Ветер и его характеристики

Неравномерное распределение давления у земной поверхности вызывает перемещение воздуха. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер все­гда дует из области повышенного давления в область пониженного давления. Как всякое

движение, ветер имеет две характеристики: скорость и направление.

Скорость ветра — количество метров, проходимое воздухом в секунду (м/с). На ме­теорологических станциях ее определяют флю­гером Вильда и анеморумбометром (греч. апетоs — ветер), в полевых условиях — ане­мометрами различной конструкции. Иногда скорость ветра, т. е. его силу, оценивают ви­зуально в баллах (по двенадцатибалльной шка­ле Бофорта), указывая название ветра.

На скорость ветра влияет разница в дав­лении, трение и плотность воздуха. Разность давления определяется горизонтальным ба­рическим градиентом. Это изменение давле­ния по нормали (т. е. перпендикулярно) к изо­баре в сторону уменьшающегося давления на единицу расстояния — длину 1° меридиана или 100 км. Чем больше разница в давлении, т. е. горизонтальный барический градиент, тем сильнее ветер. Трение уменьшает скорость ве­тра, поэтому с увеличением высоты над зем­ной поверхностью ветер сильнее. На высоте ветер усиливается и из-за меньшей там плот­ности воздуха. Это особенно ощущается в го­рах, на их вершинах или перевалах, где со­здаются условия аэродинамической трубы. Скорость ветра учитывается в повседневной жизни, особенно при строительстве высотных сооружений, например телебашен, труб и пр.

Направление ветра определяется по той стороне горизонта, откуда дует ветер. Оно обычно определяется по 16 румбам: северный, северо-северо-восточный, северо-восточный и т. д. Для более точного определения направ­ления ветра указывают азимут — угол, от­считываемый от точки севера до вектора ско­рости по часовой стрелке от 0° до 360°. На­правление ветра зависит от направления горизонтального барического градиента, откло­няющего действия вращения Земли, и от тре­ния. Ветер всегда направлен по нормали к изобаре в сторону убывающего давления. Но при движении воздуха сразу проявляется си­ла Кориолиса, в результате чего ветер откло­няется от первоначального направления: впра­во — в северном полушарии, влево — в юж­ном. Отклонение сильнее при больших скоростях и увеличивается от экватора к по­люсам. При этом скорость ветра и отклоне­ние его над водой больше, чем над сушей, где они снижены из-за неровностей земной по­верхности. В среднем трение наполовину уменьшает отклонение ветра в приземном слое тропосферы (в слое трения). Связь между рас­пределением атмосферного давления и направ­лением ветра в слое трения выражается ба­рическим законом ветра (закон Бёйс-Баллота). Он таков: в северном полушарии, если встать спиной к ветру, низкое давление окажется слева и несколько впереди, а высо­кое — справа и несколько позади. В южном полушарии, наоборот, низкое давление — справа, несколько впереди, а высокое — сле­ва, несколько позади.

На высоте более 1000—1200 м, выше слоя трения, в так называемой свободной атмосфе­ре, отклонение становится столь значитель­ным, что ветер практически дует вдоль изо­бар; его называют градиентным. Градиент­ный ветер, дующий вдоль прямолинейных изобар, называется геострофическим, а вдоль круговых изобар — геоциклострофическим: циклональным или антициклональным. Если движение воздуха происходит против часовой стрелки — в северном полушарии или по ча­совой стрелке — в южном полушарии, ветер называется циклональным. Если движение воздуха происходит по часовой стрелке — в северном полушарии или против часовой стрелки — в южном полушарии, ветер анти-циклональный.

Ветер — сложное воздушное течение, ско­рость его постоянно колеблется, направление частиц воздуха непрерывно меняется, поэто­му он дует порывисто. Турбулентность ветро­вого потока можно наблюдать во время падения снежинок при ветре, когда они со­вершают беспорядочные движения. Турбулент­ность ветра обусловлена неравномерным на­гревом и неровностями земной поверхности, т. е. она термического и динамического про­исхождения. Турбулентность ветра зависит так­же от соотношения температуры приходящего воздуха и подстилающей поверхности. Когда холодная воздушная масса приходит на теп­лую поверхность (например, на Восточно-Ев­ропейскую равнину летом с Арктики или Ат­лантики), она снизу подогревается, развива­ется конвекция и турбулентность усиливается. Когда относительно теплый воздух приходит на холодную поверхность (зимой с Атланти­ки), то он от снега охлаждается, стратифика­ция воздуха становится устойчивой, а турбу­лентность — незначительной.

Чтобы охарактеризовать ветровой режим местности, т. е. скорость или направление ве­тров, надо взять их осредненные значения за длительное время и построить диаграмму — розу ветров. С помощью розы ветров обыч­но определяют преобладающее направление ветров за год. Для этого от начала координат откладывают 8 или 16 отрезков по сторонам горизонта, длины которых пропорциональны повторяемости ветров соответствующего на­правления (%). Концы отрезков соединяют ло­маной линией. Повторяемость штилей указы­вают числом в центре диаграммы (рис. 55).

На Земле одновременно дуют ветры раз­ной протяженности, разной силы и разных на-

Рис. 55. Диаграмма «роза ветров

правлений. Значительная их часть обусловли­вается динамикой воздушных масс в постоян­ных и сезонных центрах действия атмосферы, а также в циклонах и антициклонах умерен­ных широт на границах воздушных масс с раз­личными свойствами. В то же время сущест­вуют и локальные ветры, возникающие толь­ко в определенных районах и вызванные спецификой местных орогидрографических ус­ловий. Таким образом, все ветры Земли мож­но в первом приближении разделить на вет­ры планетарного масштаба — общую цирку­ляцию атмосферы, ветры атмосферных вихрей во фронтальных зонах и местные ветры.