15.2. Mértékegységek

15.2.1. Elméleti háttér

A meteorológiában az SI mértékrendszert használjuk, de régebbi szakirodalmakban gyakran találkozunk a nyomás hagyományos egységeivel (mbar, Torr stb), illetve az angolszász mértékegységekkel. Ezek közül ismerkedjünk meg néhánnyal.

Hőmérséklet: a Kelvin (abszolút hőmérséklet), a Celsius és a Fahrenheit fok közötti átváltás:

 

Nyomás: fizikai egysége a Pascal (ami egy skalár mennyiség: az egységnyi felületre ható erő):

 

 

 

Az erő mértékegysége a Newton:

Az munka mértékegysége a Joule:

A teljesítmény mértékegysége a Watt:

Az energiaáram (felületegységen időegység alatt átáramló energia) mértékegysége: . A hő az energiaközlés egyik formája, mértékegysége megegyezik a munka mértékegységével (J). Az SI rendszer bevezetése előtt a hőmennyiség mértékegységeként használták a calóriát is:

1 cal = 4,186 J = 1,163 10–6 kWh.

Az angolszász mértékegységek közül néhány tömeg, hossz és térfogategység az alábbi módon számítható át SI egységekbe:

Tömeg:

1 ounce (oz.) = 28,35 g,

1 pound (lb.) = 453,6 g = 16 oz,

Hosszmértékek:

1 line = 2,54 mm, (vonás)

1 inch = 10 lines = 25,4 mm, (hüvely)

1 foot = 12 inches = 304,8 mm, (láb)

1 yard = 3 feet = 914,4 mm,

1 statute mile = 1760 yards = 1609,33 m, (szárazföldi mérföld)

1 nautical mile = 1852 m. (tengeri mérföld)

Térfogat:

1 gill = 0,1421 dm3,

1 pint = 4 gills = 0,5684 dm3,

1 gallon (UK) = 4 quarts = 4,5472 dm3,

Gyakran találkozunk angolszász szélsebesség-egységekkel is. Ezek közül a meteorológiai gyakorlatban a csomó terjedt el

1 m s–1 ~ 2 csomó (pontosabban: 1 csomó = 1 tengeri mérföld / óra, ahol

1 tengeri mérföld = 1,852 km, tehát 1 m s–1 = 1,94 csomó),

1 mph = 1 statue mile per hour = 1,609 km h–1 = 0,447 m s–1.

15.2. tábálázat. A Beaufort-skála szárazföldön és vízen mph egységekben

Beaufort fok

Elnevezés

Hatás

vízfelszín felett

Hatás

szárazföld felett

Sebesség [mph]

0

Szélcsend

A víz sima, mint a tükör.

A füst egyenesen száll felfelé.

<1

1

Enyhe légmozgás

A víz enyhén fodrozódik, a fodrok simák, nem törnek meg.

A szélirányt csak a füst mutatja, a szélzászló nem.

1 – 3

   

2

Könnyű szellő

A víz fodrozódik, a fodrok még simák, nem törnek meg.

Az arcunkkal érezzük a szelet, a levelek rezegnek.

4 – 7

3

Gyenge szél

A víz erősen fodrozódik, a kis hullámok helyenként megtörnek, tajtékosak.

Mozognak a levelek és a vékony gallyak, lobog a zászló.

8 – 12

   

4

Mérsékelt szél

A kis hullámok egyre hosszabbak, számos helyen megtörnek, tajtékosak.

Felemeli a szél a port és a papírt, mozognak az ágak.

13 – 18

5

Élénk szél

Egyre hosszabb közepes méretű hullámok sok tajtékkal, a hullámok tetején helyenként leszakadó vízpermettel.

Mozognak a lombos fák, fodrozódnak a tavak.

19 – 24

6

Erős szél

Közepes, erősödő hullámok, a víz mindenütt tajtékos, egyre több helyen alakul ki leszakadó vízpermet.

Mozognak az erősebb ágak, zúgnak a telefonvezetékek.

25 – 31

   

7

Metsző szél

A tenger felpúpozódik, a megtörő hullámok okozta fehér tajtékokat a szél sávokba fújja.

A fák mozognak, nehéz széllel szemben menni.

32 – 38

   

8

Viharos szél

Nagy hullámok, a fehér tajtékokat a szél jól kivehető sávokba rendezi.

A szél letépi az ágakat (veszélyes a szabadban tartózkodni).

39 – 46

   

9

Vihar

Nagy hullámok, amelyek elkezdenek forogni; sűrű fehér tajtékok; a hullámokról leszakadó vízpermet csökkenti a látást.

Kisebb károkat okoz a házakban; a gyengébb fák letörnek.

47 – 54

   

10

Erős vihar

Nagyon nagy, egymáson átcsapó hullámok; a vízfelszín egyre fehérebb; vízpermet; a látástávolság tovább csökken.

Fákat tör ki, kárt okoz a házakban.

55 – 63

   

11

Orkánszerű vihar

Kivételesen nagy hullámok, a vízfelszín fehér habos tajtékfoltokkal borított.

Jelentős károkat okoz, az épületek súlyosan károsodnak, letarolja az erdőket.

64 – 72

   

12

Orkán

A levegő fehér habos tajtékokkal telített, a vízfelszín szinte teljesen fehér.

Jelentős károkat okoz, az épületek súlyosan károsodnak, letarolja az erdőket

73 – 82

   

13

Orkán

 

Csak hegyi állomáson, illetve forgó-szélben, trópusi ciklonban fordulhat elő

83 – 92

14

Orkán

 

Csak hegyi állomáson, illetve forgó-szélben, trópusi ciklonban fordulhat elő.

93 – 103

15

Orkán

   

   

104 – 113

16

Orkán

   

   

114 – 125

17

Orkán

   

   

126 <

Terepen vagy a vízen, ahol nem áll rendelkezésre szélsebességmérő, a környezeti hatások alapján becsülhetjük meg a szélsebességet. Ezt szolgálja az 1805-ben konstruált Beaufort-skála (15.2. táblázat), melynek névadója Sir Francis Beaufort (1774–1857).

15.2.2. Feladatok

15.2.1. feladat: Az antarktiszi Plateau Station állomáson mért évi átlaghőmérséklet –56,6 oC, de itt mérték a legalacsonyabb havi átlaghőmérsékletet is (–72,3 °C, 1968 júliusában). A legalacsonyabb meteorológiai állomáson mért hőmérsékletet valószínűleg az antarktiszi Vosztok állomásról jelentették (–88,3 °C). A legnagyobb abszolút hőingást pedig a szibériai Verhojanszkban mérték (Δ = 101,7 °C). Adjuk meg ezeket a hőmérsékleti értékeket °F és K egységekben is!

15.2.2. feladat: Hazánkban az abszolút maximális hőmérsékletet 2007. júliusában mérték Kiskunhalason (41,9 °C). Ehhez közeli hőmérsékleti értékeket korábban is mértek pl. (41,3 °C, Pécs, 1950 június). Az átlagos abszolút évi hőingást pedig Baján mérték (73,8 °C). Az abszolút minimum hőmérsékletet 1940-ben regisztrálták Miskolc-Görömbölytapolcán (–35 °C). Adjuk meg ezeket a hőmérsékleti értékeket °F és K egységekben is!

15.2.3. feladat: Budapesten a legalacsonyabb állomási légnyomás 964 hPa (1976. december 3.) volt, míg a legmagasabb 1039,7 hPa (1907. január 24). A Földön a legmagasabb tengerszintre vonatkozó légnyomás 1085,7 hPa volt, míg a legkisebb, amit egy trópusi ciklonban mértek 870 hPa. Adjuk meg a nyomás értékeket mbar-ban, Hgmm-ben Pa-ban és atm-ben is.

15.2.4. feladat: A napállandó (S) értéke 1,96 cal cm–2 min–1. Fejezzük ki ezt az értéket W m–2-ben is!

15.2.5. feladat: A 35. szélességi fok környékén az évi be- és kisugárzás egyensúlyban van, 20 10J m–2 nap–1 értékű. Adjuk meg ezt W m–2, kcal m–2 év–1, cal cm–2 év–1és kcal m–2 nap–1 egységekben is!

15.2.6. feladat: Hány feet a Kékes, a Galya-tető és a Gellért-hegy magassága?

15.2.7. feladat: Egy zivatarfelhő csapadéksávja 7 km széles és kb. 30 km hosszúságú volt, a mért átlagos csapadék 35 mm. Adjuk meg a kihullott víz tömegét kg-ban, pounds-ban, a térfogatát pedig m3-ben, pints-ben és gallons-ban!

15.2.8. feladat: Adjuk meg az 5-ös (élénk szél) és a 10-es (erős vihar) Beaufourt fokos szél intervallumát csomóban, m s–1 és km h–1 egységekben!

15.2.3. A feladatok megoldásai

15.2.1. feladat megoldása:

–56,6 °C = 216,55 K = –69,9 °F

–72,3 °C = 200,95 K = –98,1 °F

–88,3 °C = 184,85 K = –126,9 °F

101,7 °C = 101,7 K = –183,1 °F (itt hőmérsékletkülönbségről van szó!)

15.2.2. feladat megoldása:

41,9 °C = 315,05 K = 107,4 °F

41,3 °C = 314,45 K = 106,3 °F

73,8 °C = 73,8 K = 132,8 °F (itt hőmérsékletkülönbségről van szó!)

–35,0 °C = 238,15 K = –31,0 °F

15.2.3. feladat megoldása:

964 hPa = 964 mbar = 723 Hgmm = 96400 Pa = 0,951 atm

1039,7 hPa = 1039,7 mbar = 779,8 Hgmm = 1,0397 · 105 Pa = 1,026 atm

1085,7 hPa = 1085,7 mbar = 814,3 Hgmm = 1,0857 · 105 Pa = 1,072 atm

870,0 hPa = 870 mbar = 652,5 Hgmm = 87000 Pa = 0,859 atm

15.2.4. feladat megoldása:

S = 1367,4 W m–2.

15.2.5. feladat megoldása:

231,48 W m–2 = 1,75 10kcal m–2 év–1 = 1,75 10cal cm–2 év–1 = 4,79 10kcal m–2 nap–1.

15.2.6. feladat megoldása:

Kékestető: 1014 m = 3326,8 feet,

Galya-tető: 964 m = 3162,7 feet,

Gellért-hegy: 235 m = 771 feet tengerszint feletti magasságú.

15.2.7. feladat megoldása:

A csapadék tömege: 7,35 10t = 7,35 10kg = 1,62 1010 pounds (lb.),

térfogata: 7,35 10m= 7,35 10dm= 1,29 1010 pints = 1,62 109 gallons.

15.2.8. feladat megoldása:

 5-ös Beaufort fok (élénk szél):

19–24 mph = 16,5–20,8 csomó = 8,5–10,7 m s–1 = 30,6–38,6 km h–1

10-es Beaufourt fok (erős vihar):

55–63 mph = 47,7–54,7 csomó = 24,6–28,2 m s–1 = 88,5–101,4 km h–1