Foehn - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Názov tohto článku je nejednoznačný. Ďalšie významy sú uvedené v zozname Föhn (disambiguation).

The fén alebo Foehn vietor je teplý, suchý jesenný vietor, ktorý sa často vyskytuje na záveternej strane väčších hôr, ktorá je odvrátená od vetra. Spravidla vzniká na veľkej ploche ako poveternostná situácia a môže stabilne fúkať, ale môže byť aj nárazový.

Tento výraz sa používa hlavne pre vetry v alpskej oblasti, na ktoré sa vzťahuje tento článok Alpenföhn prichádza bližšie. Existuje však veľa regionálne odlišných mien.
Skutočného foehna je potrebné odlíšiť od podobne suchých vysokohorských prúdov podobných „foehnovským“ prúdom a iných, foehnovských veterných prúdov vyvolaných tlakovými gradientmi v búrkových minimách.

úvod

Foehn vzniká z veterného prúdu (alebo z horizontálneho tlakového gradientu) nad horami a je spojený s náveternou stranou hory so skloneným dažďom, ktorý vedie k relatívne teplému horskému vzduchu. Okrem tohto teplého sušiča vlasov prostredníctvom vlhkého adiabatického stúpajúceho vzduchu pred, vpredu Hory majú však aj iné príčiny, pretože menej teplý vetrový vietor sa vyskytuje ako fyzikálny jav počasia minimálne vo východných Alpách, v závislosti od stratifikácie vzdušných hmôt, a to aj bez dažďa, ktorý vytvára ďalšie teplo.

Charakteristické je výrazné oteplenie a vysušenie prúdiaceho vzduchu, ktoré môže viesť k zdravotným problémom, ako aj výrazná viditeľnosť v dôsledku nízkych aerosólových vzduchových hmôt. Ďalším bodom, ktorý prispieva k diaľkovému pohľadu a predovšetkým k lepšiemu pohľadu na hory, je to, že atmosféra funguje ako zväčšovacie sklo: Keď hustota vzduchu klesá s rastúcou nadmorskou výškou, klesá aj jeho index lomu. To vedie k vychýleniu svetla, takže sa objekty javia väčšie alebo bližšie. So sušičom vlasov je tento efekt ešte zosilnený stúpajúcou teplotou, čo vedie k ďalšiemu zníženiu hustoty.

Typické pre Pozícia Foehn je úderná stena mrakov - Foehnova stena - proti takmer modrej oblohe, Okno fénu. Keď dôjde k veľmi vysokej rýchlosti vetra, Foehn búrka, Foehnova stena sa však môže zrútiť aj na záveternej strane a viesť tam k zrážkam.

Etymológia a regionálne názvy

Názov foehn pochádzal z latinčiny favonius (mierny západný vietor), pravdepodobne cez Romansh (favuogn, nárečový krátky tvar fuogn), do starej vysokej nemčiny (phono) a z nemčiny sa stal prevládajúcim výrazom v alpských krajinách, ktorý sa tiež všeobecne etabloval ako meteorologický zastrešujúci výraz pre tieto veterné udalosti.

Ďalej boli vytvorené názvy regionálnych lokalít foehn:

Známejším foehnovským vetrom v Alpách je Südföhn, ktorý sa vyskytuje severne od hlavného alpského hrebeňa.

V Korutánsku južný foehn nad Karawanken ako Jauk uvedené, odvodené z džbán (Slovinsky: juh). Nachádza sa tu tiež južná strana Álp Nordföhn. V Taliansku sa väčšinou používa nemecké cudzie slovo fén alebo favonio ako aj všeobecne vento di caduta („Fall Wind“), v Slovinsku fen. [1]

Ďalšie príklady sú:

Na juhu Čile sa andský foehn nazýva Puelche, v Argentíne Zonda.
Bora na juhozápadnej strane Dinárskych hôr
aspr vo francúzskom masíve Central
Canterbury Northwester v Novozélandských Alpách
Chanduy v Ekvádore
Chinook na východnej strane Skalistých hôr
Halny wiatr v Poľsku
Santa Ana Winds v južnej Kalifornii
„Nórsky Föhn“ (fønvind) je severný vietor, ktorý prší na nórsky masív a pokiaľ sa pohybuje po zemi (a nie nad Baltským alebo Severným morom), vedie k bezoblačnému počasiu v Šlezvicku-Holštajnsku a Hamburgu. [2]

Medzi ďalšie miestne názvy patria: Afganec, Oroši, Kata kaze, Papagayos, Tehuantepecers, Norte alebo Northers, Kachchab, Laoswind, Bohorok, Sarma a Kachchan.

Podobný, ale katabatický vietor je taký Bora na chorvátskom a čiernohorskom pobreží Jadranského mora.

Definície

Föhn a Bora sú typickým typom teplých a studených vetrov, ktoré možno pozorovať po celom svete týmto alebo podobným spôsobom. Kvôli rozdielnym bioklimatickým účinkom a protichodným následkom, ktoré formujú krajinu, je nevyhnutná separácia typov foehn a boragen. Fenomenologicky ich možno ľahko rozlíšiť:

„The fén je teplý jesenný vietor na záveternej strane pohoria. Keď fúka, teplota stúpa na záveternom horskom svahu. Naproti tomu Bora v horskom brlohu je tiež vietor, ale teplota na závetrí klesá, keď sa nastaví. “(od: Yoshino 1976)

Pokiaľ ide o Boru, Yoshino je zavádzajúci. Vietor bóry je studený, pretože výstupným vzduchom je studený polárny vzduch, ktorý sa napriek suchému adiabatickému otepľovaniu pri odfukovaní len tak málo ohrieva, že je stále vnímaný ako chladný.

Definícia Svetovej meteorologickej organizácie (WMO) je:

"Foehn je zvyčajne vietor na záveternej strane pohoria, ktorý sa pri zjazde zahrieva a vysychá." Hnacou silou sú buď synoptické prúdy, alebo tlakový gradient nad horami, ale žiadne katabatické efekty. “

Preto akýkoľvek vietor, ktorý spĺňa tieto okolnosti, je fúzny vietor, bez ohľadu na miestny názov.

Dejiny fohnovej teórie

Najrozšírenejšie vysvetlenie foehnu v učebniciach - dodnes - je spojené s ilustráciou Fickera a De Roddera z roku 1943, je populárne termodynamicky pomenovaný a omylom pripísaný Juliusovi Hannovi. Podľa dnešného chápania má táto teória iba historický význam, aj keď správne vysvetľuje dôležité javy. Jeho charakteristikou sú zrážky na náveternej strane, čo je jediným vysvetlením relatívne vysokých teplôt na záveternej strane v porovnaní s náveternou stranou, ako aj narušenie sledujúce profil svahu na oboch stranách. V mnohých prípadoch to však tak nie je.

Termodynamická Foehnova teória

Podľa termodynamickej foehnovej teórie je foehn, rovnako ako všetky vetry, vytvorený účinkom sily tlakového gradientu s nižším tlakom na záveternú stranu pohoria. Keď relatívne vlhký vzduch stúpa na náveternú stranu hory, najskôr sa adiabaticky ochladí suchý na 1,0 ° C na 100 m stúpania, kým nie je relatívna vlhkosť vzduchu 100%. Je to preto, že kapacita vodných pár vzduchu klesá s poklesom teploty, takže keď sa dosiahne rosný bod, nasýti sa ho parou a vytvoria sa kvapky vody. Ak vzduch naďalej stúpa, vlhko sa ochladzuje iba adiabaticky na približne 0,6 ° C/100 m. Relatívna vlhkosť vzduchu zostáva konštantná na hodnote 100%: Vzduch už nemôže zadržiavať svoju (neviditeľnú) vodnú paru a dochádza ku kondenzácii a tvorbe mrakov. To trvá dovtedy, kým vzduch nedosiahne hrebeň a takmer vždy vedie k takzvanému sklonenému dažďu, ktorý sa vo veľkých výškach môže zmeniť aj na sneženie.

Z hrebeňa začne vzduch na druhej strane hory klesať dolu svahom. Foehn je teda - napriek stabilnej stratifikácii atmosféry - podľa termodynamickej foehnovej teórie katabatickým vetrom. Príčina potopenia spočíva v teréne a zosilňuje sa, keď je vietor na strane foehn „nasávaný“ oblasťou s nízkym tlakom. Potopený vzduch sa opäť adiabaticky ohrieva suchý na konštantný 1 ° C/100 m - oveľa rýchlejšie, ako sa ochladil počas „výstupu“ (vo vlhkej adiabatickej fáze): Chýba mu také množstvo vody, ktoré pri výstupe pršalo, a ktoré zároveň vydávalo svoje kondenzačné teplo. Množstvo dažďovej vody, ktorá prší v súvislosti s rýchlym otepľovaním vzduchu na záveternej strane, je príčinou relatívneho sucha a vysokej teploty veterného vetra.

Problémy termodynamickej teórie foehna

Termodynamická teória ako vysvetlenie sušiča vlasov je založená na rozdielnom teplotnom správaní vzduchu pri vertikálnych pohyboch a je v učebniciach rozšírená najmä z dôvodu didaktickej jasnosti: V mnohých učebniciach bol kondenzačný efekt zvýraznený ako „termodynamický efekt sušiča vlasov“, akoby neexistovali žiadne iné dôvody pre So sušičom vlasov došlo k zvýšeniu teploty. Tento efekt bol dlho príliš zdôrazňovaný, pravdepodobne tiež kvôli jeho didaktickým výhodám. Dve pozorovania ukazujú, že nejde o nevyhnutnú súčasť sušiča vlasov: [3]

Na náveternej strane alebo na hlavnom alpskom hrebeni je tiež sušič vlasov bez oblakov.
Vzduch zachytený na náveternej strane nie je vždy zapojený do prepadu, môže stagnovať alebo sa dokonca pohybovať v opačnom smere. Lammertove merania poskytli príklady toho už v roku 1920.

Skutočnosť, že zostupný teplý vzduch je v rozpore s Archimedovým princípom, je problematická, v tejto teórii chýbajú dynamické kritériá a nechýbajú ani pozorovania hydraulický skok ani horské vlny alebo rotory - ktoré budú diskutované v ďalšom - je možné vysvetliť pomocou teórie. [4]

Teória dynamického sušiča vlasov

Aj keď je atmosféra tvorená plynmi, v mnohých prípadoch sa správa ako kvapalina. Preto vzniká veľa atmosférických turbulencií ako vlny. Poruchy atmosférických vĺn sú výsledkom interakcie rôznych síl, vrátane sily tlakového gradientu, Coriolisovej sily, gravitácie a trenia. Vyššie uvedené bolo dlhé termodynamický predpoklad definujúca teóriu fohnovho princípu. Dnes stojí generál zákony dynamiky tekutín v popredí v prípade princípov formovania downdrafts, ktoré sú horská vlna-Koncepcia olova.

Hydrologicko-hydraulická analógia Foehnovho toku

Najlepším spôsobom, ako vysvetliť dolné vetry v trojrozmernom systéme, sú hydrologické modely, pretože sú vhodné aj pre pohybové vzorce v teréne so silným reliéfom s údoliami a priesmykmi. Dnes sú topografické podmienky stále v angličtine dynamický prietok medzery sa berú do úvahy uvedené hypotézy. Potom vertikálne zúženie (pri priesmyku) a bočné stiahnutie (v medzere - medzera) prúdenie vzduchu je nevyhnutné pre padajúce vetry, ako sú foehn a bora.

Hydraulické výrazy ako tečúca voda, strieľať vodu, S kritická rýchlosť tečúca voda a Froudeho číslo $ F $ (podobné Machovmu číslu) sa dnes používajú v Föhntovej teórii. Analogicky ako rozdelenie dynamiky plynov na toky s Pod- a Nadzvuková rýchlosť Hydraulika prietokov s voľným povrchom sa delí na vodné toky s podzemnými a nadzemnými vlnami. Voda, ktorá tečie s rýchlosťou, ktorá je nižšia ako základná rýchlosť vĺn, sa v hydraulike nazýva tečúca voda, voda s rýchlosťou prúdenia väčšou ako je základná rýchlosť vĺn sa nazýva strelecká voda. Ak voda prúdi presne pri základnej rýchlosti vĺn, nazýva sa to „voda prúdi pri kritickej rýchlosti“. Froudovo číslo $ F $ nakoniec vyjadruje vzťah medzi kinetickou energiou (v závislosti od rýchlosti vetra) a potenciálnou energiou (stabilita, výška hory).

$ F = 1 $ zodpovedá kriticky tečúcej vode. Ak je počet rovný alebo mierne väčší ako jeden, potom je pravdepodobnosť horské vlny veľký.
$ F zodpovedá tečúcej vode. Ak je počet menší ako jeden, prietok je nedostatočný na prekonanie prekážky a cirkulácia je zablokovaná.
$ F> 1 $ zodpovedá streleckej vode. Ak je počet oveľa väčší ako jeden, potom vzduch prúdi cez prekážku bez väčších kmitov.

Vysvetlením je problém s uplatnením odlišného správania v modelových testoch prúdenia a strieľania vody pri prúdení cez pozemnú prekážku rovnakým spôsobom ako v prípade foehn. Keď voda preteká cez prekážku, pôsobia dve hlavné sily: gravitácia a zotrvačnosť. Teraz je možné rozlišovať medzi dvoma režimami:

V prípade superkritického toku je dominantná sila zotrvačnosti. Kinetická energia sa premieňa na potenciálnu energiu pri prekážke (t. J. Voda prúdi pomalšie, ale má potenciálnu energiu na vrchole, čo jej umožňuje padať a prúdiť rýchlejšie, t. J. Mať za prekážkou viac kinetickej energie).
V podkritickom toku dominuje gravitácia. Voda preteká rýchlejšie cez prekážku, potenciálna energia sa premieňa na kinetickú energiu, hrúbka vodnej vrstvy sa zmenšuje. Po prekážke sa kinetická energia premení späť na potenciálnu energiu.

Stojatá vlna

Menšie poruchy atmosférických vĺn, ktoré sú tvorené orografickými prekážkami, pripomínajú gravitačné vlny, ako ich poznáme z pobrežia Zeme. Zatiaľ čo sa oceánska vlna pohybuje ďalej a voda je nehybná, je to s ňou horské vlny presne naopak: zatiaľ čo vlna zostáva v podstate nehybná, pohybuje sa ňou vzduch. Takéto vlny sa potom nazývajú stojaté vlny. Horské vlny sa môže vyskytnúť všade, kde silný prúd v stabilnej atmosfére narazí na topografickú bariéru. Charakteristické pre tieto stojaté vlny je spojená tvorba oblakov altocumulus lenticularis, ktoré poskytujú predstavu o vlnovom pohybe vzduchu.

Vlny sa v praxi využívajú pri kĺzaní. V oblasti stúpacieho prúdu je možné dosiahnuť veľké výšky bez použitia sily motora.

Dynamická medzera

Jedným z podstatných prvkov Föhnovej hypotézy je dynamická medzera. Základná myšlienka je, že ortogonálny tok tečúci proti horskej bariére predstavuje najskôr dvojrozmerný problém, ale že ak tzv. medzery (Údolia, priechody) sú prítomné, rozmernosť problému sa mení. To platí najmä vtedy, keď je Froudovo číslo vzduchu pri horskej bariére nižšie a namiesto priechodu cez prekážku prechádza cestou kaňonmi, údoliami a prechádza. Skutočnosť, že mnoho hôr má určité cesty vetra, posilňuje túto myšlienku. Príkladom je „Stampede Gap“ v kaskádovom reťazci vo Washingtone (Kaskádová veterná smršť), suché údolia Himalájí, Wipptal am Brenner medzi Inn a Adige (Föhn), priechod Vratnik cez Senj na Velebite (Bora) alebo rez Kotorským zálivom v Čiernej Hore ako koridor Risaner Bora.

Rôzne mylné interpretácie zvýšenia teploty, najmä južného pohoria, si vyžadujú presnú analýzu. Adiabatický ohrev vzduchu v zásade závisí od stabilnej stratifikácie atmosféry medzi údolnou stanicou a hrebeňom hory. Najmä v letných dňoch s hlbokou a dobre zmiešanou medznou vrstvou a superadiabatickými gradientmi pri zemi je foehn chladnejší ako vzduch, ktorý vytláča. Základné zahrievanie a sušenie foehnovho vzduchu v dôsledku zostupu na záveternú stranu pohoria je preto zamieňané s tým, že foehnský vzduch je teplejší a suchší ako vzduchová hmota, ktorú vymieňa. Potvrdzujú to štatistické údaje, ktoré ukazujú zreteľne zvýšený trend teplotných maxím v letných mesiacoch v stredisku Südföhn v Innsbrucku. Pre južnú stranu Álp je však efekt severného fohn zatienený zásahom studeného vzduchu. Naproti tomu južný prúd v južných polohách pre oblasť východných Álp v oblasti Tirolska s účinkom foehnu ako južného vetra sa vždy vyznačuje zodpovedajúcim zvýšením maximálnej teploty.

Podmáčanie

Štatistiky Fliriho (1984) jasne ukazujú, že predpokladaná akumulácia zrážok nie je pre foehna nutnosťou. Pri južnom foehne je len asi 70% pravdepodobnosť zrážok na východnom južnom okraji Álp, 80% v západnej časti a maximá 90% v Ticine, kde sú tiež intenzity zrážok väčšie. Skutočnosť, že prípad nie je taký jednoduchý, a že termodynamický efekt so stúpaním pôdneho vzduchu z povodia Pádu môže hrať určitú úlohu, aj keď lokálne obmedzenú, by sa mohla preukázať v čiastočnom rozpore s predchádzajúcimi výsledkami. Pre časti západných Álp môže preto hrať úlohu vlhkostná adiabatická zložka. Existencia bazéna so studeným vzduchom na južnej strane Álp sa potvrdila počas programu ALPEX. Nie úplne nová teória Hanna (1866) zvíťazila nad teóriou Fickera a De Ruddera (1943). Tu je vzduch spodných vrstiev zachytený v bazéne a neprechádza cez hlavný alpský hrebeň. Tento vzduch sa preto nazýva aj mŕtvy vzduch [5].