Meteorologia

Atmosfera oreka hidrostatikotik oso gertu dago, eta presioa altitudearekin nola aldatzen den ekuazio hidrostatikoak deskribatzen du[2]:

Atmosferaren geruzak.

${\displaystyle {\frac {dP}{dz}}=-\rho g_{n}=-{\frac {mPg_{n}}{RT}}}$

Ekuazio horretan:

• ${\displaystyle g_{n}}$ grabitate estandarra da
• ${\displaystyle \rho }$ dentsitatea da
• z altitudea da
• P presioa da
• R gas-konstante unibertsala da
• T tenperatura absolutua da
• m masa molarra da

Ekuazio horren arabera, oreka hidrostatikoan, puntu jakin bateko presioa puntu horrek gainean daukan airearen pisuaren berdina da. Ondorioz, atmosferaren presioa maximoa da itsas mailan, eta txikituz doa altitudeak gora egin ahala. Nolanahi ere, ekuazioan ageri den tenperatura altitudearen mendekoa da; beraz, beste ekuazio bat behar da presioaren eta altitudearen arteko erlazioa zehazteko.

Tenperaturak ere, presioak bezala, behera egiten du altitudea handitu ahala. Airea, baina, ez da gas ideala, eta duen ur-lurrunaren kantitatea aldakorra da; hortaz, orokorrean, ezin da ekuazio bidez adierazi nola aldatzen den tenperatura altitudearekiko.

Bolumenean, aire lehorraren osaera honakoa da: %78,08, nitrogenoa; %20,95, oxigenoa; %0,93, argona eta %0,04, karbono dioxidoa[3]. Horrez gain, aireak ur-lurrunaren kantitate aldakorra ere badu, eta horrek eragiten du troposferaren osaera guztiz uniformea ez izatea. Troposferan, altitudea handitu ahala tenperatura txikitzen da. Era berean, asetasunezko lurrun-presioa bortizki txikitzen da tenperatura jaitsi ahala. Hortaz, atmosferak izan dezakeen ur-lurrunaren kantitatea nabarmen gutxitzen da altitudea handitzearekin batera; eta, ondorioz, ur-lurrunaren proportzioa handiagoa da lurrazaletik gertu.

Oro har, atmosferaren fluxua mendebaldetik ekialderakoa da; hala ere, badira joera hori eten dezaketen fenomenoak, iparraldetik hegoaldera edo hegoaldetik iparralderako fluxuak eragiten dituztenak. Halako gertaerei, meteorologian, zonal edo meridional esaten zaie, eta atmosferako zonalde espezifikoei egiten diete erreferentzia.

Prezipitazioa atmosferatik lurrazalera erortzen diren egitura akuosoen multzoa da eta duen egoeraren arabera hiru taldetan sailka ditzakegu: euria, elurra eta txingorra[4].

Aire masa beroak ditugunean, ekuazio hidrostatikoari erreparatuz, presioak behera egingo du, eta ondorioz, aire masak gorantz igotzeko joera izango du. Baina altitudea handitu ahala tenperaturaren beherakada dagoenez, ur lurruna kondentsatuko da ur tantak eratuz. Tanten tamaina nahikoa handia denean (5mm-tik gorako diametroa), aireak ezingo ditu egokiro garraiatu, eta grabitate indarraren eraginez, euria sortuko da.

Elur malutak hodeien barnean sortzen dira, altitude handietan, bertan tenperatura uraren izozte-puntua baino nabarmen baxuagoa baita. Ur-molekulak elkartu eta izotzezko egitura zurrun txikiak osatzen dituzte: elur maluten nukleoak. Egitura horiek handituz doaz, inguruko ur-molekulak batzearen poderioz, harik eta lurrazalera erortzeko adina pisu izan arte. Azpiko aire-geruzen tenperatura zein den, gerta daiteke lurrera bidean elurra urtu eta euri bihurtzea. Hori ez gertatzeko baldintza da lurrazaletik gertuko aire-geruzen tenperatura 5 °C baino baxuagoa izatea. Dena dela, hezetasuna ere faktore erabakigarria da; izan ere, aire-geruzak oso hotzak izan arren, airean behar adina ur-molekula ez badago, ezin da inolako prezipitaziorik gertatu.

Pentsa daiteke 0 °C-tik gorako tenperaturan prezipitazioak halabeharrez likidoa izan behar duela, eta hala da gehienetan; hala ere, 0 °C eta 5 °C bitarteko tenperaturetan elur guztia urtzea oztopatzen duen fenomeno bat gerta daiteke. Elur maluta batzuk urtu ahala, urtze horretatik sortzen den lurrunak airea hozten du, eta gainerako elur malutek urtu gabe irautea ahalbidetzen du[5].

Txingorra.

Goranzko haize bortitzek partikula solidoak garraiatzen dituztenean, partikulei ur-molekulak itsasten zaizkie. Bide horretan, partikulak uraren izozte-puntutik beherako tenperaturak jasaten baditu, inguruko ur-molekulak izoztu eta egitura solido bat eratzen da. Haize-bolada indartsuek kazkabar-aleak hodeiaren barruan mantendu ditzakete denbora luzez; ondorioz, ale horiek dimentsio handiak hartzen dituzte. Aleen masa behar bezain handia denean, grabitate-indarrak haizearen indarra gainditu eta txingorra erortzen da.

Elurrak ez bezala, txingorrak ez du beheko geruzetako tenperatura baxua izaterik behar gertatzeko. Aitzitik, geruza baxuetako tenperatura altua izateak txingorra egoteko probabilitatea areagotu dezake. Aire beroaren dentsitatea aire hotzarena baino txikiagoa denez, behe-geruzetako aire beroak gora egiten du. Horrela, goiko geruzetako tenperatura ohi baino baxuagoa bada, kazkabarra sortzeko baldintza egokiak izan daitezke.

Haizearen altuera, norabide eta abiadura patroien radar irudia. Koloreek altuera adierazten dute, geziek norabidea; eta gezi-kantitateak abiadura.

Mugitzen ari den aireari haizea deritzo. Mugimendu hori, baldintza atmosferikoen araberakoa da, eta, lehenengo hurbilketan, presio-gradientearen eta Coriolis indarraren arteko orekaren ondorio da. Oro har, aire-masak tropikoetatik ekuatorera mugitzen dira. Bertan, batetik airea berotzen delako; eta, bestetik, Lurraren errotazioaren ondoriozko indar zentrifugoaren eraginez, aire-masa horiek gorantz joan eta goi-geruzetan zehar tropikoetara bueltatzen dira. Nolanahi ere, bi indar haietaz gain, badira beste hainbat faktore airea batera edo bestera mugitzea egiten dutenak: flotagarritasun- eta marruskadura-indarrak, erliebearen ezaugarriak eta, bereziki, tenperatura-gradientea.

Lurrazaletik hurbil, bi puntuk tenperatura ezberdina izateak puntu horien artean presio-diferentzia egotea dakar. Aireak presio altuko guneetatik presio baxukoetara joateko joera duenez, presio-diferentzia horiek lurrazalean behatzen diren haize-boladak eragiten dituzte[6].

Tximisten eraketa eskematikoki azalduta.

Baldintzak aproposak direnean, kumuloninbus izeneko hodeiek ekaitz elektrikoak gertatzea eragiten dute. Halako hodeietan dauden izotz-partikulen arteko talketan, karga positibo eta negatiboak bereizten dira[7]. Lehenengoak hodeiaren goiko aldean kontzentratzen dira; eta bigarrenak, aldiz, beheko aldean. Berebat, Lurra neutroa denez, hodeiaren behe aldeko karga elektrikoaren eraginak hura polarizatzen du. Horren emaitza da karga positiboak hodeiaren azpi-azpiko Lur zatian kontzentratzen direla. Gauzak horrela, hodeiaren eta Lurraren artean eremu elektrikoa induzitzen da. Eremu horrek behar adinako indarra badu, hodeitik Lurrerako deskarga elektrostatikoak gertatzen dira, oreka berrezartzeko. Deskarga elektrostatiko horiei tximista deritze, eta bi fenomeno ikusgarriren iturburu dira. Batetik, karga elektrikoaren erradiazioz, tximistargi izeneko bristadak ikusten dira; eta, bestetik, tximistak airea berotzearen poderioz, haren bolumena handitzen da, baina inguruko aireak oraindik hotz dirauenez, bolumen aldaketaren ondoriozko talka-uhinek zarata bizia eragiten dute.

Lurrazaletik gertuko airea berotzeak, presio baxuko guneak sortzea dakar. Ondorioz, aire beroak gora egiten du, eta altitude handietan presio altuko gune bat sortzen du. Aldi berean, goiko aire hotz eta lehorrak aire bero horrek utzitako hutsunea betetzen du. Prozesua bereziki bizkorra edo bortitza denetan, kumuloninbusak, tornadoak, urakanak eta bestelako muturreko fenomeno meteorologikoak gertatzen dira.

Halako fenomenoak ez dira ohikoak, eta baldintza bereziak dituzten inguruetan izaten dira gehien bat. Hala ere, azken urteotan gertatzen ari den klima aldaketa azkarrak muturreko fenomenoak gertatzeko probabilitatea areagotu du.

2013ko urtarrileko euriteen mapa

Leku geografiko batean etorkizuneko atmosferaren egoeraren predikzioa egiteko erabiltzen den zientzia eta teknologiaren aplikazioa da eguraldiaren iragarpena. Hori egiteko, eskualde horretako atmosferaren egoerari buruzko aldiuneko datu kuantitatiboak jasotzen dira eta prozesu atmosferikoen azalpen zientifikoak kontuan hartuz atmosferaren eboluzioa balioztatzen da. Datu guzti horiek, iragarpen ereduak egiteko erabiltzen dira.

Atmosferaren natura kaotikoaren eraginez, konputazio gaitasun handiko programak erabili behar dira atmosferaren interakzioak deskribatzen dituzten ekuazioak ebatzi ahal izateko. Gauzak horrela, gizakiaren esku hartzea premiazkoa da atmosferaren baldintzen araberako modelo klimatikoa aurkeratzeko; horrek prozesua azkarrago egitea ahalbidetuko du eta errore txikiagoarekin.

Bestalde, datuen bilketaren egunaren eta eguraldia aurreikusi nahi den egunaren arteko denbora tartea handitu ahala, eguraldiaren iragarpena ez da nahi bezain zehatza izango. Ekuazioetan erabili beharreko hasierako baldintzek errore bat izango dute beti. Baina prozesu meteorologikoen zehaztapenaren izaera probabilistikoaren eraginez, denbora igaro ahala jaso ditugun datuekiko ziurgabetasuna handituko da, errorea handituz.

Eguraldiak eta klimak eragin bizia dute, besteak beste, landareen banaketan, uztaren eraginkortasunean, erabiltzen den uraren efizientzian, landare eta animalien garapenaren fenologian eta ekosistemen oreka energetikoan. Hori dela eta, badago meteorologiaren adar bat berariaz nekazaritzara bideratua. Adar horretako meteorologoek, lurzoruaren ezaugarriak aztertzeaz arduratzen diren zientzialariekin, hidrologoekin eta agronomoekin elkarlanean dihardute, uneko zein epe luzeko baldintza meteorologikoak aintzat hartuz, nekazaritza ahalik eta eraginkorrena izateko helburuan[8].

Eguraldiaren aldaketek abioiek egiten dituzten bidaietan eragin dezakete. Horregatik garrantzitsua da aireko trafikoan atmosferaren egoera ezberdinek sortu dezaketen arazoen nondik norakoak kontu handiz aztertzea. Bestalde, hegazkinen piezak eraikitzeko eta diseinatzeko, lurrazalean hainbat proba egiten dira gerora atmosferako baldintza eskasek (haizeak, tenperatura baxuek, bisibilitate faltak, turbulentziek...) izan ditzaketen efektuak ikusi ahal izateko[9]. Gauzak horrela, nahiz eta hegazkinak orotariko egoerak jasateko prestatuta egon, muturreko fenomeno meteorologikoak direla eta oso arriskutsua izaten da aireratzea eta beraz, aireportuen funtzionamendua eten daiteke denboralea arindu arte.

Gizakiaren denbora eskalan agortezinak diren iturrietatik datorren energiari berriztagarri deritzo. Gaur egun pil-pilean dagoen alorra da, izan ere, ingurumenaren degradazioa, garapen-bidean dauden herrialdeen eta herrialde garatuen arteko desoreka energetikoa eta erregaien aniztasuna, energia berriztagarrien garapena bultzatu duten faktoreak dira[10]. Energia berriztagarriak asko dira, eta horien artean gizakiarentzat garrantzitsuenak hauek dira: eguzki-energia, haizea, euria, itsasaldiak eta bero geotermikoa. Horregatik, energia-sektoreak meteorologiaren beharra du etorkizun hurbileko eta epe luzerako erabakiak hartu ahal izateko[11].

Meteorologiaren berariazko aplikazio bat gizartearen segurtasuna da. Ildo horretan kokatzen dira ez-ohiko gertakari meteorologikoek eragin ditzaketen kalteen prebentzioa, gizartea egoera meteorologiko arriskutsuez ohartarazteko alertak edota muturreko fenomeno meteorologikoei aurre egiteko protokoloak. Horren adibide, Euskal Meteorologia Agentziak kolore kode batez markatutako lau egoera bereizten ditu arriskuari dagokionez; samurrenetik arrisku handikoenera: berdea, horia, laranja eta gorria. Kolore kode hori egoera meteorologikoaren hainbat aldaerari esleitzen zaie, hala nola itsasoaren egoerari, prezipitazioei, hotzari edo haizeari. Aldaera bakoitzarentzat propio finkatzen dira egoerak sailkatzeko irizpideak, baina, oro har, arrisku-eskala berbera da guztientzat. Kolore berdea dutenak salbu, beste guztiak alerta egoerak dira, eta koloreak zehazten du zein diren alerta-maila eta hartu beharreko neurrien multzoa.