Dorsala anticiclonica

In atmosfera, forta care in mod obisnuit face ca o masa de aer sa inceapasa se miste este forta gradientului de presiune. Aceasta face ca aerul sa se miste dinspre zonele cu presiune mare spre zonele cu presiune scazuta.

Forta gradientului de presiune va actiona la un unghi drept fata de izobare in directia de la presiunea mare spre presiunea mica. Cu cat intensitatea gradientului de presiune este mai mare (cu cat variatia presiunii este mai mare pe o distanta data, deci izobarele sunt mai apropiate), cu atat forta va fi mai mare si in consecinta vantul va bate mai tare.

Daca forta gradientului de presiune este singura forta ce actioneaza asupra masei de aer, va continua sa o accelereze catre zona de presiune scazuta din ce in ce mai repede pana cand eventual centrul de maxima si de minima presiune dispar datorita transferului de mase de aer.

Acest fenomen in realitate nu se produce datorita existentei si a altor forte care intervin in proces. Acele forte generate de miscarea de rotatie a planetei sunt cunoscute sub termenul general: forta coriolis.