Πρόλογος
ατμόσφαιρα είναι το πιο δυναμικό από όλα τα φυσικά συστήματα της Γης. Σε αυτήν, οι διάφορες διεργασίες εξελίσσονται διαρκώς και με μεγάλη ταχύτητα και έχουν σημαντική επίδραση στον άνθρωπο. Ορισμένα από τα πιο εντυπωσιακά ατμοσφαιρικά φαινόμενα, όπως οι σίφωνες (ανεμοστρόβιλοι), έχουν διάρκεια μερικών λεπτών, αλλά οι συνέπειες τους είναι καταστροφικές και μόνιμες. Άλλο παράδειγμα αποτελεί η ακραία ξηρασία του 2011 στο Τέξας. Σε αυτήν την περίπτωση, η διάρκεια του φαινομένου ήταν μεγαλύτερη και επηρεάστηκαν εκτεταμένες περιοχές. Περισσότερη από την μισή βαμβακοκαλλιέργεια της πολιτείας του Τέξας καταστράφηκε ενώ ολοκληρωτική ήταν η καταστροφή της καλλιέργειας του σανού. Η τιμή του βαμβακιού και του κρέατος εκτινάχθηκε σε όλο τον κόσμο ενώ μέχρι το τέλος του καλοκαιριού ο αριθμός των βοοειδών στις Η.Π.Α. μειώθηκε σημαντικά - ο πληθυσμός τους ήταν ο μικρότερος των τελευταίων πενήντα ετών. Τα βίαια ατμοσφαιρικά φαινόμενα προκαλούν μεγάλες καταστροφές στο περιβάλλον και προβλήματα στον άνθρωπο. Οι πιο απλές ατμοσφαιρικές διεργασίες επίσης επηρεάζουν την καθημερινότητα του ανθρώπου με έναν όμως πιο ήπιο τρόπο (π.χ. ο γαλανός ουρανός, η κοκκινωπή δύση του ήλιου, η βροχή και η ημερήσια κύμανση της θερμοκρασίας). Οι ατμοσφαιρικές διεργασίες παρότι επηρεάζουν άμεσα την καθημερινότητα του ανθρώπου, τόσο σε προσωπική όσο και σε ευρύτερη κλίμακα, δεν είναι κατανοητές από το μεγαλύτερο τμήμα του πληθυσμού. Κάτι τέτοιο δεν προκαλεί εντύπωση καθώς η ατμόσφαιρα είναι ένα μίγμα αόρατων αερίων μέσα στην οποία αιωρούνται μικροσκοπικά σωματίδια, υδροσταγονίδια και παγοκρυσταλλίδια.
Η
Το βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας έχει επιστημονικό περιεχόμενο και απευθύνεται σε φοιτητές, είτε τελειόφοιτους είτε σε αυτούς που ξεκινούν τώρα να μελετούν τις ατμοσφαιρικές επιστήμες. Πρόκειται για ένα σύγχρονο πληροφοριακό κείμενο που κεντρίζει το ενδιαφέρον του αναγνώστη αλλά και που μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα από τους διδάσκοντες. Στόχος του βιβλίου είναι να γεφυρώσει το κενό μεταξύ των αόριστων εξηγήσεων των διαφόρων ατμοσφαιρικών φαινομένων και του τρόπου με τον οποίο αυτά εκδηλώνονται στην καθημερινότητα. Το κείμενο είναι γραμμένο με τέτοιο τρόπο ώστε οι αναγνώστες με χαμηλό επιστημονικό υπόβαθρο να μπορούν να κατανοήσουν ποιοτικά την ατμόσφαιρα και τις διεργασίες που πραγματοποιούνται σε αυτή.
Σε καμία περίπτωση δεν προτείνεται να εγκαταλειφθούν τα θεμέλια των φυσικών επιστημών. Απλά από τη δική μας διδακτική εμπειρία έχουμε διαπιστώσει πως οι αρχές και οι φυσικοί νόμοι μπορούν να γίνουν κατανοητοί σε σπουδαστές με διαφορετικά υπόβαθρα. Επιπλέον η μετεωρολογία έχει το πλεονέκτημα πως χρησιμοποιώντας και εφαρμόζοντας τις θεμελιώδεις αρχές μπορεί να ερμηνευθεί ένα μεγάλο μέρος της. Σε αντίθεση με άλλα επιστημονικά πεδία, στη μετεωρολογία η κατανόηση σε βάθος μικρού αριθμού βασικών εννοιών είναι επαρκής για την ερμηνεία μεγάλου πλήθους φαινομένων.
Τέλος, η εμπειρία μας δείχνει πως οι μαθητές ενδιαφέρονται να μάθουν το «γιατί» συμβαίνει κάτι, και μόνο τότε αποκτά νόημα το «τι συνέβη» και το «που». Επομένως, η παράλειψη της φυσικής ερμηνείας για χάρη μιας μαθηματικής περιγραφής δεν έχει κανένα ενδιαφέρον για εμάς. Επιχειρήθηκε λοιπόν σε αυτό το βιβλίο η αντικατάσταση των μαθηματικών αποδείξεων με ποιοτική ανάλυση η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ερμηνεία των μετεωρολογικών φαινομένων που λαμβάνουν χώρα καθημερινά. Όπως εξάλλου φαίνεται και από τον τίτλο του βιβλίου, στόχος είναι η κατανόηση της συμπεριφοράς της ατμόσφαιρας.
xiv
Στην βελτιωμένη 6η έκδοση θα βρείτε:
Νέο: μεγαλύτερες εικόνες στην αρχή κάθε κεφαλαίου, οι οποίες βοηθούν τον αναγνώστη να αποκτήσει μια γενική ιδέα και να συνδέσει τις βασικές έννοιες που θα χρειαστεί και να αναγνωρίσει τα διδακτικά εργαλεία/μέσα που θα χρησιμοποιήσει στην συνέχεια του κεφαλαίου. Νέο: Οι διδακτικοί στόχοι έχουν ενσωματωθεί στην αρχή κάθε κεφαλαίου, ώστε ο αναγνώστης να μπορέσει να οργανώσει τις βασικές έννοιες με βάση το περιεχόμενο του.
Νέο: Τα σημεία ελέγχου (6 έως 10 ανά κεφάλαιο) λειτουργούν ως μικρά εννοιολογικά διαλλείμματα. Οι ερωτήσεις έπειτα από σημαντικές ενότητες βοηθούν τον αναγνώστη να επιβεβαιώσει πως έχει κατανοήσει τις έννοιες που μελέτησε και μπορεί να τις χρησιμοποιήσει κατάλληλα.
Νέο και βελτιωμένο: Οι ενότητες «Εστιάζω σε…» περιλαμβάνουν στοιχεία από ακραία καιρικά φαινόμενα, τις επιπτώσεις τους στην αεροπλοΐα, περιβαλλοντικά ζητήματα και άλλα σύγχρονα και σημαντικά θέματα ιδιαίτερου ενδιαφέροντος.
Σημαντικές βελτιώσεις έχουν πραγματοποιηθεί στην εικονογράφηση του βιβλίου. Νέες εικόνες, χάρτες και φωτογραφίες έχουν προστεθεί και κεντρίζουν το ενδιαφέρον του αναγνώστη με τα πλούσια χρώματα και την κατάλληλη διαμόρφωση των σελίδων. Σύγχρονα δεδομένα, περιπτώσεις μελέτης, εφαρμογές και παραδείγματα έχουν ενσωματωθεί στο κείμενο ώστε η 6η έκδοση να αποτελεί μια επικαιροποιημένη εισαγωγή στην μετεωρολογία. Για παράδειγμα, στο κεφάλαιο 3 περιέχονται οι πιο σύγχρονες τιμές που αφορούν στο ισοζύγιο της ενέργειας. Στο κεφάλαιο 11 παρουσιάζονται οι πιο πρόσφατες οδηγίες ασφάλειας σε περίπτωση σχηματισμού σίφωνα καθώς επίσης και μια περιγραφή των καταστροφικών σιφώνων του έτους 2011. Στο κεφάλαιο 12 περιλαμβάνονται σύγχρονα στατιστικά στοιχεία σχετικά με τους τροπικούς κυκλώνες και τα αναθεωρημένα κριτήρια που αφορούν στην έγκαιρη έκδοση προειδοποιήσεων.
Νέο: έγχρωμοι χάρτες περιέχονται στο εσωτερικό του βιβλίου και στο εξώφυλλο του. Νέο: MeteorologyLab. Στην ιστοσελίδα www.MyMeteorologyLab.com περιλαμβάνεται πλούσιο υλικό τόσο για τους αναγνώστες που επιθυμούν μόνοι τους να εμβαθύνουν στις γνώσεις τους, αλλά και για τους διδάσκοντες ώστε να οργανώσουν τα μαθήματα τους στο διαδίκτυο και να αναθέσουν εργασίες στους μαθητές τους. Εκεί θα βρείτε διαδραστικές δραστηριότητες, βίντεο σχετικά με το καιρό, κινούμενες εικόνες, διαδραστικούς χάρτες, πλήθος γρίφων και πολλά άλλα. Χρησιμοποιείστε το Pearson eΤext της 6ης έκδοσης του βιβλίου, βρείτε περισσότερες ασκήσεις στο Carbones’s Exercises, παραμείνετε ενημερωμένοι χάρη στο RSS feed, μελετήστε τις κάρτες διδασκαλίας που αφορούν το γλωσσάρι και βρείτε επιπλέον υλικό και πηγές και να διευρύνετε τις γνώσεις σας.
Πρόλογος
Ειδικά Χαρακτηριστικά
Επιστημονικός αλφαβητισμός και σύγχρονες πηγές Το βι-
βλίο αυτό προωθεί τον επιστημονικό αλφαβητισμό. Δίνει την ευκαιρία στον αναγνώστη να κατανοήσει σε βάθος τους δομικούς λίθους που απαρτίζουν τις ατμοσφαιρικές επιστήμες και επιπλέον παρέχει τον τρόπο σκέψης που μπορεί να εφαρμόσει για να μελετήσει διάφορα επιστημονικά πεδία. Ένα παράδειγμα: Στο 2ο κεφάλαιο περιγράφονται λεπτομερώς όλες οι διεργασίες που πραγματοποιούνται σε μοριακό επίπεδο όταν εκπέμπεται ή απορροφάται ακτινοβολία. Αυτό συνήθως θεωρείται ως δεδομένη γνώση και παραλείπεται από την πλειοψηφία των βιβλίων. Στο κεφάλαιο 3, αυτές οι βασικές ιδέες χρησιμοποιούνται ώστε να κατανοήσει ο αναγνώστης το λόγο για τον οποίο κάθε αέριο εκπέμπει και απορροφά ακτινοβολία σε συγκεκριμένα μήκη κύματος και πώς διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε υποατομικό επίπεδο γίνονται αντιληπτές σε πλανητική κλίμακα. Όμοια, η συζήτηση που περιλαμβάνεται στο κεφάλαιο 16, σχετικά με την ανθρωπογενή επίδραση στο φαινόμενο της πλανητικής θέρμανσης, περιέχει τα νέφη, τους υδρατμούς αλλά και τις θετικές ή αρνητικές τους αναδράσεις ώστε να παρέχεται στον αναγνώστη μια πλήρης εικόνα του φαινομένου και της αβεβαιότητας που το συνοδεύει.
Ο επιστημονικός αλφαβητισμός για να λειτουργήσει σωστά πρέπει να συνοδεύεται από σύγχρονα επιστημονικά δεδομένα, σύγχρονα παραδείγματα - στην περίπτωση μας από πρόσφατα ατμοσφαιρικά φαινόμενα και σύγχρονη επιστημονική σκέψη. Για παράδειγμα, στην ενότητα στην οποία μελετώνται οι τροπικοί κυκλώνες παρουσιάζονται πρόσφατα περιστατικά αλλά και οι σύγχρονες θεωρίες σχετικά με τους μηχανισμούς που προκαλούν αυτά τα ακραία συστήματα. Ο επιστημονικός αλφαβητισμός απαιτεί/προϋποθέτει προσεκτική χρήση του λόγου. Εξάλλου η ορθή χρήση των λέξεων είναι η ειδοποιός διαφορά μεταξύ των επιστημονικών και των υπολοίπων πνευματικών δραστηριοτήτων. Με αυτό στο νου, προσπαθήσαμε να αποφύγουμε εκφράσεις που περιέχουν ανακρίβειες όπως: «ο θερμός αέρας μπορεί να συγκρατεί περισσότερους υδρατμούς από ότι ο κρύος αέρας».
Χρησιμοποιούμενα μέσα Σε αυτό το βιβλίο έχουν ενσωματωθεί
στην παραδοσιακή έντυπη μορφή οι νέες τεχνολογίες μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας www.MyMeteorologyLab.com. Εκεί θα βρείτε 17 διαδραστικά εργαλεία που καλύπτουν τις βασικές αρχές των ατμοσφαιρικών επιστημών. Τα εργαλεία αυτά έχουν δοκιμαστεί και χρησιμοποιηθεί με επιτυχία από χιλιάδες σπουδαστές. Περιέχονται κυρίως 3D διαγράμματα και προσομοιώσεις ως βοηθητικά εργαλεία για την αναπαράσταση εννοιών που με τα συμβατικά μέσα δεν είναι εφικτή. Συνοδεύονται από αναλυτικές οδηγίες, ενώ οι νέοι όροι εισάγονται σταδιακά σε σύνδεση πάντα με όσα έχουν αναφερθεί προηγουμένως και όσα παρουσιάζονται στο κείμενο του βιβλίου. Σε συγκεκριμένες ενότητες, που παρουσιάζονται έννοιες περισσότερο δυσνόητες, επισημαίνεται η δυσκολία κατάκτησης της νέας γνώσης και ενθαρρύνεται η χρήση των νέων τεχνολογιών ως βοηθητικού παράγοντα προς αυτή τη κατεύθυνση. Οι νέες προσθήκες στην ηλεκτρονική πλατφόρμα της 6ης έκδοσης αφορούν στην «κατακόρυφη και οριζόντια διακύμανση της πίεσης» (Κεφάλαιο 1) και στο «Κλίμα της Γης» (Κεφάλαιο 15). Βοηθητικά εικονίδια που συνοδεύονται από σύντομη περιγραφή περιέχονται στο βιβλίο δίπλα στο αντίστοιχο θέμα που μελετάται. Προτείνεται στον αναγνώστη να διαβάζει πρώτα το βοηθητικό υλικό που παρέχεται και όταν χρειάζεται επιπλέον πληροφορίες να ανατρέχει στο ηλεκτρονικό βοήθημα στην υπό μελέτη ενότητα.
Στην ιστοσελίδα της 6ης έκδοσης του βιβλίου περιλαμβάνονται ταινίες με τον τίτλο «Καιρός σε κίνηση» στις οποίες παρουσιάζονται περιπτώσεις και φαινόμενα που σχετίζονται με το υλικό που μελετάται στο κείμενο. Για παράδειγμα περιλαμβάνονται μια άποψη των
xv
νεφών από δορυφόρο, η χωρική κατανομή της πλανητικής θερμοκρασίας, τριδιάστατες προσομοιώσεις της εξέλιξης μιας καταιγίδας, οι μεταβολές στην τροχιά της γης και πολλά άλλα. Όλα συνοδεύονται από ερωτήσεις κρίσεως στις οποίες ζητείται η εφαρμογή της γνώσης που αποκτήθηκε σε νέες περιπτώσεις. Λίστα με τις διαθέσιμες ταινίες, όπως και για το βοηθητικό υλικό, βρίσκεται στο τέλος κάθε κεφαλαίου.
Στην παραπάνω ιστοσελίδα www.MyMeteorologyLab.com επίσης περιλαμβάνονται διαδραστικοί χάρτες MapMasterTM και κινούμενες εικόνες από το πεδίο των Γεωεπιστημών. Επιπλέον στο RSS Feed θα βρείτε επαναληπτικές ερωτήσεις, αριθμητικές ασκήσεις, προτάσεις κοινωνικής δικτύωσης και πλούσιο υλικό που θα σας επιτρέψει να περιηγηθείτε στο διαδίκτυο και να αναζητήσετε σύγχρονες πληροφορίες για ατμοσφαιρικά θέματα. Οι διδάσκοντες που χρησιμοποιούν την ηλεκτρονική πλατφόρμα μπορούν να επωφεληθούν σε ζητήματα όπως είναι η διαχείριση της διδακτέας ύλης, η ανάθεση εργασιών στους σπουδαστές, και η χρήση του εύχρηστου καταλόγου αξιολόγησης και άλλων χρήσιμων διαγνωστικών εργαλείων.
Διδακτική ευελιξία Κατά τη διάρκεια συγγραφής του βιβλίου,
υπήρξε αλληλεπίδραση με αρκετούς συναδέλφους που διδάσκουν μαθήματα σχετικά με τον καιρό και το κλίμα. Με ιδιαίτερο ενδιαφέρον διαπιστώθηκε πως δεν υπήρχε συμφωνία ως προς τη σειρά που διδάσκεται κάθε ενότητα (για την ιστορία και μόνο να σημειωθεί πως και οι συγγραφείς του βιβλίου δεν συμφωνούν μεταξύ τους για τη κατάλληλη σειρά που πρέπει να παρουσιάζονται τα κεφάλαια). Έχοντας αυτό κατά νου, καταβλήθηκε προσπάθεια να ελαχιστοποιηθεί η εξάρτηση κάθε κεφαλαίου από τα υπόλοιπα, ώστε αν κάποιος επιθυμεί να ακολουθήσει διαφορετική σειρά στη διδασκαλία του να μην αντιμετωπίσει δυσκολία.
Έμφαση στην κλιματική αλλαγή Το 2007 η Διακυβερνητική
Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC) δημοσίευσε την έκθεση της σχετικά με την κλιματική αλλαγή και τις επιπτώσεις της. Στην 6η έκδοση του βιβλίου «Understanding Weather and Climate» γίνεται συχνά αναφορά σε αυτήν την έκθεση. Επιπλέον έχουν χρησιμοποιηθεί και πιο πρόσφατα στατιστικά στοιχεία (έως το 2010) αλλά και αναθεωρήσεις που δημοσιεύθηκαν μετά από την έκθεση της IPCC. Στις ενότητες που γίνεται αναφορά, επιχειρείται να δοθούν ερμηνείες σχετικά με την αλλαγή του κλίματος αλλά και τις μεταβολές που πιθανά να συμβούν στο μέλλον.
Έμφαση την πρόγνωση του καιρού Στο βιβλίο περιέχεται ένα
κεφάλαιο που αφορά την πρόγνωση του καιρού και επιπλέον περιλαμβάνονται αρκετά παραδείγματα στα οποία επιχειρείται και εξηγείται η πρόγνωση με εφαρμογή των απλών φυσικών νόμων. Σε πολλές από τις εξηγήσεις χρησιμοποιούνται αναλυτικά και τα θερμοδυναμικά διαγράμματα, από τα οποία μπορούν να αντληθούν πολύτιμες πληροφορίες. Ωστόσο τα διαγράμματα αυτά δεν μπορούν να αναλυθούν εύκολα και να γίνουν κατανοητά από τους περισσότερους σπουδαστές. Για το λόγο αυτό επιχειρήθηκε η παρουσίασή τους σταδιακά. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν στο κεφάλαιο που αφορούσε στη θερμοκρασία για να σχεδιαστεί η κατακόρυφη κατανομή της. Επεκτάθηκε η χρήση τους στο κεφάλαιο στο οποίο μελετήθηκε η ατμοσφαιρική υγρασία ώστε να φανεί πως από το διάγραμμα μπορούν να αντληθούν πληροφορίες για τα διάφορα είδη υγρασίας. Με αυτόν τον τρόπο, οι διδάσκοντες μπορούν να δείξουν στους φοιτητές τους πως να χρησιμοποιούν τα θερμοδυναμικά διαγράμματα χωρίς να τους βομβαρδίζουν με υπερβολικές λεπτομέρειες από την αρχή.
xvi
Πρόλογος
Αυξημένη χρήση πρόσφατων παραδειγμάτων Στην 6η έκ-
δοση του βιβλίου περιλαμβάνονται περισσότεροι χάρτες καιρού και εικόνες από ατμοσφαιρικά φαινόμενα που διαμορφώνουν τον καιρό καθημερινά. Τα νέα παραδείγματα έχουν επιλεγεί ώστε να είναι πρόσφατα και να έχουν εντυπωσιακή εικονική αναπαράσταση. Ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί σε μερικούς από τους πιο καταστροφικούς τροπικούς κυκλώνες και τυφώνες των τελευταίων ετών καθώς επίσης και στο πλήθος των σιφώνων που σχηματίστηκαν το 2011 και τις χιονοθύελλες του προηγούμενου έτους.
Ευανάγνωστο Σε αντίθεση με το αυστηρό ύφος γραφής που συ-
ναντάται στα περισσότερα επιστημονικά εγχειρίδια που κυκλοφορούν, σε αυτό που κρατάτε στα χέρια σας επιλέχθηκε ένα πιο απλό. Στόχος ήταν να παρουσιαστεί η υπό μελέτη ύλη με τρόπο απλό, ευανάγνωστο και φιλικό προς τον αναγνώστη. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν συχνά επικεφαλίδες και υποενότητες ώστε να βοηθηθεί ο αναγνώστης να παρακολουθήσει τη ροή του κειμένου και να εντοπίσει τα σημαντικότερα στοιχεία κάθε κεφαλαίου. Κατά κανόνα η αυστηρή επιστημονική γλώσσα χρησιμοποιήθηκε στο ελάχιστο.
Εστίαση στη μάθηση Σε κάθε κεφάλαιο παρέχονται μικρές βοήθειες για την μελέτη, όπως:
Διδακτικοί στόχοι. Στην αρχή κάθε κεφαλαίου παρουσιάζονται οι διδακτικοί στόχοι ώστε να τονίζονται οι βασικές έννοιες που θα παρουσιαστούν και θα πρέπει να κατανοήσει ο αναγνώστης.
Σημεία Ελέγχου. Πρόκειται για ερωτήσεις κρίσεως και μικρές εργασίες που έχουν ενσωματωθεί σε διάφορα σημεία κάθε κεφαλαίου, συνήθως έπειτα από σημαντικές ενότητες. Παρέχουν στον αναγνώστη την ευκαιρία να κάνει μια μικρή παύση, να εξασκηθεί και να εφαρμόσει τις γνώσεις του στις σημαντικές έννοιες κάθε κεφαλαίου. «Το ξέρατε;». Παρουσιάζονται ενδιαφέροντα μετεωρολογικά στοιχεία σε κάθε κεφάλαιο.
Όροι κλειδιά. Οι όροι και οι λέξεις κλειδιά κάθε κεφαλαίου εμφανίζονται με έντονη γραφή όταν συναντώνται για πρώτη φορά. Επιπλέον οι περισσότεροι παρουσιάζονται και στο τέλος κάθε κεφαλαίου μαζί με τον αριθμό της σελίδας στην οποία παρουσιάστηκαν. Τέλος, όλοι οι βασικοί όροι περιλαμβάνονται στο γλωσσάρι στο τέλος του βιβλίου καθώς επίσης και στην ηλεκτρονική του έκδοση.
«Εστιάζω στο περιβάλλον». Σε αυτές τις ενότητες παρουσιάζονται περιβαλλοντικά ζητήματα που σχετίζονται με την ατμόσφαιρα. «Εστιάζω στα ακραία καιρικά φαινόμενα». Σε αυτές τις ενότητες παρουσιάζονται ακραία και επικίνδυνα καιρικά φαινόμενα, πολλά από τα οποία είναι πρόσφατα όπως οι καταστροφικοί σίφωνες του 2011.
«Εστιάζω στην αεροπλοΐα». Σε αυτές τις ενότητες μελετώνται οι επιδράσεις των διάφορων μετεωρολογικών φαινομένων στην αεροπλοΐα. Περιλαμβάνονται περιπτώσεις χιονοθύελλας και αεροπορικών ταξιδιών (κεφάλαιο 1), η παγοποίηση αεροσκάφους (κεφάλαιο 5), οι συνιστώμενοι χειρισμοί του πιλότου σε περίπτωση παγοποίησης του αεροσκάφους από διάφορα είδη νεφών (κεφάλαιο 6) και κεραυνοί σε αεροσκάφος (κεφάλαιο 11).
Φυσικές αρχές. Μελετώνται με περισσότερο μαθηματικό τρόπο ορισμένα φαινόμενα, ικανοποιώντας ορισμένους πιο απαιτητικούς αναγνώστες. Η κατανόηση αυτών των ενοτήτων δεν είναι καθοριστικής σημασίας όπως συμβαίνει με την κατανόηση του βασικού κειμένου.
«Ενότητες με Ιδιαίτερο ενδιαφέρον». Σε αυτές τις ενότητες τονίζονται ορισμένα ζητήματα ιδιαίτερου ενδιαφέροντος που σχετίζονται με το υπό μελέτη κεφάλαιο.
• Πρόγνωση. Σε αυτές τις ενότητες περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο οι φυσικές αρχές που μελετώνται στο κάθε κεφάλαιο εφαρ-
μόζονται στην πρόγνωση. Συχνά παρουσιάζονται και εμπειρικοί κανόνες που βοηθούν τον αναγνώστη να κάνει τις δικές του προγνώσεις.
Περίληψη κεφαλαίου και λέξεις/όροι κλειδιά. Στο τέλος κάθε κεφαλαίου υπάρχει η περίληψη του, στην οποία τονίζονται στα κύρια σημεία τα οποία παρουσιάστηκαν και επιπλέον μια λίστα με τις λέξεις κλειδιά συνοδευόμενες από τον αριθμό της σελίδας στην οποία εμφανιστήκαν. Ερωτήσεις επανάληψης. Στο τέλος κάθε κεφαλαίου υπάρχουν ερωτήσεις επανάληψης σχετικές με τα ζητήματα που μελετήθηκαν σε αυτό. Βοηθούν τον αναγνώστη να ελέγξει τις γνώσεις του και μπορούν να απαντηθούν μέσα από την ύλη του κεφαλαίου που μελετήθηκε.
Ερωτήσεις κρίσεως. Κάθε κεφάλαιο περιλαμβάνει ερωτήσεις κρίσεως από το καθημερινό περιβάλλον στις οποίες ο αναγνώστης για να απαντήσει καλείται να εφαρμόσει τις γνώσεις που απέκτησε. Προβλήματα και ασκήσεις. Μέσα από αυτά ο αναγνώστης μπορεί να εξασκηθεί στους αριθμητικούς υπολογισμούς και να πετύχει επιπλέον καλύτερη κατανόηση των εννοιών του κάθε κεφαλαίου. Αριθμητικά προβλήματα. Στην ιστοσελίδα MyMeteorologyLab μπορείτε να βρείτε πλήθος ασκήσεων και προβλημάτων για κάθε κεφάλαιο.
Χρήσιμες ιστοσελίδες. Περιγράφονται χρήσιμοι και σχετικοί με το κάθε κεφάλαιο διαδικτυακοί τόποι που περιέχουν πολύτιμες και επικαιροποιημένες πληροφορίες. Στην ηλεκτρονική έκδοση του βιβλίου και στην ιστοσελίδα MyMeteorologyLab υπάρχουν ενεργοποιημένοι υπερσύνδεσμοι προς αυτές τις ιστοσελίδες.
Παράρτημα
Οι συγγραφείς είχαν την τύχη να συνεργαστούν με αρκετούς ταλαντούχους ανθρώπους για τη δημιουργία του εξαιρετικού παραρτήματος που συνοδεύει το κυρίως κείμενο του βιβλίου.
Για τους Σπουδαστές
Στην ιστοσελίδα MeteorologyLab περιέχονται πλήθος πηγών όπως διαδραστικά εργαλεία, βίντεο καιρού (καιρός σε κίνηση), διαδραστικοί χάρτες (MapMaster), η ηλεκτρονική έκδοση της 6ης έκδοσης του βιβλίου (Pearson eText) και ασκήσεις για τον καιρό και το κλίμα (Carbone’s exercises). Στο RSS Feed θα βρείτε το γλωσσάρι, ασκήσεις και γρίφους, προτάσεις κοινωνικής δικτύωσης και πλήθος πηγών για τη διεύρυνση των γνώσεων που έχουν αποκτηθεί με τη βοήθεια του βιβλίου. Pearson eText. Ενσωματωμένη στην ιστοσελίδα (MeteorologyLab) υπάρχει η ηλεκτρονική έκδοση του βιβλίου με ενεργούς υπερσυνδέσμους προς επιπλέον χρήσιμο υλικό αλλά και δυνατότητες όπως η καταγραφή σχολίων από τους χρήστες και η ανάγνωση σχολίων που έχουν κάνει οι διδάσκοντες. Τέλος υπάρχει η δυνατότητα αναζήτησης λέξεων σε όλο το περιεχόμενο του βιβλίου.
Exercises for Weather and Climate by Greg Carbone (0321769651), 8η έκδοση. Αυτό το χρήσιμο εγχειρίδιο περιλαμβάνει οδηγίες επίλυσης 17 ασκήσεων που ενθαρρύνουν τους μαθητές να επαναλάβουν τις σημαντικότερες ιδέες και έννοιες μέσω της λύσης ασκήσεων, προσομοιώσεων και καθοδηγούμενης σκέψης. Το πρόγραμμα γραφικών και οι προσομοιώσεις στον υπολογιστή βοηθούν τους μαθητές να κατανοήσουν δυσνόητες και βασικές έννοιες. Το εγχειρίδιο αυτό αποτελεί ένα απαραίτητο βοήθημα για οποιοδήποτε εισαγωγικό μάθημα μετεωρολογίας.
Πρόλογος
Encounter Meteorology: Interactive Explorations of Earth using Google Earth [0321815912]. Το βιβλίο σε συνδυασμό με την ιστοσελίδα περιέχει πλούσιο υλικό για διαδραστική μελέτη των μετεωρολογικών εννοιών μέσω του Google Earth. Όλα τα κεφάλαια διατίθενται σε εκτυπώσιμη μορφή. Επιπλέον περιέχονται διαδικτυακά κουίζ αλλά και κουίζ σε μορφή pdf ώστε να μπορούν να εκτυπωθούν και να ικανοποιούνται οι διαφορετικές ανάγκες της κάθε τάξης. Κάθε φύλλο εργασίας συνοδεύεται από το αντίστοιχο KMZ φάκελο της Google Earth που περιέχει τοποθεσίες, επίπεδα και σχόλια που αναφέρονται στο φύλλο εργασίας. Όλα είναι διαθέσιμα στην ιστοσελίδα www.mygeoscienceplace. com. Encounter Geosystems: Interactive Explorations of Earth using Google Earth [0321636996]. Το βιβλίο σε συνδυασμό με την ιστοσελίδα περιέχει πλούσιο υλικό για διαδραστική μελέτη των εννοιών της φυσικής γεωγραφίας μέσω του Google Earth. Όλα τα κεφάλαια διατίθενται σε εκτυπώσιμη μορφή. Επιπλέον περιέχονται διαδικτυακά κουίζ αλλά και σε μορφή pdf ώστε να μπορούν να εκτυπωθούν και να ικανοποιούνται οι διαφορετικές ανάγκες της κάθε τάξης. Κάθε φύλλο εργασίας συνοδεύεται από το αντίστοιχο KMZ φάκελο της Google Earth που περιέχει τοποθεσίες, επίπεδα και σχόλια που αναφέρονται στο φύλλο εργασίας. Όλα είναι διαθέσιμα στην ιστοσελίδα www.mygeoscienceplace. com.
Goode’s World Atlas (22η έκδοση), [0321652002]. Ο παγκόσμιος άτλαντας του Γκουντ είναι ένας ξεχωριστός εκπαιδευτικός άτλαντας (πρωτοκυκλοφόρησε το 1923) καθώς περιλαμβάνει περισσότερους από 250 χάρτες, από πολιτικούς και γεωφυσικούς έως σημαντικούς θεματικούς χάρτες που περιέχουν τα χωρικά χαρακτηριστικά σημαντικών παραμέτρων. Η 22η έκδοση περιέχει 160 σελίδες με νέους ψηφιακούς χάρτες αναφοράς και επιπλέον νέους θεματικούς χάρτες σχετικά με την κλιματική αλλαγή, την αύξηση της στάθμης της θάλασσας, την εκπομπή CO2, τη διακύμανση του πάγου στους πόλους, την αποψίλωση των δασών, τα ακραία καιρικά φαινόμενα, τις υδάτινες πηγές και την παραγωγή ενέργειας.
Dire Predictions: Understanding Global Warming [0136044352]. Στις εκθέσεις της διακυβερνητικής επιτροπής για την αλλαγή του κλίματος επιχειρείται η διερεύνηση της ανθρώπινης επίδρασης στην πλανητική θέρμανση. Τα επιστημονικά δεδομένα όμως δε μπορούν να αξιολογηθούν από το ευρύ κοινό, ιδίως από εκείνους που ακόμη αμφισβητούν τον κίνδυνο της κλιματικής αλλαγής. Στις περισσότερες από τις 200 σελίδες του βιβλίου παρουσιάζονται και μελετώνται τα ουσιαστικά ευρήματα που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή με ένα εξαιρετικά οπτικά εύληπτο και κατανοητό τρόπο για τον μέσο αναγνώστη. Επιστημονικά δεδομένα που προσθέτουν εγκυρότητα στο ζήτημα της κλιματικής αλλαγής παρουσιάζονται με τη βοήθεια ξεκάθαρων γραφικών παρουσιάσεων, εντυπωσιακών εικόνων και κατανοητών αναλογιών.
Geoscience Animation Library on DVD, 5η έκδοση [0321716841]. Με τις κινούμενες εικόνες μπορούν να παρουσιαστούν εύκολα δυσνόητα στοιχεία των γεωεπιστημών όπως ο σχηματισμός του ηλιακού συστήματος, ο υδρολογικός κύκλος, οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών, η επέκταση και η υποχώρηση των παγετώνων, η παγκόσμια θέρμανση κ.ά.. Περιλαμβάνεται ηχητική αφήγηση και υπότιτλοι. Επιλεγμένες κινούμενες εικόνες υπάρχουν και στο MyMeteorologyLab συνοδευόμενες από ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής για να βοηθήσουν τον αναγνώστη να κατανοήσει σε βάθος τις δυσνόητες έννοιες που παρουσιάζονται.
Earth Report Geography Videos on DVD [0321662989]. Αυτό το πακέτο έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει τους μαθητές να οπτικοποιήσουν την επίδραση που είχαν στο περιβάλλον οι ανθρώπι-
xvii
νες αποφάσεις και συμπεριφορές αλλά και τις προσπάθειες που καταβάλλονται για την προστασία του πλανήτη. Παρουσιάζονται διάφορα θέματα όπως η κακή διαχείριση της γης, η καταστροφή του συστήματος ποταμών στην κεντρική Αμερική, ο αγώνας για ηλεκτρισμό στην Κίνα και την Αφρική κ.ά. Μέσα από τα 13 βίντεο της σειράς «Earth Report» τονίζονται οι ιδιωτικές πρωτοβουλίες και προσπάθειες για την προστασία του πλανήτη.
Για τους Καθηγητές
Instructor Resource DVD [03217733187]. Περιέχονται σε υψηλή ανάλυση οι εικόνες και τα σχήματα του βιβλίου, παρουσιάσεις PowerPoint που μπορούν να τροποποιηθούν, ειδικά διαμορφωμένες ερωτήσεις για την τάξη στο PowerPoint και τέλος οδηγίες και μια τράπεζα θεμάτων σε μορφή Microsoft Word και TestGen. Επιπλέον περιέχονται όλες οι εικόνες και τα σχήματα σε αρχεία JPEG καθώς επίσης και ψηφιακές διαφάνειες. Για εύκολη αναφορά και αναζήτηση όλα τα αρχεία έχουν οργανωθεί ανά κεφάλαιο. Τέλος όλα τα αρχεία είναι διαθέσιμα στους διδάσκοντες στην ιστοσελίδα www.pearsonhighred.com/irc.
Instructor Resource Manual by Lou McNally [0321773373] διαθέσιμο σε ηλεκτρονική μορφή. Απευθύνεται σε πεπειραμένους και μη καθηγητές. Περιέχει το περίγραμμα παρουσιάσεων, διδακτικό υλικό, χρήσιμες συμβουλές, οδηγίες για την ενσωμάτωση οπτικοακουστικού υλικού (κυρίως από το διαδίκτυο) στην διδασκαλία και άλλες ιδέες. Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα www.pearsonhighred.com/irc. TestGen Computerized Test Bank by Tom Konvicka [0321773179] διαθέσιμο σε ηλεκτρονική μορφή. Πρόκειται για μια τράπεζα θεμάτων. Ο διδάσκων μπορεί να δει τις ερωτήσεις, να τροποποιήσει τα θέματα και να εκτυπώσει ότι χρειάζεται στη μορφή που επιθυμεί. Περιέχονται περισσότερες από 2000 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, συμπλήρωσης κενών και ανοιχτής απάντησης. Τα θέματα είναι διατυπωμένα σύμφωνα με τα αναθεωρημένα εθνικά πρότυπα γεωγραφίας των Η.Π.Α. και την ταξινομία Bloom, ώστε οι διδάσκοντες να μπορούν να αξιολογήσουν την επίτευξη των γενικών αλλά και ειδικών διδακτικών και μαθησιακών στόχων. Η τράπεζα θεμάτων είναι διαθέσιμη σε μορφή Word και όλα τα αρχεία μπορούν να εισαχθούν σε διαδραστικό πίνακα. Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα www.pearsonhighred.com/irc.
Earth Report Geography Videos on DVD [0321662989]. Αυτό το πακέτο έχει σχεδιαστεί ώστε να οπτικοποιηθεί η επίδραση που είχαν στο περιβάλλον οι ανθρώπινες αποφάσεις και συμπεριφορές αλλά και οι προσπάθειες που καταβάλλονται για την προστασία του πλανήτη. Παρουσιάζονται διάφορα θέματα όπως η κακή διαχείριση της γης, η καταστροφή του συστήματος ποταμών στην κεντρική Αμερική, ο αγώνας για ηλεκτρισμό στην Κίνα και την Αφρική κ.ά. Μέσα από τα 13 βίντεο της σειράς «Earth Report» τονίζονται οι ιδιωτικές πρωτοβουλίες και προσπάθειες για την προστασία του πλανήτη.
Geoscience Animation Library on DVD, 5η έκδοση [0321716841]. Με τις κινούμενες εικόνες μπορούν να παρουσιαστούν εύκολα δυσνόητα στοιχεία των γεωεπιστημών όπως ο σχηματισμός του ηλιακού συστήματος, ο υδρολογικός κύκλος, οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών, η επέκταση και η υποχώρηση των παγετώνων, η παγκόσμια θέρμανση κ.ά.. Περιλαμβάνονται ηχητική αφήγηση και υπότιτλοι. Επιλεγμένες κινούμενες εικόνες υπάρχουν και στο MyMeteorologyLab συνοδευόμενες από ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής για να βοηθήσουν τον αναγνώστη να κατανοήσει σε βάθος τις δυσνόητες έννοιες που παρουσιάζονται.
xviii
Πρόλογος
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν την ομάδα παραγωγής και έκδοσης της Pearson Education: Christian Botting, Jonathan Cheney, Crissy Dudonis, Tim Hainley και Angela Bernhardt. Μεταξύ άλλων τους ευχαριστούμε για την διαχείριση του δύσκολου εγχειρήματος. Είναι σημαντική η βελτίωση του βιβλίου χάρη στις προσπάθειές τους. Αρκετοί ακόμη παρείχαν σημαντική βοήθεια στο κομμάτι της παραγωγής όπως η Angela Urquhart της εκδοτικής επιχείρησης Thistle Hill.
Επωφεληθήκαμε επιπλέον από τις υποδείξεις πολλών εκπαιδευτικών και μετεωρολόγων. Ο Mark Moede, του παραρτήματος της εθνικής μετεωρολογικής υπηρεσίας στο Σαν Ντιέγκο παρείχε πολύτιμες πληροφορίες για τις καθημερινές δραστηριότητες και υποχρεώσεις ενός μετεωρολόγου. Ευχαριστούμε θερμά τους ερευνητές και το προσωπικό υπηρεσιών και ινστιτούτων που δημιούργησαν πολλές από τις εικόνες και τις ταινίες που μπορείτε να βρείτε στο www.MyMeteorologyLab. com και πρόθυμα τις παραχώρησαν προς χρήση σε ένα εγχείρημα όπως αυτό. Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει στους: Κέντρο Διαστημικής Επιστήμης και Μηχανικής, Πανεπιστήμιο ΟυισκόνσινΜάντισον; Dr Richard Orvill, Πανεπιστήμιο Τέξας Α&M; Dr Gary Huffines, Πανεπιστήμιο Βόρειου Κολοράντο; Diana DeRubertis, Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϋ της Καλιφόρνια; και Paul Morin, Πανεπιστήμιο Μινεσότας.
Ιδιαίτερες ευχαριστίες θέλουμε να απευθύνουμε σε πολλούς συναδέλφους μας που αφιέρωσαν πολύτιμο χρόνο και ενέργεια για την προετοιμασία λεπτομερών σχολίων και διορθώσεων των κειμένων του βιβλίου. Πολλοί από αυτούς συνέχισαν την προσπάθεια για τη βελτίωση του βιβλίου μέχρι το τέλος. Ένας από αυτούς είναι ο Robert Rohli (Πανεπιστήμιο Λουιζιάνας) ο οποίος διάβασε προσεχτικά τα προσχέδια του κειμένου και διατύπωσε ορισμένες εξαιρετικές προτάσεις για την βελτίωσή του. Τέλος ευχαριστούμε για τις παρατηρήσεις τους που αφορούσαν σε αυτή και στην προηγούμενη έκδοση του βιβλίου τους καθηγητές: Rafique Ahmed, Πανεπιστήμιο Λα Κρος του Ουισκόνσιν Al Armendariz, Πανεπιστήμιο Southern Methodist David Barclay, SUNY Cortland
Greg Bierly, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Ιντιάνα
Mark Binkley, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Μισισίπι Gerald Brothen, EL Camino College
David P. Brown, Πανεπιστήμιο της Αριζόνα Adam W. Burnett, Πανεπιστήμιο Κολγκέιτ
Gregory Carbone, Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας R.E. Carlson, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Αϊόβα
Donna J. Charlevoix, Πανεπιστήμιο του Ιλινόι Ουρμπάνα-Σαμπέιν Christopher R. Church, Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι, Οχάιο
John H.E. Clark, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας Πενσυλβάνια Andrew Comrie, Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
William T. Corcoran, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Μιζούρι Eugene Cordero, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Σαν Χοσέ
Mario Daoust, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του νοτιοδυτικού Μιζούρι Arthur (Tim) Doggett, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Τέξας
Dennis M. Driscoll, Πανεπιστήμιο Τέξας A&M
Ted Eckmann, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Μπόουλινγκ Γκριν Neil I. Fox, Πανεπιστήμιο του Μιζούρι, Κολούμπια
Christopher M.Godfrey, Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα
Thomas Guinn, Αεροναυτικό Πανεπιστήμιο Έμπρυ Ριντλ Rex J. Hess, Πανεπιστήμιο της Γιούτα
Jay S. Hobgood, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Οχάιο
Edward J. Hopkins, Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον Scott A. Isard, Πανεπιστήμιο του Ιλινόι
Eric Johnson, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Ιλινόι Jon Kahl, Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μιλγουόκι Scott Kirsch, Πανεπιστήμιο του Μέμφις
Daniel James Leathers, Πανεπιστήμιο του Ντελαγουέαρ
Gong-Yuh Lin, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Καλιφόρνιας – Νόρθ Μπρίτζ Anthony Lupo, Πανεπιστήμιο του Μιζούρι
Jason Martinelli, Πανεπιστήμιο του Creighton
Deborah Metzel, Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στη Βοστώνη Thomas L. Mote, Πανεπιστήμιο της Γεωργίας
Gregory D. Nastrom, Κρατικό Πανεπιστήμιο του Σαιντ Κλάουντ Gerald R North, Πανεπιστήμιο Τέξας A&M
Jim Norwine Πανεπιστήμιο Τέξας A&M, Κίνκσβιλ
John E. Oliver, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Ιντιάνα Stephen Podewell, Πανεπιστήμιο Δυτικού Μίσιγκαν
David Privette, Central Piedmont Community College
Sarah Pryor, Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα, Μπλούμινγκτον
Azizur Rahman, Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, Κρόκστον
Robert V. Rohli, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Λουιζιάνας
Steven A. Rutledge, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας του Κολοράντο Arthur N. Samel, Πανεπιστήμιο του Μπόουλινγκ Γκριν Hans Peter Schmid, Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα
Justin Schoof, Πανεπιστήμιο Νότιου Ιλινόι στο Καρμποντέιλ Marshall Shepherd, Πανεπιστήμιο της Γεωργίας Brent Skeeter, Πανεπιστήμιο του Σαλίσμπερι
Stephen Stadler, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Οκλαχόμα S. Elwynn Taylor, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Αϊόβα Mingfang Ting, Πανεπιστήμιο του Ιλινόι
Graham Tobin, Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα
Paul E. Todunter, Πανεπιστήμιο της Βόρειας Ντακότα Liem Tran, Florida Atlantic University
Donna Tucker, Πανεπιστήμιο του Κάνσας
Barry Warmerdam, Kings River Community College Thompson Webb III, Πανεπιστήμιο Μπράουν
Jack Williams, Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον Thomas B. Williams, Πανεπιστήμιο του δυτικού Ιλινόι
Morton Wurtele, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας – Λος Άντζελες Douglas Yarger, Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Αϊόβα
Charlie Zender, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας – Ιρβάιν
Λίγα Λόγια για τους Συγγραφείς Ο Edward Aguado είναι καθηγητής Γεωγραφίας στο τμήμα Γεωγραφίας του Πανεπιστημίου της Πολιτείας του Σαν Ντιέγκο. Έλαβε το διδακτορικό του τίτλο από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον ενώ το πτυχίο (B.A.) και το μεταπτυχιακό του δίπλωμα (M.A.) από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας (UCLA). Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα εστιάζονται στην υδρολογία και τον υετό στους ορεινούς όγκους των δυτικών Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής. Διδάσκει εισαγωγή στην μετεωρολογία αλλά και μετεωρολογία προχωρημένου επιπέδου, κλιματολογία και φυσική γεωγραφία, ενώ συχνά ενεργεί ως σύμβουλος και πραγματογνώμων σε θέματα που αφορούν την μετεωρολογία και την κλιματολογία.
Ο Jim Burt είναι καθηγητής Γεωγραφίας του τμήματος Γεωγραφίας του Πανεπιστημίου Ουισκόνσιν-Μάντισον. Έλαβε το μεταπτυχιακό του δίπλωμα και το διδακτορικό του τίτλο από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας (UCLA). Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τη φυσική γεωγραφία, την κλιματολογία και την επιστήμη της γεωγραφικής πληροφορίας. Διδάσκει εισαγωγικά αλλά και προχωρημένου επιπέδου μαθήματα και στα τρία επιστημονικά πεδία.
xix
Συνοπτικά Περιεχόμενα Πρόλογος
xiv
ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ Ενέργεια και Μάζα
1 2 3 4
Σύνθεση και Δομή της Ατμόσφαιρας Ηλιακή Ακτινοβολία και οι Εποχές
Ισοζύγιο Ενέργειας και Θερμοκρασία Ατμοσφαιρική Πίεση και Άνεμος
2
30
92
xxvi
54
ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ Το Νερό στην Ατμόσφαιρα
5 Η Υγρασία στην Ατμόσφαιρα 122 6 Η Ανάπτυξη των Νεφών και οι Τύποι τους 7 Διεργασίες Υετού 188
120
158
ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ Διανομή και Κυκλοφορία του Αέρα
8 Ατμοσφαιρική Κυκλοφορία και Κατανομές της Πίεσης 9 Αέριες Μάζες και Μέτωπα 258 ΜΕΡΟΣ ΤΕΤΑΡΤΟ Διαταραχές
212
214
278
10 Κυκλώνες (Υφέσεις) Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 280 11 Κεραυνοί, Βροντές και Σίφωνες 306 12 Τροπικές Καταιγίδες και Τροπικοί Κυκλώνες 344 ΜΕΡΟΣ ΠΕΜΠΤΟ Ανθρώπινες Δραστηριότητες
13 Ανάλυση και Πρόγνωση Καιρού
380
14 Ανθρωπογενείς Επιδράσεις στην Ατμόσφαιρα
378
418
ΜΕΡΟΣ ΕΚΤΟ Παρόντα, Παρελθόντα και Μελλοντικά Κλίματα
15 Τα Κλίματα της Γης 440 16 Κλιματικές Αλλαγές: Παρελθόν και Μέλλον
464
ΜΕΡΟΣ ΕΒΔΟΜΟ Ειδικά Θέματα και Παραρτήματα
17 Ατμοσφαιρική Οπτική Παράρτημα 517 Γλωσσάρι 530
504
438
502
iii
Περιεχόμενα
MyMeteorologyLab Multimedia xii Πρόλογος xiv Λίγα Λόγια για τους Συγγραφείς xix Book, Media, and MyMeteorologyLab Walkthrough
Ενέργεια και Μάζα ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ
xxvi
xx
Μερικά Βασικά Στοιχεία του Καιρού 22 Ατμοσφαιρική Πίεση και Άνεμος 22 Καταγραφή της Πίεσης στους Χάρτες Καιρού 22 Σύνταξη Χάρτη Καιρού 23 Θερμοκρασία 23 Υγρασία 23 Μια Σύντομη Ιστορική Αναδρομή της Μετεωρολογίας 25 Σύνοψη 26 Ορολογία 27 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 27 Ερωτήσεις Κρίσεως 28 Ασκήσεις και Προβλήματα 28 Αριθμητικά Προβλήματα 28 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 28 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 29
2 Ηλιακή Ακτινοβολία και οι Εποχές
1 Σύνθεση και Δομή της Ατμόσφαιρας
2
Η Ατμόσφαιρα, ο Καιρός και το Κλίμα 4 1-1 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Χειμερινές Καταιγίδες και Αεροπορικά Ταξίδια 4 Το Πάχος της Ατμόσφαιρας 6 1-2 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Καιρικές Καταστροφές Αξίας Δισεκατομμυρίων Δολαρίων 8 Σύνθεση της Ατμόσφαιρας 9 Τα Αέρια Σταθερής Συγκέντρωσης 10 Τα Αέρια Μεταβλητής Συγκέντρωσης 10 1-3 Εστιάζω στο Περιβάλλον: Φωτοσύνθεση, Διαπνοή και Διοξείδιο του Άνθρακα 12 1-4 Εστιάζω στο Περιβάλλον: Η Ελάττωση του Στρώματος του Όζοντος 14 Αερολύματα 15 Κατακόρυφη Δομή της Ατμόσφαιρας 16 Πυκνότητα 16 Πίεση 17 Στρωματοποίηση της Ατμόσφαιρας με Βάση το Προφίλ της Θερμοκρασίας 18 Ένα Στρώμα με Ηλεκτρικές Ιδιότητες 21 1-5 Αρχές Φυσικής: Οι Τρεις Κλίμακες Θερμοκρασίας 20 Προέλευση και Εξέλιξη της Ατμόσφαιρας 21 Η Πρώτη Ατμόσφαιρα της Γης 21 Η Δεύτερη Ατμόσφαιρα της Γης 21 Η Εξέλιξη της Ατμόσφαιρας 22
30
Ενέργεια 32 Μορφές Ενέργειας 32 Μηχανισμοί Διάδοσης Ενέργειας 33 Χαρακτηριστικά της Ακτινοβολίας 35 Ποιότητα και Ποσότητα Ακτινοβολίας 35 Ένταση και Μήκη Κύματος Εκπεμπόμενης Ακτινοβολίας 36 2-1 Αρχές Φυσικής: Η Φύση της Ακτινοβολίας, Απορρόφηση και Εκπομπή 38 Η Ηλιακή Σταθερά 39 2-2 Αρχές Φυσικής: Ο Ήλιος 40 Που Οφείλονται οι Εποχές της Γης; 43 Η περιφορά και η περιστροφής της Γης 43 Αλλαγές στην Προσπίπτουσα Ενέργεια με το Γεωγραφικό Πλάτος 50 Σύνοψη 50 Ορολογία 51 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 51 Ερωτήσεις Κρίσεως 52 Ασκήσεις και Προβλήματα 52 Αριθμητικά Προβλήματα 53 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 53 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 53
3 Ισοζύγιο Ενέργειας και Θερμοκρασία
54
Η Επίδραση της Ατμόσφαιρας στην Εισερχόμενη Ηλιακή Ακτινοβολία 56 Απορρόφηση 56 Ανάκλαση και Σκέδαση 56 Διάδοση 60 Χωρική κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας 60 Η Πορεία της Ηλιακής Ακτινοβολίας 60 Μηχανισμοί Μεταφοράς Ενέργειας Μεταξύ Επιφάνειας και Ατμόσφαιρας 62 Ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ επιφάνειας και ατμόσφαιρας 62 v
vi
Περιεχόμενα
3-1 Αρχές Φυσικής: Επιλεκτική Απορρόφηση Ακτινοβολίας από τους Υδρατμούς και το Διοξείδιο του Άνθρακα 64 Αγωγή 65 Μεταφορά (Ανωμεταφορά) 65 Αισθητή Θερμότητα 66 Λανθάνουσα Θερμότητα 67 Καθαρή Ακτινοβολία και Πλανητική Θερμοκρασία 68 Μεταβολές Κατά Γεωγραφικό Πλάτος 68 Το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου 69 Η Πλανητική Κατανομή της Θερμοκρασίας 70 Παράγοντες που Επηρεάζουν τη Θερμοκρασία 70 Το Γεωγραφικό Πλάτος 70 Το Υψόμετρο 71 3-2 Αρχές Φυσικής: Το Θερμικό Ισοζύγιο της Γης 71 Συστήματα Ατμοσφαιρικής Κυκλοφορίας 73 Διαφορές Μεταξύ Ξηράς και Θάλασσας 73 Θερμά και Ψυχρά Θαλάσσια Ρεύματα 74 Τοπικές Συνθήκες 74 Ημερήσια και Ετήσια Πορεία Θερμοκρασίας 74 Θέρμανση Κατά τη Διάρκεια της Ημέρας και Ψύξη Κατά τη Διάρκεια της Νύχτας 76 Η Επίδραση της Νεφοκάλυψης και του Ανέμου 77 Η Ετήσια Πορεία της Θερμοκρασίας 77 Μέτρηση της Θερμοκρασίας 77 Μετεωρολογικός Κλωβός 79 Μέση Θερμοκρασία και Εύρος 80 Πλανητικές Ακραίες Τιμές 80 Μερικοί Χρήσιμοι Δείκτες Θερμοκρασίας 81 Αίσθηση Ψύχους 81 3-3 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Πρόσφατα Κύματα Καύσωνα 81 Βαθμοημέρες Θέρμανσης και Ψύξης 82 Βαθμοημέρες Ανάπτυξης (Ωρίμανσης) 83 Θερμοδυναμικά Διαγράμματα και Κατακόρυφη Κατανομή της Θερμοκρασίας 83 Παρατηρούμενη και Προβλεπόμενη Παγκόσμια Θέρμανση 86 Πρόσφατες Μεταβολές στη Θερμοκρασία 86 Μεταβολές στην Εμφάνιση Ακραίων Φαινομένων 86 Εκτιμώμενες Μεταβολές στη Θερμοκρασία 87 Ο Ρόλος των Ανθρώπινων Δραστηριοτήτων 88 Σύνοψη 88 Ορολογία 89 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 89 Ερωτήσεις Κρίσεως 90 Ασκήσεις και Προβλήματα 90 Αριθμητικά Προβλήματα 91 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 91 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 91
4 Ατμοσφαιρική Πίεση και Άνεμος
Η Κατανομή της Πίεσης στο Χώρο 101 Βαροβαθμίδα 101 Υδροστατική ισορροπία 102 4-3 Αρχές Φυσικής: Η Υδροστατική Εξίσωση 103 Οριζόντια Βαθμίδα Πίεσης στην Ανώτερη Ατμόσφαιρα 104 Οι Δυνάμεις που Επηρεάζουν την Διεύθυνση και την Ταχύτητα του Ανέμου 106 Η Δύναμη Coriolis 106 4-4 Αρχές Φυσικής: Η Δύναμη Coriolis 107 Τριβή 109 Ο Άνεμος στην Ανώτερη Ατμόσφαιρα 109 Άνεμος Βαροβαθμίδας 110 Άνεμος Βαροβαθμίδας Κυκλωνική και Αντικυκλωνική Ροή 111 Άνεμος Κοντά στην Επιφάνεια - Η Επίδραση της Τριβής 111 Αντικυκλώνες, Υφέσεις, Σφήνες (Εξάρσεις) Υψηλών Πιέσεων, Αυλώνες (Σκάφες) Χαμηλών Πιέσεων 112 Αντικυκλώνες 112 Κυκλώνες (Υφέσεις, Βαρομετρικά Χαμηλά) 112 Σφήνες (Εξάρσεις) Υψηλών Πιέσεων (Ridges) - Αυλώνες (Σκάφες) Χαμηλών Πιέσεων (Troughs) 113 Προσδιορισμός της Διεύθυνσης και της Ταχύτητας του Ανέμου 116 4-5 Εστιάζω την Αεροπλοΐα: Ισχυροί Άνεμοι και οι Καταστροφές στο Λιτλ Ροκ του Αρκάνσας 117 Σύνοψη 117 Ορολογία 117 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 118 Ερωτήσεις Κρίσεως 118 Ασκήσεις και Προβλήματα 118 Αριθμητικά Προβλήματα 119 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 119 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 119
Το Νερό στην Ατμόσφαιρα
120
ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ
92
Η Έννοια της Πίεσης 94 Κατακόρυφη και Οριζόντια Μεταβολή της Πίεσης 95 4-1 Αρχές Φυσικής: Ταχύτητα, Επιτάχυνση, Δύναμη και Πίεση 96 Η Καταστατική Εξίσωση 97 4-2 Αρχές Φυσικής: Μεταβολές στην Πυκνότητα 98 Μέτρηση Πίεσης 98 Υδραργυρικό Βαρόμετρο 98 Διόρθωση και Αναγωγή της Πίεσης 100 Μεταλλικό (Ανεροειδές ή Ξηρό) Βαρόμετρο 100
5 Η Υγρασία στην Ατμόσφαιρα
122
Ο Υδρολογικός Κύκλος 124 Αέρια και Υγρή Κατάσταση του Νερού 125 Εξάτμιση και Συμπύκνωση 125
Περιεχόμενα
Δείκτες Υγρασίας 126 Μερική Πίεση (ή τάση) Υδρατμών 126 Απόλυτη Υγρασία 127 Ειδική Υγρασία 128 Αναλογία Μίγματος 128 Σχετική Υγρασία 128 Σημείο Δρόσου (dew point) 130 5-1 Πρόγνωση Καιρού: Σημείο Δρόσου και Ελάχιστη Νυχτερινή Θερμοκρασία 131 Μέτρηση της Υγρασίας 132 Η Χωρική Κατανομή των Υδρατμών 135 5-2 Πρόγνωση Καιρού: Δορυφορικές Εικόνες στο Κανάλι των Υδρατμών και στο Υπέρυθρο 135 5-3 Πρόγνωση Καιρού: Κατακόρυφο Προφίλ της Υγρασίας 137 Διεργασίες που Οδηγούν στον Κορεσμό 138 Παράγοντες που Επηρεάζουν τον Κορεσμό 139 Η Επίδραση της Καμπυλότητας 139 Η Επίδραση του Διαλύματος 140 Πυρήνες Παγοποίησης 141 5-4 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Παγοποίηση 142 Ψύξη της Αέριας Μάζας Μέχρι το Σημείο Δρόσου ή το Σημείο Παγοποίησης 143 Διαβατικές Μεταβολές 143 Αδιαβατικές Μεταβολές 143 5-5 Αρχές Φυσικής: Η Μεταβαλλόμενη Τιμή της Κορεσμένης Αδιαβατικής Θερμοβαθμίδας 145 Κατακόρυφη Θερμοβαθμίδα 145 Μορφές Συμπυκνώσεων 146 Δρόσος 146 Πάχνη 146 Παγωμένη Δρόσος 147 Ομίχλη 147 Η Γεωγραφική Κατανομή της Ομίχλης 149 Σχηματισμός και Διάλυση των Νεφοσταγόνων 150 Υψηλή Υγρασία και Ανθρώπινη Δυσφορία 152 Ατμοσφαιρική Υγρασία και Κλιματική Αλλαγή 152 Σύνοψη 154 Ορολογία 154 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 155 Ερωτήσεις Κρίσεως 155 Ασκήσεις και Προβλήματα 156 Αριθμητικά Προβλήματα 156 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 157 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 157
6 Η Ανάπτυξη των Νεφών και οι Τύποι τους
158
Μηχανισμοί Ανύψωσης μιας Αέριας Μάζας 160 Ορογραφική Ανύψωση 160 Μετωπική Ανύψωση 161 Σύγκλιση 161 Τοπική Ανωμεταφορά 161 Κατακόρυφη Ισορροπία της Ατμόσφαιρας - Κατακόρυφη Θερμοβαθμίδα 163 Απόλυτα Ασταθής Ατμόσφαιρα 163 Απόλυτα Ευσταθής Ατμόσφαιρα 163 Ασταθής Ατμόσφαιρα υπό Όρους 164 6-1 Πρόγνωση Καιρού: Προσδιορισμός της Κατακόρυφης Ισορροπίας της Ατμοσφαιρικής με τη Βοήθεια Θερμοδυναμικών Διαγραμμάτων 166 Δυναμική Αστάθεια 167 Παράγοντες που Επηρεάζουν την Κατακόρυφη Θερμοβαθμίδα 167
vii
Θέρμανση ή Ψύξη της Κατώτερης Ατμόσφαιρας 167 Οριζόντια Μεταφορά Ψυχρού και Θερμού Αέρα σε Διάφορα Επίπεδα 168 6-2 Πρόγνωση Καιρού: Δυναμική Αστάθεια 168 Οριζόντια Μεταφορά Αέριας Μάζας Διαφορετικής Κατακόρυφης Θερμοβαθμίδας 169 Παράγοντες που Εμποδίζουν την Ανοδική Κίνηση 170 Στρώμα Ευσταθούς Αέρα 170 Εισχώρηση 170 Απόλυτα Ευσταθής Αέρας - Αναστροφή Θερμοκρασίας 171 6-3 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Αναστροφή Ακτινοβολίας και Ανθρώπινη Δραστηριότητα 171 Τύποι Νεφών 172 Ανώτερα Νέφη 174 Μέσα Νέφη 175 Κατώτερα (χαμηλά) Νέφη 176 Νέφη Κατακόρυφης Ανάπτυξης 177 6-4 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Αποφυγή Παγοποίησης στο Εξωτερικό των Αεροσκαφών από Διαφορετικούς Τύπους Νεφών 179 Ασυνήθιστα Νέφη 179 6-5 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Γιατί τα Νέφη Έχουν Σαφή και Καθορισμένα Όρια 181 Νεφοκάλυψη και Παρατηρήσεις 182 Επίγεια Παρατήρηση Νεφών 182 6-6 Αρχές Φυσικής: Η Εκπληκτική Σύσταση των Νεφών 183 Δορυφορική Παρατήρηση Νεφών 183 Σύνοψη 185 Ορολογία 185 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 186 Ερωτήσεις Κρίσεως 186 Ασκήσεις και Προβλήματα 186 Αριθμητικά Προβλήματα 187 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 187 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 187
7 Διεργασίες Υετού
188
Η Ανάπτυξη των Νεφοσταγόνων 190 7-1 Αρχές Φυσικής: Γιατί οι Νεφοσταγόνες δεν Πέφτουν; 191 Ανάπτυξη Μέσω Συμπύκνωσης 192 Ανάπτυξη σε Θερμά Νέφη 192 Ανάπτυξη σε Ψυχρά και Ψυχρής Κορυφής Νέφη 193 Κατανομή και Τύποι Υετού 195 Χιόνι 196 Βροχή 199 Πορώδης Παγοκρύσταλλος και Χαλάζι 200 Παγοσφαιρίδια 202 Πηγνύμενη Βροχή 203 7-2 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Η Επίδραση του Μεγέθους των Χαλαζόκοκκων στις Καταστροφές 203 Μετρώντας τον Υετό 204 Βροχόμετρα 204 Μέτρηση Χιονιού 206 Σπορά Νέφους 207 7-3 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: For Seeding ...???? 208 Σύνοψη 209 Ορολογία 209 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 209 Ερωτήσεις Κρίσεως 210 Ασκήσεις και Προβλήματα 210 Αριθμητικά Προβλήματα 210 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 211 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 211
viii
Περιεχόμενα
Διανομή και Κυκλοφορία του Αέρα ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ
212
Δεκαετής Κύμανση του Ειρηνικού 252 Αρκτική Κύμανση και Κύμανση του Βορείου Ατλαντικού 253 Σύνοψη 254 Ορολογία 254 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 255 Ερωτήσεις Κρίσεως 255 Ασκήσεις και Προβλήματα 256 Αριθμητικά Προβλήματα 256 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 256 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 257
9 Αέριες Μάζες και Μέτωπα
8 Ατμοσφαιρική Κυκλοφορία και Κατανομές της Πίεσης
214
Η Έννοια της Κλίμακας 216 Μοντέλο Μονής Κυψελίδας 217 Το Μοντέλο των Τριών Κυψελίδων 218 Η Κυψελίδα Χάντλεϊ 218 Η Κυψελίδα Φέρελ και η Πολική Κυψελίδα 219 Μοντέλο Τριών Κυψελίδων Εναντίον Πραγματικότητας: η Κατακλείδα 219 Ημιμόνιμες Κυψελίδες Πίεσης 220 8-1 Αρχές Φυσικής: Προβλήματα που Προκύπτουν με τη Χρήση του Μοντέλου της Μονής Κυψελίδας 220 Η Ανώτερη Τροπόσφαιρα 223 Οι Δυτικοί Άνεμοι στην Ανώτερη Ατμόσφαιρα 224 Πολικό Μέτωπο και Αεροχείμαρροι 225 Αυλώνες Χαμηλών Πιέσεων και Σφήνες Υψηλών Πιέσεων 226 Κύματα Rossby 227 8-2 Αρχές Φυσικής: Η Κίνηση των Κυμάτων Rossby 228 Οι Ωκεανοί 230 Ωκεάνια Ρεύματα 230 8-3 Αρχές Φυσικής: Το Πείραμα της Περιστρεφόμενης Δεξαμενής 230 Ανάβλυση 232 Κύρια Συστήματα Ανέμων 233 Μουσώνες 233 Άνεμοι Foehn, Chinook και Santa Ana 234 8-4 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Δασικές Πυρκαγιές 238 Καταβατικοί Άνεμοι 240 Θαλάσσια και Απόγειος Αύρα 240 Αύρες Ορέων και Κοιλάδων 242 Αλληλεπίδραση Μεταξύ Αέρα και Θάλασσας 242 El Niño, La Niña και Κυκλοφορία Walker 242 8-5 Αρχές Φυσικής: Τι Προκαλεί τα El Niño και τη Νότια Κύμανση; 246
258
Σχηματισμός των Αερίων Μαζών 260 Περιοχές Προέλευσης (Πηγή) 260 Ηπειρωτικές Πολικές (cP) και Ηπειρωτικές Αρκτικές (cA) Αέριες Μάζες 261 Πολικές Θαλάσσιες (mP) Αέριες Μάζες 263 Ηπειρωτικές Τροπικές (cT) Αέριες Μάζες 263 Θαλάσσιες Τροπικές (mT) Αέριες Μάζες 263 9-1 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Θαλάσσιες Αέριες Μάζες Εισβάλουν στην Ανατολική Β. Αμερική 264 Μέτωπα 265 9-2 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Πάιναπλ Εξπρές (Το Εξπρές του Ανανά) 265 Ψυχρά Μέτωπα 266 Θερμά Μέτωπα 268 Στάσιμα Μέτωπα 269 9-3 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Ένα Παράδειγμα Ψυχρού Μετώπου 270 Συνεσφιγμένα Μέτωπα 272 Γραμμές Ξηρού Αέρα 273 Σύνοψη 275 Ορολογία 275 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 276 Ερωτήσεις Κρίσεως 276 Ασκήσεις και Προβλήματα 276 Αριθμητικά Προβλήματα 276 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 277 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 277
Διαταραχές
ΜΕΡΟΣ ΤΕΤΑΡΤΟ
278
10 Κυκλώνες (Υφέσεις) Μέσων Γεωγραφικών Πλατών
280
Η Θεωρία του Πολικού Μετώπου 282
Περιεχόμενα
Ο Κύκλος Ζωής ενός Κυκλώνα Μέσων Πλατών 282 Κυκλογένεση 282 Το Στάδιο της Ωριμότητας 282 Σύσφιξη 284 Η Κίνηση της Ύφεσης 284 Διεργασίες στη Μέση και Ανώτερη Τροπόσφαιρα 286 Κύματα Rossby και Στροβιλισμός 286 Επιφανειακά Μέτωπα και Χάρτης Ανώτερης Τροπόσφαιρας 288 Ψυχρά Μέτωπα και Σχηματισμός Σκάφης Χαμηλών Πιέσεων στην Ανώτερη Τροπόσφαιρα 288 10-1 Αρχές Φυσικής: Ο Στροβιλισμός και η Διατήρηση των Κυμάτων Rossby 289 Αλληλεπίδραση Μεταξύ Επιφάνειας και Ανώτερων Στρωμάτων 292 10-2 Αρχές Φυσικής: Μια πιο Κοντινή Ματιά στην Σύγκλιση και την Απόκλιση 290 10-3 Πρόγνωση Καιρού: Μικρού Μήκους Κύματα στην Ανώτερη Ατμόσφαιρα και η Επίδρασή τους στην Επιφάνεια 292 Ένα Παράδειγμα Κυκλώνα Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 294 15 Απριλίου 294 16 Απριλίου 295 17 Απριλίου 296 18 Απριλίου 297 Μεγάλης Κλίμακας Ατμοσφαιρική Κυκλοφορία 298 Η Πηδαλιούχηση των Κυκλώνων των Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 298 Η Κίνηση των Κυκλώνων στην Επιφάνεια σε Σχέση με τα κύματα Rossby 299 Η Σύγχρονη Άποψη: Κυκλώνες Μέσων Πλατών και Ζώνες Μεταφοράς 299 Αντικυκλώνες 302 Κλιματική Αλλαγή και Κυκλώνες Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 302 Σύνοψη 302 Ορολογία 303 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 303 Ερωτήσεις Κρίσεως 304 Ασκήσεις και Προβλήματα 304 Αριθμητικά Προβλήματα 304 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 304 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 305
11 Κεραυνοί, Βροντές και Σίφωνες
306
Διεργασίες που Οδηγούν στην Εκδήλωση Κεραυνών 308 Ηλέκτριση του Νέφους 308 11-1 Αρχές Φυσικής: Ηλεκτρισμός στην Ατμόσφαιρα 309 Εκφορτίσεις Διαφυγής 309 Οδηγοί, Κεραυνοί και Λάμψεις 309 Τύποι Κεραυνών 310 11-2 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Μια Προσωπική Εμπειρία από Σφαιρικό Κεραυνό 311 Βροντές 312 Προστασία από τις Ηλεκτρικές Εκκενώσεις 312 11-3 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Κεραυνοί και Αεροσκάφη 313 Καταιγίδες: Αέριας Μάζας, Πολυκυτταρική και Υπερκυτταρική 314 Καταιγίδες Αέριας Μάζας 314 Πολυκυτταρική και Υπερκυτταρική Καταιγίδα 315 Ριπαίοι Άνεμοι Λόγω Καταιγίδων, Άνεμοι Derechos, Καθοδικά Ρεύματα και Κονιορτοθύελλες Haboobs 319
ix
11-4 Πρόγνωση Καιρού: Ραντάρ Doppler 320 11-5 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Καθοδικά Ρεύματα 323 Γεωγραφική και Χρονική Κατανομή Καταιγίδων 324 Σίφωνες (ανεμοστρόβιλοι) 326 Χαρακτηριστικά των Σιφώνων και Διαστάσεις 326 Σχηματισμός Σιφώνων 326 Τόπος και Χρόνος Σχηματισμού των Σιφώνων 330 Τάσεις στη Συχνότητα Εκδήλωσης των Σιφώνων στις Η.Π.Α. 331 Καταστροφές 332 Θνησιμότητα Εξαιτίας των Σιφώνων 334 11-6 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Οι Σίφωνες του Έτους 2011 334 Έκτακτα Δελτία Καιρού 337 Δελτίο Πρόγνωσης Καταιγίδων 338 Ξέσπασμα Σιφώνων 338 Σίφωνας Θαλάσσης 339 Σύνοψη 340 Ορολογία 341 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 341 Ερωτήσεις Κρίσεως 342 Ασκήσεις και Προβλήματα 342 Αριθμητικά Προβλήματα 342 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 342 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 343
12 Τροπικές Καταιγίδες
και Τροπικοί Κυκλώνες
344
Οι Τροπικοί Κυκλώνες ανά τον Κόσμο: Το Σκηνικό στους Τροπικούς 346 Τα Χαρακτηριστικά των Τροπικών Κυκλώνων 347 Η Δομή των Τροπικών Κυκλώνων 347 Ο Οφθαλμός και το Τείχος του Οφθαλμού 349 Τα Στάδια Σχηματισμού των Τροπικών Κυκλώνων 350 Τροπικές Διαταραχές 352 Τροπικές Υφέσεις και Τροπικές Καταιγίδες 353 Τροπικοί Κυκλώνες 353 Αναγκαίες Συνθήκες για το Σχηματισμό Τροπικού Κυκλώνα 353 Κίνηση και Διάλυση των Τροπικών Κυκλώνων 354 Διαδρομές των Τροπικών Κυκλώνων 354 12-1 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Ονοματολογία των Τροπικών Κυκλώνων 354 Επακόλουθα της Εισχώρησης στην Ξηρά 357 Οι Καταστροφές και τα Θανατηφόρα Δυστυχήματα από τους Τροπικούς Κυκλώνες 357 Ο Άνεμος 357 Ισχυρή Βροχόπτωση 361 12-2 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: 2004 και 2005: Δύο Ιστορικές Περίοδοι Τροπικών Κυκλώνων 358 Ανεμοστρόβιλοι (ή Σίφωνες) 362 Φουσκοθαλασσιά 362 12-3 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Τροπικός Κυκλώνας Katrina 364 Προγνώσεις Τροπικών Κυκλώνων και Οδηγίες 366 Προειδοποιήσεις Πιθανού Πλήγματος και Προειδοποιήσεις Πλήγματος Τροπικού Κυκλώνα 368 Κλίμακα Έντασης Τροπικών Κυκλώνων 370 Πρόσφατες (και Μελλοντικές;) Τάσεις της Δραστηριότητας των Τροπικών Κυκλώνων 370
x
Περιεχόμενα
12-4 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Ο Τροπικός Κυκλώνας του Galveston το 1900 371 12-5 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Πρόσφατοι Φονικοί Κυκλώνες 373 Σύνοψη 375 Ορολογία 375 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 375 Ερωτήσεις Κρίσεως 376 Ασκήσεις και Προβλήματα 376 Αριθμητικά Προβλήματα 376 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 377 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 377
Ανθρώπινες Δραστηριότητες ΜΕΡΟΣ ΠΕΜΠΤΟ
13 Ανάλυση και Πρόγνωση Καιρού
378
380
Πρόγνωση Καιρού – Τέχνη και Επιστήμη Ταυτόχρονα 382 Για ποιους Λόγους η Πρόγνωση του Καιρού δεν Μπορεί να Είναι Πάντα Ακριβής; 386 Μέθοδοι Πρόγνωσης 387 Τα Είδη των Προγνώσεων 388 Αποτίμηση των Προγνώσεων 388 Συλλογή και Διάδοση Δεδομένων 389 13-1 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Ο Εκσυγχρονισμός της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας 390 Διαδικασίες και Προϊόντα Πρόγνωσης 391 Οι Φάσεις της Αριθμητικής Πρόγνωσης 392 Μεσοπρόθεσμες Προγνώσεις 394 Μακροπρόθεσμες και Εποχικές Προγνώσεις 396 Χάρτες Επιφανείας 398 13-2 Εστιάζω στην Αεροπλοΐα: Εξειδικευμένες Προγνώσεις και Παρατηρήσεις για Πιλότους 399 Χάρτες Ανώτερης Ατμόσφαιρας 400 Δορυφορικές Εικόνες 405 Εικόνες Ραντάρ Καιρού 406 Θερμοδυναμικά Διαγράμματα 407 Δείκτης Ανύψωσης (Lifted Index) 408 Δείκτης Κ (K-Index) 408 13-3 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Δελτία Καιρού Τηλεοπτικών Σταθμών 409 Σύνοψη 410 Ορολογία 410 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 411 Ερωτήσεις Κρίσεως 411 Ασκήσεις και
Προβλήματα 411 Αριθμητικά Προβλήματα 412 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 412 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 412 Παράρτημα: Αριθμητικά Μοντέλα Πρόγνωσης 413 Κύρια Χαρακτηριστικά των Αριθμητικών Μοντέλων Πρόγνωσης 413 Χρησιμοποιούμενες Κλίμακες 413 Αναπαράσταση στο Οριζόντιο Επίπεδο 414 Διεργασίες 414 Μέτρα Ακρίβειας και Επίδοσης της Πρόγνωσης 415
14 Ανθρωπογενείς Επιδράσεις στην Ατμόσφαιρα
418
Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 420 Αιωρούμενα Σωματίδια 420 Οξείδια του Άνθρακα 421 14-1 Εστιάζω στα Ακραία Καιρικά Φαινόμενα: Σοβαρά Επεισόδια Ρύπανσης 422 Ενώσεις του Θείου 423 Οξείδια του Αζώτου (NOx) 424 Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (Υδρογονάνθρακες) 425 Το Φωτοχημικό Νέφος 425 14-2 Εστιάζοντας στο Περιβάλλον: Η Αντιμετώπιση της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης 426 Δείκτης Ποιότητας Αέρα 426 Οι Ατμοσφαιρικές Συνθήκες και η Ρύπανση του Αέρα 428 Η επίδραση του Ανέμου στην Οριζόντια Μεταφορά 428 Η Επίδραση της Ατμοσφαιρικής Ισορροπίας 428 Αστικές Θερμικές νησίδες 430 14-3 Εστιάζοντας στο Περιβάλλον: Το Νέφος στη Νότια Καλιφόρνια 430 Οι Επιπτώσεις της Ακτινοβολίας 432 Οι Διαφορές στην Αποθήκευση Θερμότητας 433 Διάδοση Αισθητής και Λανθάνουσας Θερμότητας 434 Σύνοψη 434 Ορολογία 435 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 435 Ερωτήσεις Κρίσεως 436 Ασκήσεις και Προβλήματα 436 Αριθμητικά Προβλήματα 436 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 436 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 437
Παρόντα, Παρελθόντα και Μελλοντικά Κλίματα 438 ΜΕΡΟΣ ΕΚΤΟ
Περιεχόμενα
15 Τα Κλίματα της Γης
440
Κλίμα και Ρυθμιστικοί Παράγοντες 442 Το Σύστημα Köppen 443 Τροπικά Κλίματα 445 Τροπικό Υγρό (Af) 447 Τροπικό Μουσωνικό (Am) 447 Τροπικό Σαβάνας (Aw) 448 15-1 Θέματα με Ειδικό Ενδιαφέρον: Τα Διαφορετικά Συστήματα Ταξινόμησης του Κλίματος για Διαφορετικούς Σκοπούς 444 Ξηρά Κλίματα 449 Υποτροπικά ερημικά (BWh) 450 Υποτροπικές Στέπες (BSh) 451 Στέπα των Μέσων Γεωγραφικών Πλατών (BSk) 453 Ήπια Κλίματα των Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 453 Μεσογειακό (Csa, Csb) 454 Υγρό Υποτροπικό (Cfa, Cwa) 455 Θαλάσσιο Δυτικών Ακτών (Cfb, Cfc) 456 Δριμέα Κλίματα των Μέσων Γεωγραφικών Πλατών 457 Υγρό Ηπειρωτικό (Dfa, Dfb, Dwa, Dwb) 457 Υποαρκτικό (Dfc, Dwd, Dwc, Dwd) 457 Πολικά Κλίματα 458 Τούντρα (ET) 458 Κλίμα Πολικών Πάγων (EF) 459 Κλίματα των Ορέων (H) 460 Σύνοψη 461 Ορολογία 461 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 461 Ερωτήσεις Κρίσεως 462 Ασκήσεις και Προβλήματα 462 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 462 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 463
xi
16-3 Εστιάζοντας στο Περιβάλλον: Μεταβολές στο Καθεστώς της Βλάστησης και Παγκόσμια Κλιματική Αλλαγή 495 Μοντέλα Γενικής Κυκλοφορίας 495 Εντοπίζοντας τις Αιτίες της Κλιματικής Αλλαγής 495 Προβλέποντας την Κλιματική Αλλαγή 497 Σύνοψη 498 Ορολογία 499 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 499 Ερωτήσεις Κρίσεως 500 Ασκήσεις και Προβλήματα 500 Αριθμητικά Προβλήματα 500 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 500 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 501
Ειδικά Θέματα και Παραρτήματα 502 ΜΕΡΟΣ ΕΒΔΟΜΟ
16 Κλιματικές Αλλαγές: Παρελθόν και Μέλλον
464
Ορίζοντας την Κλιματική Αλλαγή 466 16-1 Αρχές Φυσικής: Αποδίδοντας Ευθύνες στην Κλιματική Αλλαγή 468 Μέθοδοι για τον Καθορισμό των Κλιμάτων του Παρελθόντος 468 Ωκεάνια Ιζήματα 468 Στήλες Πάγου 469 Γεωμορφολογικά Παλαιοκλιματικά Στοιχεία 469 Η Βλάστηση στο Παρελθόν 471 Χρονικές και Χωρικές Κλίμακες της Κλιματικής Αλλαγής 472 Κλίματα του Παρελθόντος 472 Θερμά Διαστήματα και Εποχές Παγετώνων 472 Η Τρέχουσα Εποχή των Παγετώνων 475 Το τελευταίο Μέγιστο Παγετώνων 475 Η Ολόκαινος 477 Ο Τελευταίος Αιώνας 478 16-2 Εστιάζοντας στο Περιβάλλον: Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή 479 Μεταβολές σε Χαρακτηριστικές Χρονικές Κλίμακες 480 Παράγοντες που Εμπλέκονται στην Κλιματική Αλλαγή 482 Μεταβολές στην Ηλιακή Ακτινοβολία 482 Αλλαγές στην Τροχιά της Γης 483 Μεταβολές στην Κατανομή Ξηράς - Θάλασσας και στα Χαρακτηριστικά της Επιφάνειας 484 Μεταβολές στην Ατμοσφαιρική Θόλωση 485 Μεταβολές στα Αέρια Απορρόφησης Ακτινοβολίας 487 Μηχανισμοί Ανάδρασης 490
17 Ατμοσφαιρική Οπτική
504
Φαινόμενα σε Διαυγή Ατμόσφαιρα 506 Η Διάθλαση και η Δύση ή η Ανατολή του Ήλιου 506 Αντικατοπτρισμοί 506 Οπτική των Νεφών και του Υετού 509 Τα Ουράνια Τόξα 509 Άλω, Παρήλια και Ηλιακές Στήλες 510 Στέμμα και Αίγλη 511 Σύνοψη 513 Ορολογία 513 Ερωτήσεις Ανασκόπησης 513 Ερωτήσεις Κρίσεως 514 Ασκήσεις και Προβλήματα 514 Χρήσιμες Ιστοσελίδες 514 Το Μετεωρολογικό μου Εργαστήριο 515
Παράρτημα Α
Μονάδες Μέτρησης και Μετατροπές 517
Παράρτημα Β
Η Τυπική Ατμόσφαιρα 518
Παράρτημα Γ
Σύμβολα Χάρτη Καιρού 519
Παράρτημα Δ
Ακραία καιρικά Φαινόμενα 523
Γλωσσάρι 530 Ευρετήριο Όρων 542