Czy wilgotność wpływa na klimat?

Klimat odnosi się do długotrwałych zjawisk pogodowych związanych z regionem. Obejmuje średnią temperaturę, rodzaj i częstotliwość opadów oraz oczekiwany zakres zmienności pogody. Wilgotność jest zarówno składnikiem klimatu, jak i działaniem łagodzącym klimat. Na przykład tropikalny las deszczowy ma klimat podyktowany stosunkowo stałą ekspozycją na światło słoneczne przez cały czas rok, ale duże opady spowodowane wysokimi średnimi temperaturami są tak samo częścią tropików klimat. Tak więc oddzielenie wilgoci od klimatu nie jest proste, ale nadal możliwe jest zidentyfikowanie niektórych klimatologicznych skutków poziomów wilgotności.

Wilgotność ma duży wpływ na określenie klimatu, ale nie kontroluje wszystkiego. Ponieważ energia słoneczna wpływa na pogodę na Ziemi, można by oczekiwać, że lokalizacje na tej samej szerokości geograficznej, w których występuje identyczna ekspozycja na słońce, będą miały identyczny klimat. Widać to w średnich temperaturach, na przykład w Minneapolis i Bukareszcie, które znajdują się na około 44,5 stopnia na północ. Minneapolis ma średnią temperaturę około 7 stopni Celsjusza (44 stopnie Fahrenheita), podczas gdy średnia w Bukareszcie to 11 stopni Celsjusza (51 stopni Fahrenheita). Ale Mount Everest i Sahara również znajdują się na tej samej szerokości geograficznej, ale mają bardzo różne klimaty. Znaczna część wynika z różnicy wysokości. Ale nawet miejsca na tej samej szerokości geograficznej i wysokości mogą mieć zupełnie inny klimat, a największym dodatkowym czynnikiem jest wilgotność.

Powietrze jest pełne energii. Nawet w nieruchomym powietrzu cząsteczki nieustannie strzelają, wpadając na siebie. Chociaż trochę oszukuje, możesz myśleć, że energia powietrza jest reprezentowana przez jego temperaturę – im cieplejsze powietrze, tym więcej energii ma w sobie. Kiedy para wodna zostanie wrzucona do sytuacji, nagle sytuacja się trochę komplikuje. W „normalnych” temperaturach woda może istnieć jako stały lód, woda w stanie ciekłym i gazowa para wodna – nie tylko może istnieć tak, jak wszystkie trzy w tym samym miejscu, ale zwykle. Możesz to zobaczyć, obserwując uważnie szklankę lodowatej wody. Mimo że woda jest chłodzona przez lód, niektóre cząsteczki mają wystarczająco dużo energii, aby uciec z fazy ciekłej i unieść się z powierzchni jako „mgła”. Tymczasem niektóre cząsteczki pary wodnej już w powietrzu uderzają w zimne boki szkła i skraplają się z powrotem w ciecz woda. W każdym środowisku woda poszukuje równowagi między stanem stałym, ciekłym i gazowym.

Powodem, dla którego wilgotność – będąca miarą pary wodnej zawieszonej w powietrzu – jest tak ważnym czynnikiem w pogodzie i klimacie, jest to, że woda zawiera dodatkową energię w codziennych temperaturach. Woda nieustannie przekształca się w swoich trzech formach, ale każda przemiana zużywa lub uwalnia energię. Innymi słowy, para wodna w temperaturze pokojowej różni się od wody w stanie ciekłym o tej samej temperaturze, ponieważ uzyskała dodatkową energię. Chociaż temperatura jest taka sama, para ma więcej energii, ponieważ przekształciła się z cieczy w gaz. W kręgach meteorologicznych ta energia nazywana jest „ciepłem utajonym”. Oznacza to, że masa ciepłego, suchego powietrza zawiera znacznie mniej energii niż masa wilgotnego powietrza o tej samej temperaturze. Ponieważ klimat i pogoda są funkcjami energii, wilgotność jest krytycznym czynnikiem klimatu.

Praktycznie cała energia napędzająca klimat Ziemi pochodzi ze słońca. Energia słoneczna ogrzewa powietrze i – co ważniejsze – wodę. Woda oceaniczna w tropikach jest znacznie cieplejsza niż woda na biegunach, ale woda nie siedzi tylko w jednym miejscu. Różnice gęstości wody i powietrza, wraz z ruchem obrotowym Ziemi, napędzają prądy zarówno w powietrzu, jak iw wodzie. Prądy te rozprowadzają energię wokół Ziemi, a dystrybucja energii napędza klimat. Ulewne deszcze są bardzo widocznym przejawem tych prądów. Powietrze nad ciepłymi wodami oceanicznymi zawiera stosunkowo wysoki procent pary wodnej. Kiedy powietrze przemieszcza się w zimniejsze regiony, równowaga między trzema fazami wody zmienia się – pochylając się bardziej w kierunku cieczy niż w fazie gazowej. Oznacza to, że para wodna kondensuje i spada deszcz. Najbardziej widocznym przejawem wilgoci jest deszcz.

Ponieważ woda przenosi ciepło utajone, łagodzi wahania temperatury. Na przykład w letniej wilgotności powietrza na Środkowym Zachodzie powietrze ochładza się w nocy. Z kolei zmienia się równowaga ciekłej wody i pary wodnej, przez co część wody ulega kondensacji. Ale kiedy woda skrapla się, oddaje swoje utajone ciepło do otaczającego ją powietrza - faktycznie ogrzewa powietrze, nawet gdy brak światła słonecznego chłodzi powietrze. Kiedy słońce wschodzi, proces się odwraca. Światło słoneczne ogrzewa powietrze, prowadząc do odparowania ciekłej wody do pary wodnej. Ale to wymaga dodatkowej energii -- energii, która w przeciwnym razie zostałaby wykorzystana do ogrzewania ziemi i powietrza -- więc temperatura nie rośnie tak szybko. Tak więc Chicago - tuż nad jeziorem Michigan - nie widzi nawet dziennych wahań temperatur, które obserwuje się w Phoenix - pośrodku suchej pustyni.