Analyse og modellering av meteorologiske data

Transkript

1 Avdeling for teknologiske fag Bachelorutdanningen RAPPORT FRA 1. SEMESTERS PROSJEKT HØSTEN 2008 FY1207 Kommunikasjon F Analyse og modellering av meteorologiske data Avdeling for teknologiske fag Adresse: Pb 203, 3901 Porsgrunn, telefon , 0, Bachelorutdanning - Masterutdanning Ph.D. utdanning

2 Avdeling for teknologiske fag Bachelorutdanningen RAPPORT FRA 1. SEMESTERS PROSJEKT HØSTEN 2008 Emne: FY 1207 Kommunikasjon Tittel: Analyse og modellering av meteorologiske data Prosjektgruppe: F Tilgjengelighet: Åpen Gruppedeltakere: Christer Sørvik Erik Barsøe Christian Rasmussen André Skare Berg Matias Wilhelmsen Andreas Vaa Hovedveileder: David Di Ruscio Sensor: Biveileder: Kjell Bunes Prosjektpartner: Godkjent for arkivering: Sammendrag Prosjektet går ut på analyse og modellering av meteorologiske data. Vi har lagt vekt på å lage en væranalyse og deler av et værvarsel. Vi har også funnet ut av hvordan værets oppstår, måles og meldes. Vi har laget en matematisk modell som beregner temperaturen på Geiteryggen en dag fram i tid. Til utvikling av modellen har vi brukt DSR metoden[16] som implementert i D-SR Toolbox for MATLAB. Dette er utviklet av ph.d. David Di Ruscio ved Høgskolen i Telemark. Vi har laget en væranalyse som viser trykkforskjeller i Norge. Den er bearbeidet i MATLAB. Med hjelp fra Skien lufthavn har vi fått et innblikk i hvordan et værvarsel utarbeides. Gruppa har beskrevet hvordan målinger utføres og hvordan været meldes. Vi har også funnet ut hvorfor værvarselet er viktig for kraftproduksjon i Norge. Høgskolen tar ikke ansvar for denne studentrapportens resultater og konklusjoner Avdeling for teknologiske fag

3 Forord FORORD Denne rapporten er utarbeidet av seks studenter ved Høgskolen i Telemark, studieretning Elektro Y-VEI. Den er basert på et prosjekt, kalt F1, som ble gjennomført høsten Oppgaven het Analyse og modellering av metrologiske data. I tillegg til denne rapporten, har vi laget en hjemmeside ( og en presentasjon. Rapporten er delt inn i ulike kapitler, hvor vedleggene er plassert til slutt. For å forstå hvordan vi har kommet fram til værmodellen, kreves det noe kjennskap til DSR metoden[16] og til dataverktøyet MATLAB. Vi vil gjerne takke Skien Lufthavn, Geiteryggen for verdifull informasjon og gode ideer under et bedriftsbesøk. Kildehenvisning til forsidebilde Dataverktøy MathWorks MATLAB R2007a (m/d-sr Toolbox) Microsoft Office 2007 Christer Sørvik Erik Barsøe Christian Rasmussen André Skare Berg Matias Wilhelmsen Andreas Vaa Porsgrunn, F

4 Innholdsfortegnelse INNHOLDSFORTEGNELSE Forord... 3 Innholdsfortegnelse Innledning Måleenheter SI-systemet Meter (m) Kilogram (kg) Ampere (A) Sekund (s) Kelvin (K) Mol (mol) Candela (cd) Tilleggsenhetene Radian (rad) Steradian (sr) Andre viktige måleenheter Tommer ( ) Knop (Kn) Nautisk Mil (nm) Sverdrup (Sv) Målemetodikk Værdatavariabler Vindhastighet (FF) Vindretning (DD) Lufttrykk og barometer Lufttrykk Lufttrykk ved stasjonsnivå (PO) Lufttrykk justert til havnivå (PR) Nedbør (RR) Lufttemperatur (TA) Døgnmiddeltemperatur (TAM) Minimumstemperatur (TAN) og maksimumstemperatur (TAX) Relativ luftfuktighet (UU) og midlere relativ luftfuktighet (UUM) Duggpunktstemperatur (TD) Skymengde METAR-rapport Værdataenes effekt på hverandre Skyer Viktige begreper for skydannelse Konveksjon Labilitet F

5 Innholdsfortegnelse Front Havets innvirkning på været Vær som oppstår over land og hav Fakta om havet Golfstrømmen Effektiv kulde Trykkforskjeller, fronter og byger Høytrykk (antisyklon) Lavtrykk (syklon) Byger Fronter Været i Norge Fronter mot Norge Vær fra øst Nordvesten Solgangsbris Været i Grenland Værvarsling Værvarsling i folketroen Værvarsling i dag Kaosteorien Ensemblevarsling Modellens oppløsning Manglende observasjoner Svakheter i selve modellen Numerisk værvarsling Klimamodell Modellbygging DSR metoden Temperaturmodell Lufttrykksanalyseverktøy Værets innvirknig på vannkraft Innledning Kretsløpet Været Kraftproduksjon Mer vann til kraftproduksjon Magasinfylling pr. 18. juli Oppsummering Referanser F

6 Innholdsfortegnelse Vedlegg F

7 Innledning 1 INNLEDNING Været påvirker mye av samfunnet rundt oss. Det er derfor viktig å ha informasjon om hvordan været utvikler seg. Bakgrunnen for denne oppgaven er å se på hvordan man skaffer denne informasjonen, og hvordan denne informasjonen kan brukes. Det er mange som jobber på dette feltet. Meteorologisk institutt[5] er statlig og er den største aktøren i Norge, men også Storm Weather Center er stor. De driver med forskning på været, utvikling av værmodeller og de utarbeider værvarsel. Målet med rapporten er å forstå hvordan været blir til, kjenne til de forskjellige faktorene som påvirker været, få innblikk i hvordan et værvarsel blir utarbeidet, utarbeide en modell som beregner været frem i tid og lære å drive et prosjekt. For å forstå hvordan været blir til ser vi på hvilken innvirkning de forskjellige værfenomenene har. Vi ser på prosessen bak det å lage en værmelding. I tillegg henter vi inn relevant værdata, bearbeider disse og utvikler en modell som predikterer været. For å utvikle modellen bruker vi DSR metoden[16]. Vi styrer prosjektet ved å ha formelle og uformelle møter med veiledere. På denne måten lærer vi å drive et prosjekt. F

8 Måleenheter 2 MÅLEENHETER 2.1 SI-systemet Dette kapittelet er i hovedsak basert på informasjon fra Justervesenet[12]. Alle værvariabler baserer seg på måleenheter. I dag brukes det internasjonale systemet for målenheter, SI-systemet. SI-systemet (Système International d'unités) er et standardisert system for måleenheter. SIsystemet ble utformet i 1960 for å standardisere målenheter som brukes i alle land. Norge var med på utarbeidelsen av SI-systemet, men ble ikke vedtatt som standard før SI-systemet baserer seg på sju grunnenheter. Det er meter, kilogram, ampere, sekund, kelvin, mol og candela. I tillegg til grunnenhetene finnes noen supplementenheter. Radian og Steradian Meter (m) Meter er den standardiserte enheten for måling av lengde. Da man skulle fastslå lengden av en meter tok man avstanden fra ekvator til Nordpolen og delte på I dag er en meter et gitt antall bølgelengder fra en rød kryptonlampe. På Justervesenet på Kjeller har de en stav som tilsvarer en meter. Justervesenets forklaring: 1 meter er den strekninga lyset tilbakelegger i tomt rom på 1/ sekund. (17. CGPM 1983) Kilogram (kg) Kilogram er den standardiserte enheten for masse. Kilogram er den eneste enheten som fortsatt er fastsatt ved en spesiell enhet. Det er ikke laget noe fysikk forsøk for fastsettelsen av kg. Et kilogram er massen til det internasjonale kilogramsloddet i Paris Ampere (A) Standard enhet for strøm er ampere. En ampere er den strømmen som skal til for å oppnå en kraft på 0,2 mikronewton per meter i et tenkt fysikkforsøk. I dette fysikkforsøket er lederne uendelig lange, helt rette, går gjennom et tomt rom og har en avstand på en meter Sekund (s) Sekund er standard enhet for tid. F

9 Måleenheter Justervesenets forklaring: 1 sekund er perioder av de svingingene som svarer til overgangen mellom de to hyperfinnivåene i grunntilstanden i 133Cs. (13. CGPM 1967) Kelvin (K) Temperatur måles i kelvin. Skalaen kelvin er lik skalaen for celsius (ºC) men den begynner på absolutt nullpunkt. Det finnes derfor ikke minus i kelvin skalaen. 0 K = -273,15 ºC. Justervesenets forklaring: 1 kelvin er 1/273,15 av den termodynamiske prosessen med trippelpunktet for vann. Det ble bestemt i Mol (mol) Mol er et mål for stoffmengde. Justervesenets forklaring: 1 mol er den stoffmengden av et system som inneholder så mange elementære enheter som det er atom i 0,012 kg av 12C. (14. CGPM 1971) Candela (cd) Candela er målet for lysstyrke Justervesenets forklaring: 1 candela er den lysstyrken som i en gitt retning, fra en kilde som stråler ut monokromatisk lys med frekvens 540 THz og som har en strålingsintensitet i denne retninga på 1/683 watt per steradian. (16. CGPM 1979) 2.2 Tilleggsenhetene Radian (rad) Radian er målet på vinkelmål. Det kalles ofte absolutt vinkelmål. Definisjon: 0º = 0, 180º =, 360º = 2 Radianer er ubenevnt, men rad brukes ofte for ordens skyld Steradian (sr) Steradian er det tredimensjonale målet av radian. Definisjon: En steradian er den romvinkelen med toppunkt i sentrum av en kule med radius r, avgrenser et areal av kuleoverflaten som er lik r 2. Ettersom arealet av overflaten av en kule er 4 r 2, følger det av definisjonen at en kule måler 4 steradianer. F

10 Måleenheter 2.3 Andre viktige måleenheter Tommer ( ) Tommer er et mål for lengde. Tommer er på vei ut, men i England og USA er tommer fortsatt svært utbredt. Definisjon: 1 tomme = 0,0254 m Knop (Kn) For måling av hastighet på sjø og i luftfart brukes knop. Definisjon: 1 Kn = m/t Nautisk Mil (nm) Avstander på sjø og i luft måles i nautisk mil. Definisjon: 1 nm = 1852 m Sverdrup (Sv) Sverdrup er et mål for volumgjennomstrømning. Navnet måleenheten har fått kommer fra den norske meteorologen og oseanografen Harald Ulrik Sverdrup[5]. Definisjon: 1Sv = 10 6 m³/sek F

11 Målemetodikk 3 MÅLEMETODIKK 3.1 Værdatavariabler Nedenfor vises de variablene vi har valgt å hente fra eklima[3], samt en liten beskrivelse av hvordan de måles. Dette kapittelet er i hovedsak basert på informasjon n fra Meteorologisk institutt[6]. Det er noen forskjeller mellom timedata og døgndata. Timedata blir kun registrert fra automatstasjoner. Hovedobservasjonene gjøres, på manuelle stasjoner, kl. 01:00, 07:00, 13:00 og 19:00. Det foretas også mellomobservasjoner kl. 04:00, 10:00, 16:00, 22:00. Alle målinger følger norsk normaltid. Det tas ikke hensyn til sommertid Vindhastighet (FF) Måles ti meter over bakken. Automatiske værstasjoner r måler kontinuerlig vind for å beregne middelvind, middel vindretning, vindhastighet og kraftigste vindkast. Disse blir sendt over til Meteorologisk institutt hver time. Observasjoner av vindhastighet oppgis normalt i knop, men blir omregnet til m/s. Dataene vi har om vindhastighet er oppgitt i m/s. Siden vindhastigheten er svært varierende, måles vind i et tidsintervall på 3 sekunder. Et vindkast må vare minst 2 sekunder for å bli registrert. Kun automatiske værstasjoner måler vindkast Vindretning (DD) Oppgis i grader, der nord tilsvarer 360 og øst 90. Dersom vindhastigheten er 0 m/s, settes også vindretningen til 0. Ved visuelle observasjoner er nøyaktigheten på vindretning 10 grader. Det er den retningen vinden kommer fra som blir notert. Figur 3-1 Display for vindmåler plassert i kontrolltårnet på Geiteryggen F

12 Målemetodikk Figur 3-2 Skjerm for vindstatistikk, plassert i kontrolltårnet t på Geiteryggen Lufttrykk og barometer Lufttrykk Tettheten av molekyler i et definert område forteller er hvor stort trykket er. Det er alltid trykk rundt oss, men vi merker det ikke. Trykket øker jo tettere det er med luftmolekyler i et område. Det dannes vind når trykkforskjeller utjevnes. Lufttrykket er vekten av all luften vi har over oss i atmosfæren[17]. På jorden varierer lufttrykket fra 1050 hpa ved havnivå til ca. 270 hpa på toppen av Mount Everest[18]. Lufttrykk måles med et barometer. Et barometer måler absolutt trykk (ata), det vil si tykk helt fra absolutt vakuum og oppover. De fleste trykkmålere i industrien måler trykket med atmosfæretrykk som referanse. Trykk med atmosfæren som referanse kalles atmosfærisk overtrykk (ato) Lufttrykk ved stasjonsnivå (PO) Lufttrykk måles i hpa (hektopascal) med en desimal nøyaktighet. Tidligere ble trykket målt i (mbar) millibar. 1 bar tilsvarer pascal, det betyr av 1040 mbar er det samme som 1040 hpa Lufttrykk justert til havnivå (PR) Siden alle stasjoner er plassert i forskjellig høyde over havet vil trykket variere og ikke kunne sammenlignes direkte. Derfor beregnes lufttrykk fra de forskjellige værstasjonene til å samsvare ved lufttrykk ved havnivå. Gjennomsnittslufttrykket på havnivå på jorden er 1atm (atmosfære), som tilsvarer 1013,25 hpa = 1013,25 mbar Nedbør (RR) Nedbør måles enten kl. 07:00 eller kl. 08:00. Nedbøren måles i millimeter med tidels nøyaktighet. Dersom nedbøren har kommet som snø, smeltes denne før den måles. F

13 Målemetodikk Lufttemperatur (TA) Oppgis i grader celsius med en desimal nøyaktighet. Temperaturdøgnet varer fra kl. 19:00 til kl. 19:00 neste dag. Automatiske værstasjoner måler og sender over temperaturdata hver time. Til å måle temperatur brukes termometer. Termometeret plasseres i en hvit trekasse med dobbel vegg. I slike trekasser blir temperaturen lite påvirket av uønsket stråling, som i nesten alle tilfeller kommer fra sola. Temperaturen blir målt to meter over bakken[6] Døgnmiddeltemperatur (TAM) Fra automatiske værstasjoner logges temperaturen kontinuerlig hver time. Døgnmiddeltemperaturen er da gjennomsnittet av 24 timemålinger. Måned- og årsmiddeltemperatur beregnes ut fra alle døgnmiddeltemperaturene. Dersom målingene gjøres fra en værstasjon (ikke automat), beregnes middeltemperaturen etter en spesiell formel som vises nedenfor[5]. (3-1) N = Gjennomsnittet av temperaturene som ble tatt kl. 07:00, 13:00 og 19:00. k = En faktor som kompenserer for manglende målinger om natten. Den varierer fra tid på året og sted hvor målingene blir tatt. min = Temperaturdøgnets middeltemperatur Minimumstemperatur (TAN) og maksimumstemperatur (TAX) Minimum- og maksimumstemperaturen blir registrert kl. 07:00 og 19:00. Disse temperaturene gjelder da for 12 timer. Når dataene blir presentert som døgnverdier er det temperaturdøgnet (kl. 19:00) som er utgangspunktet Relativ luftfuktighet (UU) og midlere relativ luftfuktighet (UUM) Lufta har en evne til å fange opp vanndamp. Absolutt luftfuktighet måles vanligvis i g/m³ (gram per kubikkmeter). Moderne hygrometre består av et stoff som inneholder en vannmengde proporsjonal med luftfuktigheten. Vannmengden i dette stoffet påvirker dets elektriske egenskaper. Dette omformes så til et elektronisk signal som er lineær med luftfuktigheten. Siden luftas evne til å oppta vann varierer med temperaturen er det mer interessant å vite relativ luftfuktighet. Når lufta er helt mettet med vanndamp, er relativ luftfuktighet lik 100 %. Midlere relativ luftfuktighet er gjennomsnittet av timesverdiene av relativ luftfuktighet. F

14 Målemetodikk Duggpunktstemperatur (TD) Med utgangspunkt i temperatur og relativ luftfuktighet beregner man duggpunktstemperaturen. Formelen er slik[19]: UU = Relativ luftfuktighet (1 = 100 %) TA = Temperatur i grader kelvin Duggpunktstemperaturen viser hvilken temperatur vi må kjøle lufta til for at den skal bli mettet. (3-2) Figur 3-3 Trykk-, temperatur- og duggpunktstemperaturmåler Tabell 3-1 Måleresultater Dette er et utdrag fra værdata fra Geiteryggen som er hentet fra Bildet over er tatt kl. 09:30 den 24. september. Det er DD som er vindretning, og FF som er vindstyrke. Og vi kan se ut ifra tabellen at de samme dataene som instrumentet viser har blitt vellykket overført og lagret hos Meteorologisk institutt. Merk at FF er m/s, og at vi dermed må gange med 900 og dele på 463 for å få knop: 3,2 m/s = 6,2 knop Skymengde Tettheten på skydekke måles i hvor stor del av himmelen som er tildekket med skyer. Etter internasjonal standard deles himmelen inn i 8 deler. Skydekket måles etter hvor mange av disse delene e som er dekket med skyer. F

15 Målemetodikk Tabell 3-2 Skydekket[4] 0-2 / / / / 8 Klart og pent vær Lettskyet pent vær Delvis skyet Skyet 3.2 METAR-rapport Hver time sender flyplasser en beskrivelse av lokalværet til Meteorologisk institutt. Denne beskrivelsen blir kalt for en METAR-rapport. Flyplasser har mulighet til å hente METARrapporter fra hverandre. Forkortelsen stammer opprinnelig fra Frankrike og står for: "MÉTéorologie Aviation Regulière"[6]. Det sendes METAR-rapport uavhengig av tidspunkt dersom det oppstår plutselige værforandringer. En vanlig METAR-rapport inneholder koder for vind, sikt, vær (snø/regn), skyer, skyhøyde, temperatur, duggpunkttemperatur, trykk og andre bemerkninger erkninger om været som er av interesse for pilotene eller meteorologene. Andre bemerkningen kan for eksempel være lyn. Figur 3-4 METAR-rapport F

16 Værdataenes effekt på hverandre 4 VÆRDATAENES EFFEKT PÅ HVERANDRE Kapittelet er i hovedsak skrevet på informasjon fra VÆRET Meteorologi for alle[15] og Meteorologisk institutt[5]. Klima er en beskrivelse av gjennomsnittsværet på ett sted eller område, slik det framkommer når enkeltobservasjoner bearbeides statistisk etter internasjonale retningslinjer.[5] 4.1 Skyer Skyer en viktig faktor for været. Skyene forteller oss hva slags vær vi har i vente i nærmeste framtid. Hva slags skyer vi ser på himmelen kan si noe om vi får sol, vind og nedbør. Det er spesielt viktig for flygere å vite hvilke skyer som er rundt dem. Flygere må vite om det er fare for turbulens, ising eller dårlig sikt i området der de er og dit de skal. Tabell 4-1 Skytabell[4] Latinske navn Forkortelse Norske navn Kategori Cirrus Ci Fjærskyer Cirrocumulus Cc Makrellskyer Cirrostratus Cs Slørskyer Altocumulus Ac Rukleskyer Altostratus As Lagskyer Nimbostratus Ns Nedbørskylag Stratocumulus Sc Bukleskyer Stratus St Tåkeskyer Cumulus Cu Haugskyer Cumulonimbus Cb Bygeskyer Høye skyer Skybase ca 3-10 km over bakkenivå. Midlere skyer Skybase ca 2-5 km over bakkenivå. Lave skyer Skybase lavere enn 2 km over bakkenivå. 4.2 Viktige begreper for skydannelse Konveksjon Oppadgående luftstrømmer. Varm luft stiger fra bakken, oppover i atmosfæren. Her kondenserer vanndampen i lufta og danner skyer Labilitet Labilitet er ustabilitet i atmosfæren. Labilitet forekommer når store skyer dannes. Ekstreme oppadgående luftstrømmer fører varm luft helt opp i toppen av troposfæren (nederste laget i atmosfærene). Samtidig synker kalde luftstrømmer. Dette skjer inni skyen. F

17 Værdataenes effekt på hverandre Front Skysystem som viser overgang mellom kalde og varme luftstrømmer. Fronter opptrer i forbindelse med høytrykk og lavtrykk. Som regel er det lavtrykket som bringer med seg en front. 4.3 Havets innvirkning på været Havet er en av de faktorene som har størst innvirkning på været. Havet kan lagre enorme mengder energi i form av varme. Havstrømmer transporterer store mengder energi over store områder. En av de aller viktigste faktorene for været i Norge er Golfstrømmen. Uten Golfstrømmen ville det vært ubeboelig her. På breddegrader så langt nord andre steder i verden er det ikke mulig å bo fast. Det tar mye lengre tid å varme opp havet enn landområdene, men det tar også mye lengre tid å kjøle det ned. Forskjellen på temperaturen på land og i sjøen er grunnlaget for mange værfenomener. Om sommeren er det ofte store temperaturforskjeller mellom innland og kyst. Inne i landet kan det bli veldig varmt tidlig på sommeren. Kystområdene derimot blir sjeldent skikkelig varme før etter sommersolverv. Dette skyldes at havet ikke er blitt skikkelig varmt enda. Først mot slutten av juli vil kystområdene få stabilt, varmt vær. Havet har da blitt tilstrekkelig varmt til at temperaturforskjellene ikke er så store lenger. Om våren kan det ofte være dis og tåke i kystnære områder. Dis og tåke dannes av varm luft fra innlandet som møter kald luft fra havet Vær som oppstår over land og hav Det er stor forskjell på kystklima og innlandsklima. Kysten blir i stor grad preget av temperaturen og været fra havet. Det holder på varme og temperaturen i kystnære områder vil derfor være påvirket av havtemperaturen. Innlandet blir i mindre grad preget av dette. På en solvarm dag stiger temperaturen raskt over land. Når sola går ned vil det ikke være noe som holder på varmen. I innlandet er det ikke noe hav som holder på varmen, her blir det ganske kaldt om natta, selv på sommeren. Luftfuktigheten er ofte høyere i kystnære områder enn i innlandet. Det er jevnere fordampning fra havet enn fra land F

18 Værdataenes effekt på hverandre Fakta om havet Havet dekker omtrent 70 % av jordoverflaten. Middeldybden til havet er 3790 meter. Havets varmekapasitet er 4,18 J/ºK pr. gram. Det er omtrent fire ganger mer enn verdien for luft. Dersom havet kjøles ned 1 grad celsius vil det frigjøres 1000 ganger mer energi i form av varme enn om det samme ble gjort med atmosfæren Golfstrømmen Golfstrømmen fører med seg enorme mengder vann. Den fører med seg ca. 50 Sv vann, og skiller seg ut som en elv i havet. Amazonas, som er den elva med størst vannføring i verden, fører med seg 0,2 Sv vann. Figur 4-1 Golfstrømmen[5] Golfstrømmen er en av de viktigste faktorene for at vi kan bo i Norge. Den er en sterk havstrøm som bringer varmt vann fra Mexicogolfen og nordover langs østkysten av Amerika mot Europa. Det er ikke riktig å kalle hele havstrømmen for Golfstrømmen. Det er kun havstrømmen fra Mexicogolfen og til den stikker ut i Atlanterhavet ved North Carolina som kalles Golfstrømmen. Videre kalles strømmen Den Nordatlantiske Strøm på veien mot Europa. Den Nordatlantiske strømmen forgreiner seg flere ganger, det er tap over alt på veien nordøstover. Den sidestrømmen som varmer opp våre havområder kalles Den Norske Atlanterhavsstrøm. Varme vinder fra Nord-Afrika mot Amerika presser vann inn i mot Karibia og Mexicogolfen. Det fører til en opphopning av vann i dette området. Dette vannet blir presset seg ut mellom Florida og Cuba og danner grunnlaget for Golfstrømmen. F

19 Værdataenes effekt på hverandre Vannet som presser seg ut i Atlanterhavet på vei nordvestover, mot Europa, har en temperatur på ºC. På veien over Atlanteren kjøles havstrømmen ned. Noe av varmen går med til å varme opp vann i havdypene, men det største varmetapet går til luft. Mellom % av den totale varmen fra Golfstrømmen som avgis i polområdene. Den norske atlanterhavsstrøm fører dette med seg nordover. Det er denne delen av varmen som vi i Norge nyter godt av. Varmt vann har lavere massetetthet enn kaldt vann og vil holde seg i overflaten. Vannet fra Golfstrømmen vil derfor holde seg i de øvre lagene over Atlanteren. Det varme vannet er riktignok saltere enn det kalde, og jo saltere vannet er jo tyngre er vannet. Det er likevel så varmt at det ikke synker før det når polarområdene. Herfra føres vannet sørover igjen. På veien blir vannet blandet med andre strømmer og blir mindre salt. Grunnen til at vannet blir saltere i tropeområdene er at vannet fordamper fortere der. Saltene i vannet fordamper ikke og blir værende igjen Effektiv kulde Hvor kaldt det føles, blir ikke bare bestemt av temperaturen. Vind og luftfuktighet har også stor innvirking. Dersom det er høy luftfuktighet vil både kulde og varme kjennes mye mer intenst. Varme vil kjennes mye klammere, og kulde vil kjennes mye mer bitende. Vind har enda større effekt på temperaturen. Jo mer det blåser, jo kaldere vil det kjennes. Figur 4-2 Effektiv kulde ved forskjellige vindstyrker i grader celsius, med utgangspunkt i 0ºC. Utarbeidet med data fra Cappelens forlag[13]. F

20 Trykkforskjeller, fronter og byger 5 TRYKKFORSKJELLER, FRONTER OG BYGER Kapittelet er basert på informasjon fra VÆRET Meteorologi for alle[15]. Sola er drivkraften til alt vær her på jorda. Den varmer opp land, hav og luft. Varme fra sola setter sving på molekylene i lufta og for lufta til å bevege seg. Luftmasser i bevegelse danner trykkforskjeller og vind Høytrykk (antisyklon) Når luft fra høyereliggende luftlag synker ned mot bakken dannes det høytrykk. Det blir høyere molekyltetthet i området og trykket øker. Luftstrømmen på bakkenivå går fra senter og utover. Høytrykk vil som regel fortrenge skyer. Derfor forbindes høytrykk med pent vær. I et høytrykk vil kald luft fra atmosfæren komme ned og bli varmet opp. Denne lufta vil rotere med klokka på den nordlige halvkule og motsatt på den sørlige. Siden lufta ikke innholder så mye fuktighet vil det heller ikke dannes skyer. Høytrykk dannes jevnlig rundt 30º nord og sør for ekvator. Disse høytrykk kalles varme høytrykk. Når de kommer inn over våre områder om sommeren, blir det pent og varmt vær. Det dannes også kalde høytrykk. De forkommer når kald luft fra atmosfæren synker ned mot bakken og fortrenger mildere luft. Dette kan skje om vinteren og lenger nord enn 30. breddegrad. Kalde høytrykk fører ofte til raske temperaturendringer og pent vær Lavtrykk (syklon) Et lavtrykk er det motsatte av et høytrykk. I et lavtrykk vil luft fra bakken stige opp i atomsfæren. Molekyltettheten blir lavere og trykket synker. Luftstrømmen vil gå langs bakken og inn mot senter. Lavtrykk forbindes med skyer og nedbør. Den varme luften fra bakken trekkes oppover i atmosfæren. Her vil vanndampen i lufta kondensere og danne skyer. For at et lavtrykk skal dannes må kald og varm luft møtes. Når det dannes et roterende værsystem av varm og kald luft vil dette oppstå. Denne prosessen kalles syklonene. Når luftmassene møtes vil den varme lufta stige og det blir plass til den kalde tyngre lufta under. Etter hvert som varmlufta stiger faller trykket og det blir plass til mer kald luft under. Når lufta trekkes inn i systemet oppstår det sterk vind. Vindene går inn mot det roterende senteret. På den nordlige halvkule roterer lavtrykket mot klokka. På den sørlige roterer lavtrykket medklokka. Et lavtrykk dør ut når den kalde lufta har nådd igjen den varme. Det vil ikke komme mer varm luft inn i lavtrykket og dannelsen av skyer vil avta. Etter hvert slutter det å regne. F

21 Trykkforskjeller, fronter og byger 5.2 Byger På varme sommerdager kan man ofte oppleve tordenbyger på ettermiddagen. Byger er definisjonen på kortvarig regnvær dannet av høy konveksjon. Når regnet kommer fra et skyområde, er det feil å kalle det byger selv om regnet ikke er sammenhengende. Bygeskyer oppstår når varm luft med høy fuktighet stiger. I luftlagene høyere oppe er det kaldere, og her vil den fuktige lufta fra bakken kjøles ned. Kald luft klarer ikke å holde på like mye vann som varm luft. Vanndampen i lufta vil skilles ut og danne skyer. Jo sterkere luftstrømmen fra bakken er, jo større blir skyene. For at det skal dannes tordenskyer må tre kriterier være oppfylt: Høy luftfuktighet Labilitet i luftlagene Oppadgående luftstrømmer. Når tordenværs skyer oppstår, er alle disse forholdene uvanlig sterke. Byger oppstår stort sett over land, her er fordampningen størst. Luft over land blir varmere enn luft over sjøen. Luftstrømmen fra havet er ikke like sterk som den er over land. Langs kysten og havet er byger mer sjeldne enn i innlandet. 5.3 Fronter Der store mengder kald og varm luft møtes, dannes skyområder. De fleste skyer blir til ved at kald og varm luft møtes over de store havområdene. Havstrømmene sørger for oppvarming og nedkjøling av luftmasser. Når kald luft møter varmere luft, vil den varme lufta presses oppover. I luftlagene høyere oppe i atmosfæren er det kaldere, og den varme lufta vil bli nedkjølt. Siden kald luft ikke kan holde på like mye fuktighet som varm luft kondenserer noe av vannet i lufta, og danner skyer. Dersom det er store mengder luft som løftes vil det dannes nedbørsfronter. Det er over havet de store uværsfrontene blir til. F

22 Været i Norge. 6 VÆRET I NORGE. Kapittelet er skrevet med informasjon fra Meteorologisk institutt[5] og VÆRET Meteorologi for alle[15]. 6.1 Fronter mot Norge De aller fleste lavtrykksfronter kommer inn over Norge fra vest eller sørvest. Frontene er blitt til i havområdene vest og sørvest for oss. De kommer inn over Vestlandet med regn og vind. På grunn av fjellområdene i Norge blir skyene pressa oppover. Skyene blir tvunget til å stige, og for å klare det må de regne fra seg. Når skyområdene kommer inn over Østlandet, er det derfor ikke mye nedbør igjen. Dersom frontene kommer fra sørvest blir også Sør-Østlandet rammet av fronten. Det betyr regn og vind øst for fjellene. De fleste frontene som kommer inn over Norge blir pressa nordover. De rammer først Vestlandet før de beveger seg nordover langs Norskekysten. På høsten og om vinteren kommer det ofte inn kraftige lavtrykk. Flere av dem med vind opp i storm styrke i kastene. 6.2 Vær fra øst Om sommeren gir som regel vær fra sør og øst pent og varmt vær. Derom får vi været fra sør eller øst kommer det høytrykk. Det blåses da varm luft fra sør og Øst-Europa inn over våre områder. Høytrykk fra sørøst er som regel sterke og blir liggende en stund over våre områder. Det betyr lengre perioder med pent vær. De presser også fronter på vei inn over våre områder bort. Det hender også at det kommer fronter fra øst. Om sommeren gir de mye nedbør på Østlandet. Kommer disse frontene om vinteren er det stor sjanse for at vi får snø. Om vinteren er været fra øst kaldere enn det som kommer fra vest. 6.3 Nordvesten Det er stort sett de som bor på Vestlandet og i Nord-Norge som får kjenne Nordvesten. Vinder fra nordvest kommer fra kalde arktiske områder. Som regel fører de med seg en del skyer og noe nedbør. Nedbøren fra disse skyene er sjeldent kraftig. F