CLIMATOLOGY :FACTORS AND ELEMENTS

ROHIT KUMARASSSISTANT PROFESSOR

MBS SPA 2015

CLIMATE

• From Greek word ‘klima’, it refers to ‘region with certain conditions of temperature, dryness, wind, light, etc.

• An integration in time of the physical states of the atmospheric environment characteristic of certain geographic conditions.

• Weather is the momentary state of the atmospheric environment at certain location.

FACTORS AFFECTING CLIMATEThese are the factors affecting climate on the global scale.

Intensity: (Physics term): Power transferred per unit area

SOLAR RADIATION QUALITY

The earth receives almost all its energy from sun.The spectrum extends from 290 to 2300 nm.• UV: 290‐380 nm• Visible light: 380nm (violet) to 700nm (red)• Infra red: 700‐2300nm  General guidance of solar illumination: 100 lumens/watt (Intensity of 100 lux for W/sq.m)

SOLAR RADIATION quality & quantity

General guidance of solar illumination: 100 lumens/watt.This would give an illumination of 100 lux for 1 W/sq.m or 100,000 lux per kW/sq.m.QUANTITY: 1395 W/sq.m is the intensity of solar radiation reaching upper surface of atmosphere.Variation: +‐2% due to sun output

+‐3.5% due to change in earth‐sun distance.

Tilt of earth’s axis

Tilt of earth’s axis

• Earth rotates around its own axis in 24 hours.• The axis(Line joining N & S pole) is tilted at 66.5 deg. to the plane of its elliptical orbit.

• Maximum intensity is received between 23.5 deg. N and 23.5 deg. S.

• On June 21, areas along 23.5 deg. N are normal to sun’s rays‐ Longest day. (Summer solstice)

• December 21 (Winter solstice)• Equinox on 21 March and 23 September.

Radiation at the earth’s surface

• The earth‐sun relationship affects the amount of radiations received at a particular point on the earth’s surface in 3 ways:– Atmospheric depletion: Absorption of radiation by ozone, vapours and dust particles in atmosphere. (A factor of 0.2 to 0.7)

– Duration of sunshine: Length of daylight period.– Cosine Law

Radiation at the earth’s surface

Solar altitude angle and Intensity

Radiation a the earth’s surface

• Cosine Law: – The same amount of solar radiation can be distributed over a larger area.

– “The intensity on a tilted surface equals the normal intensity times the cosine of angle of incidence.”

The earth’s thermal balance

• The total amount of heat absorbed by the earth each year is balanced by corresponding heat loss.– Long‐wave radiation to cold, outer space (84% absorbed by atmosphere, 16% escapes to space)

– By evaporation.– By convection: Air heated by contact with the warm earth surface becomes lighter and rises to upper atmosphere where it dissipates its heat to space.

The earth’s thermal balance

The earth’s thermal balance

Winds: Thermal forces

•

Winds: Thermal forces

1. Winds are convection currents in the atmosphere that tend to even the differential heating of various zones.

2. Trade winds (0‐30 deg.): Winds blowing to direction opposite of earth’s rotation. The slippage at the boundary of earth surface and the atmosphere is caused by Coriolis force. 

3. Westerlies (30‐60 deg.): The law of conservation of angular momentum is the cause. 

TOPOGRAPHY

The force, direction and moisture content of air flows are strongly influenced by topography.

1. The influence of altitude (hill station).2. The effect of sea to coastal areas.3. Leeward and Windward side of a hill.

MAJOR CLIMATIC ZONES (WORLD)

Tropical zone: it lies between tropic of cancer at 23 .5˚S. Since direct ray of sun fall through out year in this zone.

Sub tropical zone: South temperate zone lies between tropic of Capricorn and 

Antarctic circle. North temperate zone lies between tropic of cancer and arctic 

circle.

Polar zone

South polar zone lies between Antarctica circle and south  pole.

North polar zone lies between arctic circle and north pole.

Day and night are of six months here.

ELEMENTS OF CLIMATE

• Temperature• Humidity• Precipitation• Sky conditions (presence or absence of clouds)

• Solar radiation• Wind • Vegetation

CLIMATE OF INDIAIndia is divided into 5 major climatic zones:

• Hot and dry climate

• warm and humid climate

• Composite climate

• Moderate climate

• Cold and dry climate

BIBLIOGRAPHY

• Koenigsberger, O. H., Manual of Tropical Housing and building, Orient Longman private limited, 1973.