ветер

Суточный ход ветра

В слое трения обнаруживается суточный ход скорости ветра, часто хорошо заметный не только при осреднении дан­ных наблюдений, но и в отдельные дни. У земной поверхности над сушей максимум скорости ветра наблюдается около 14 ча­сов, минимум — ночью или утром. Начиная примерно с высоты 500 м суточный ход обратный, с максимумом ночью и миниму­мом днем.

Амплитуда суточного хода скорости ветра над сушей — по­рядка половины средней суточной величины скорости. Особенно велика она летом в ясную погоду.

Над морем суточный ход скорости ветра незначителен. Ко­нечно, суточный ход часто перекрывается непериодическими из­менениями ветра, связанными с циклонической деятельностью.


Термический ветер

Геострофический или градиентный ветер направлен, как мы уже знаем, по изобарам. Приблизительно по изобарам направ­лен и действительный ветер в свободной атмосфере.

Но если с высотой меняется направление изобар, то вместе с ним должно меняться направление ветра. Равным образом и скорость ветра будет меняться с высотой в зависимости от из­менения величины барического градиента.

Нам уже известно, что бариче­ский градиент получает с высотой дополнительную составляю­щую, направленную по температурному градиенту и пропорцио­нальную ему, а также и приросту высоты. Следовательно, и градиентный ветер получает с высотой дополнительную состав­ляющую скорости, направленную по изотерме (имеется в виду средняя изотерма всего рассматриваемого слоя атмосферы).


Градиентный ветер

Если движение воздуха происходит без действия силы тре­ния, но криволинейно, то это значит, что, кроме силы градиента и отклоняющей силы вращения Земли, появляется еще центробежная сила, выражающаяся как С = V2/r, где Vскорость, a rрадиус кривизны траектории движущегося воздуха. Направлена центробежная сила по радиусу кривизны траектории наружу, в сторону выпуклости траектории.

Тогда в случае равномерного движения должны уравнове­шиваться уже три силы, действующие на воздух, — градиента, отклоняющая и центробежная.


Отклоняющая сила вращения Земли

Мы уже знаем, что под ветром имеется в виду движение воздуха относительно земной поверхности, т. е. относительно системы координат, вращающейся вместе с Землей. В механике доказывается, что при движении любого тела во вращающейся системе координат возникает отклонение от первоначального направления движения относительно этой системы. Иными сло­вами, тело, движущееся во вращающейся системе координат, получает относительно этой системы так называемое поворотное ускорение, или ускорение Кориолиса, направленное под прямым углом к скорости. Таким образом, поворотное ускорение не ме­няет величину скорости, а только меняет направление движения.

Будем под вращающейся системой координат разуметь по­верхность вращающейся Земли, а под телом — воздух. На вра­щающейся Земле поворотное ускорение (здесь и дальше речь идет о его горизонтальной составляющей) направлено в север­ном полушарии вправо от скорости, в южном — влево.


Влияние препятствий на ветер

Всякое препятствие, стоящее на пути ветра, будет как-то на него влиять, возмущать поле ветра. Такие препятствия могут быть и крупномасштабными, как горные хребты, и мелкомас­штабными, как здания, деревья, лесные полосы и т. д. Прежде всего препятствие отклоняет воздушное течение: оно должно либо обтекать препятствие с боков, либо перетекать через него сверху. При этом горизонтальное обтекание происходит в боль­шей степени. Перетекание происходит тем легче, чем неустойчи­вее стратификация воздуха, т. е. чем больше вертикальные градиенты температуры в атмо­сфере. Перетекание воздуха через препятствия приводит к очень важным следствиям, таким, как увеличение об­лаков и осадков на навет­ренном склоне горы при восходящем движении воз­духа и, наоборот, рассеяние облачности на подветренном склоне при нисходящем дви­жении.


Порывистость ветра

Ветер постоянно и быстро меняется по скорости и направ­лению, колеблясь около каких-то средних величин. Причиной этих колебаний (пульсаций, или флуктуации) ветра является турбулентность, о которой говорилось в главе второй. Колеба­ния эти можно регистрировать чувствительными самопишущими приборами. Ветер, обладающий резко выраженными колеба­ниями скорости и направления, называют порывистым. При осо­бенно сильной порывистости говорят о шквалистом ветре.

При обычных станционных наблюдениях над ветром опре­деляют среднее (сглаженное) направление и среднюю его ско­рость за промежуток времени порядка нескольких минут. При наблюдениях по флюгеру Вильда наблюдатель должен в тече­ние двух минут следить за колебаниями флюгарки и в течение двух минут за колебаниями доски Вильда, а в результате опре­делить среднее (сглаженное) направление и среднюю (сглажен­ную) скорость за это время. Чашечный анемометр дает возмож­ность определить среднюю скорость ветра за любой конечный промежуток времени.


.

Скорость ветра

Как нам уже известно из главы второй, ветром называют движение воздуха относительно земной поверхности, причем, как правило, имеется в виду горизонтальная составляющая этого движения. Однако иногда говорят о восходящем или о нисходя­щем ветре, учитывая также и вертикальную составляющую. Ветер характеризуется вектором скорости. На практике под скоростью ветра подразумевается только числовая величина ско­рости; именно ее мы будем в дальнейшем называть скоростью ветра, а направление вектора скорости — направлением ветра.

Скорость ветра выражается в метрах в секунду, в километрах в час (в особенности при обслуживании авиации) и в узлах (в морских милях в час). Чтобы перевести скорость из метров в секунду в узлы, достаточно умножить число метров в секунду на 2.


Ветер и турбулентность

В зависимости от распределения атмосферного давления воздух постоянно перемещается в горизонтальном направлении. Это горизонтальное перемещение называется ветром. Скорость и направление ветра все время меняются. Средние скорости ветра у земной поверхности близки к 5—10 м/сек. Но иногда, в сильных атмосферных вихрях, скорости ветра у земной по­верхности могут достигать и превышать 50 м/сек. В высоких

слоях атмосферы, в так называемых струйных течениях, регу­лярно наблюдаются скорости ветра до 100 м/сек и более.

К горизонтальному переносу воздуха присоединяются и вер­тикальные составляющие. Они обычно малы по сравнению с го­ризонтальным переносом, порядка сантиметров или десятых до­лей сантиметра в секунду. Только в особых условиях, при так называемой конвекции (см. ниже), в небольших участках атмо­сферы вертикальные составляющие скорости движения воздуха могут достигать нескольких метров в секунду.


Сторінки