Klima i meteorologija

Vrijeme i klima: u čemu je razlika?

Kad ujutro kažeš „danas je hladno i pada kiša“, opisao si vrijeme – trenutno stanje atmosfere na određenom mjestu. Vrijeme se mijenja iz sata u sat, a proučava ga meteorologija. Kad kažeš „Sarajevo ima hladne zime i toplo ljeto“, govoriš o klimi – prosječnom stanju vremena u dužem periodu, što proučava klimatologija.

Svjetska meteorološka organizacija (WMO) klimu računa iz niza od najmanje 30 godina mjerenja. Zato jedna hladna zima ne znači da se klima promijenila, kao što jedna dobra ocjena ne mijenja prosjek na svjedočanstvu. Prosjek 30 godina zove se klimatska normala.

Atmosfera je omotač zraka debeo stotinama kilometara, ali se gotovo sve vrijeme događa u najnižem sloju – troposferi (do oko 8 km na polovima i 16–18 km iznad ekvatora). U njoj temperatura s visinom opada, nastaju oblaci i padavine.

Atmosfera – zračni omotač Zemlje

Atmosfera je plinoviti omotač koji Zemlju obavija i okreće se zajedno s njom. Drži je sila teže, pa je najgušća pri tlu: polovina sve mase zraka nalazi se ispod 5,5 km visine. Atmosfera nas štiti od ultraljubičastog zračenja i meteora, zadržava toplotu (bez nje bi prosječna temperatura bila oko −18 °C umjesto +15 °C) i omogućava disanje.

Prema promjeni temperature s visinom atmosferu dijelimo na slojeve. Pomjeraj klizač i prati kako se mijenjaju temperatura i pritisak:

Elementi klime

Klimu opisujemo pomoću nekoliko mjerljivih veličina – klimatskih elemenata:

• Temperatura zraka – mjeri se termometrom u zaklonu, u hladu, na visini 2 m iznad tla. Izražava se u °C. Najviša izmjerena temperatura na Zemlji je oko 56,7 °C (Dolina smrti, 1913), a najniža oko −89,2 °C (Vostok, Antarktik, 1983).
• Padavine – kiša, snijeg, grad, rosa. Mjere se u milimetrima: 1 mm znači 1 litar vode na svaki kvadratni metar. Godišnja količina je ključna za biljni pokrivač: ispod 250 mm je pustinja, a u tropskim šumama prelazi 2 000 mm.
• Atmosferski pritisak – težina zračnog stuba iznad nas, mjeri se barometrom u hektopaskalima (hPa). Na nivou mora je prosječno 1 013 hPa, a s visinom opada. Područja visokog pritiska (anticiklone) donose vedro vrijeme, a niskog (ciklone) oblake i padavine.
• Vjetar – kretanje zraka iz područja višeg u područje nižeg pritiska. Smjer se označava stranom odakle duva, a jačina Beaufortovom skalom (0–12) ili u m/s.
• Vlažnost zraka – količina vodene pare. Relativna vlažnost pokazuje koliko je posto zasićenja postignuto; kad dostigne 100 %, para se kondenzuje u oblake ili maglu.
• Naoblaka i insolacija – pokrivenost neba oblacima i broj sati sijanja Sunca.

Izolinije i klimadijagram

Na klimatskim kartama vrijednosti klimatskih elemenata prikazujemo izolinijama – linijama koje spajaju mjesta s istom vrijednošću:

• izoterme – linije iste temperature zraka,
• izobare – linije istog atmosferskog pritiska,
• izohijete – linije iste količine padavina.

Klimadijagram na jednom grafikonu prikazuje klimu nekog mjesta tokom godine: stupci pokazuju srednju mjesečnu količinu padavina (mm), a linija srednju mjesečnu temperaturu zraka (°C). Iz njega se odmah vidi koji su mjeseci najtopliji i najhladniji, kada pada najviše kiše i postoji li sušno razdoblje.

Šta sve utiče na klimu?

Dva mjesta na istoj geografskoj širini mogu imati sasvim različitu klimu. Razlog je skup klimatskih faktora:

• Geografska širina – određuje upadni ugao Sunčevih zraka i dužinu dana, dakle količinu primljene energije (to je osnova toplotnih pojaseva, o čemu dalje).
• Nadmorska visina – temperatura opada oko 0,65 °C na 100 m, odnosno ≈ 6,5 °C na 1 000 m. Zato su Jahorina i Bjelašnica hladnije od Sarajeva iako su na istoj širini.
• Udaljenost od mora – more se sporo zagrijava i sporo hladi, pa maritimna klima ima blage zime i svježa ljeta, a kontinentalna velike razlike između ljeta i zime.
• Morske struje – topla Golfska struja zagrijava sjeverozapadnu Evropu, zbog čega je Norveška obala zimi znatno toplija nego Labrador na istoj širini.
• Reljef i položaj planina – planine zadržavaju vlažne vjetrove: na privjetrinskoj strani pada kiša, a na zavjetrinskoj je suho (kišna sjena). Zato je Hercegovina topla i suha u odnosu na planinske predjele Bosne.
• Vegetacija i tlo – šume zadržavaju vlagu, a svijetle površine (snijeg) odbijaju i do 90 % zračenja.

Isprobaj kako visina mijenja temperaturu i do kojeg nivoa se na planini zadržava snijeg:

U kotlinama zimi se zbog hladnog i teškog zraka javlja temperaturna inverzija: dolina je hladnija od brda iznad nje, magla se zadržava, a zagađenje ostaje „zarobljeno“. To je razlog zbog kojeg Sarajevo zimi ponekad ima lošiji zrak nego okolne planine.

Toplotni pojasevi: zašto Sunce ne grije svuda jednako?

Zemlja je kugla. Na ekvatoru Sunčevi zraci padaju gotovo okomito i zagrijavaju malu površinu, a prema polovima padaju koso i istu energiju „razmažu“ po većoj površini, pri tome prolazeći kroz deblji sloj atmosfere. Zato su tropi topli, a polovi hladni. Važan detalj je i nagib Zemljine ose od 23°26′: zbog njega se mjesto na kojem je Sunce u podne u zenitu tokom godine seli između dvije obratnice, pa imamo godišnja doba.

Na osnovu položaja obratnica i polarnica Zemlja se dijeli na pet toplotnih pojaseva: žarki, dva umjerena i dva hladna:

• Žarki pojas – između sjeverne i južne obratnice (23°26′ s. š. do 23°26′ j. š.), s ekvatorom na sredini. Sunce se u podne dva puta godišnje nalazi u zenitu, dan i noć traju gotovo jednako cijele godine. Zauzima oko 40 % površine Zemlje.
• Sjeverni i južni umjereni pojas – od obratnica do polarnica (23°26′–66°34′). Sunce nikada nije u zenitu, ali nikada ni ne nestaje za cijeli dan; izražena su četiri godišnja doba. Zauzimaju oko 52 % površine. Ovdje živi većina svjetskog stanovništva, uključujući nas.
• Sjeverni i južni hladni pojas – od polarnica do polova (66°34′–90°). Sunce je uvijek nisko, postoje polarni dan i polarna noć. Zauzimaju oko 8 % površine.

Animacija ispod pokazuje Zemlju sa strane i Sunčeve zrake kako je obasjavaju. Pomjeraj klizač kroz godinu: žuta tačka je mjesto gdje je Sunce u zenitu, a vidjet ćeš kako se ono seli između obratnica. Klikom ili povlačenjem po globusu biraš geografsku širinu i vidiš visinu Sunca u podne.

Pažnja: toplotni pojasevi su matematički, određeni paralelama. Stvarna klima se ne poklapa savršeno s njima zbog faktora iz prethodnog odjeljka, pa se u klimatologiji koriste i klimatski pojasevi koji uključuju prelazne zone (suptropski i subpolarni pojas).

Opća cirkulacija atmosfere

Zagrijani zrak na ekvatoru se diže, hladi, i na visini struji prema polovima. Zbog Zemljine rotacije (Coriolisova sila) se skreće udesno na sjevernoj, a ulijevo na južnoj hemisferi. Rezultat su tri ćelije cirkulacije u svakoj hemisferi:

• Hadleyjeva ćelija (0°–30°) – na ekvatoru zrak se diže i stvara međutropsku zonu konvergencije s obilnim kišama; na ≈ 30° se spušta i stvara suptropske pustinje (Sahara, Arabija). Prizemni vjetrovi koji duvaju prema ekvatoru su pasati.
• Ferrelova ćelija (30°–60°) – područje zapadnih vjetrova i čestih ciklona, zbog kojih je vrijeme u umjerenom pojasu promjenjivo.
• Polarna ćelija (60°–90°) – hladan zrak se spušta nad polovima i teče prema nižim širinama.

Sezonski promjenjivi vjetrovi zovu se monsuni: ljeti donose vlažni zrak s mora i jake kiše (Indija), a zimi suhi zrak s kopna. Lokalni vjetrovi na našim prostorima su bura (hladan i jak sjeveroistočni vjetar na Jadranu), jugo (topao i vlažan) i fen (topao i suh vjetar niz planinske padine).

Prema trajanju vjetrove dijelimo na stalne (pasati, zapadni vjetrovi umjerenih širina i polarni istočni vjetrovi), periodične (monsuni, koji mijenjaju smjer svakih pola godine, te dnevni vjetrovi – obalni, koji danju pušu s mora na kopno, a noću s kopna na more, i planinski, koji danju pušu uz padine, a noću niz njih) i lokalne (bura, jugo, fen, maestral, košava).

Glavni klimatski tipovi svijeta

Njemačko-ruski klimatolog Wladimir Köppen je početkom 20. vijeka klimu podijelio prema temperaturi i padavinama. Pojednostavljeno, razlikujemo:

• Tropska kišna (ekvatorijalna) – temperatura 25–28 °C cijele godine, više od 2 000 mm kiše; Amazonija, Kongo, Indonezija.
• Savanska – topla s izmjenom kišnog i sušnog perioda; istočna Afrika, Brazilska visoravan.
• Pustinjska i polupustinjska – manje od 250 mm padavina, ogromne dnevne razlike temperature; Sahara, Arabija, Gobi.
• Mediteranska – vruća suha ljeta i blage kišne zime; obala Jadrana, Španija, Kalifornija, Čile.
• Umjereno okeanska – blaga i vlažna cijele godine; Zapadna Evropa, Britanska ostrva.
• Umjereno kontinentalna – hladne zime, topla ljeta, srednje padavine; Panonska nizija, veći dio Bosne.
• Subpolarna (tajga) – duge hladne zime, kratka ljeta, ogromne četinarske šume; Sibir, Kanada.
• Polarna (tundra i led) – ni jedan mjesec nije topliji od 10 °C; Grenland, Antarktik.
• Planinska (visinska) – temperatura i padavine mijenjaju se s visinom; Alpi, Dinaridi, Anda, Himalaji.

Bosna i Hercegovina je klimatski vrlo raznolika: na jugu mediteranska (Neum, dolina Neretve), u sredini umjereno kontinentalna i planinska, a na sjeveru umjereno kontinentalna sa sličnostima Panonske nizije.

Klimatske promjene

Klima se mijenjala tokom cijele historije Zemlje – od ledenih doba do toplih perioda. Ono što je novo jeste brzina promjene. Od druge polovine 19. vijeka prosječna globalna temperatura porasla je za oko 1,1 °C, što naučnici većinom povezuju s emisijom stakleničkih plinova (ugljen-dioksid, metan) nastalih sagorijevanjem uglja, nafte i plina. Posljedice su topljenje glečera i polarnog leda, porast nivoa mora, češći toplotni talasi i suše, te promjena režima padavina. Odgovor ide u dva smjera: ublažavanje (smanjenje emisija) i prilagođavanje (npr. otpornija poljoprivreda i gradovi).

Klima Bosne i Hercegovine

Na malom prostoru BiH susreću se uticaji Jadranskog mora i unutrašnjosti Evrope, a planine Dinarida zadržavaju vlažne zračne mase s mora. Zato razlikujemo tri osnovna tipa klime:

Najviše padavina u BiH primaju planine iznad Neretve i jugoistočna Hercegovina – Čvrsnica, Prenj i Orjen spadaju među najkišovitija područja Evrope, s i preko 3 000 mm godišnje. Najmanje padavina ima sjeveroistok zemlje (Semberija).

Vježba

1. Nabroji slojeve atmosfere i navedi po jednu osobinu svakog.
2. Koja tri tipa klime ima BiH i gdje se javljaju?
3. Koliko je stepeni hladnije na vrhu planine visokom 2 000 m ako je u podnožju 18 °C?
4. Koliko je podnevna visina Sunca na sjevernoj polarnici (66°34′ s. š.) na dan ljetnog solsticija?
5. U kojem toplotnom pojasu se nalazi grad na 30° j. š., a u kojem na 70° s. š.?
6. Zašto je u Hercegovini toplije i suše nego u Bosanskoj Krajini?

Rješenja: 1) 20 × 0,65 = 13 °C, dakle ≈ 5 °C; 2) 90 − (66,56 − 23,44) = ≈ 46,9°; 3) 30° j. š. je u južnom umjerenom pojasu (izvan obratnice), a 70° s. š. u sjevernom hladnom pojasu; 4) utjecaj Jadrana, niža nadmorska visina i mediteranski vjetrovi.