Атмосферное давление и ветер. Ветер, скорость, сила и направление

Под ветром обычно понимается продольное направленное движение атмосферных потоков. Это природное явление наблюдается на всех планетах, где имеется атмосфера, при этом направление атмосферных потоков может быть непредсказуемым. На Земле атмосфера относительно спокойна, поэтому принято отделять обычные ветра, продольно дующие вдоль поверхности, от таких явлений, как смерчи или вертикальные потоки.

Согласно современным метеорологическим стандартам, все земные подразделяются в зависимости от следующих параметров:

• масштаб и область распространения;
• сила и скорость;
• природа возникновения;
• продолжительность;

Образование атмосферных потоков, их масштаб

Первая важная характеристика — масштаб и сопряженная с ним область распространения (влияния) ветров. Существуют глобальные атмосферные потоки: муссоны, пассаты, восточные и западные ветра, полярные и субтропические атмосферные фронты. Они относятся к так называемым постоянным ветрам планеты и образуются в результате масштабных климатических смещений при смене времен года.

Локальные ветра образуются на фоне местных климатических особенностей — при перепаде температур, вдоль водоемов или горных хребтов. Самыми известными локальными ветрами являются бор, фён, бриз, суховей и множеству других атмосферных потоков, характерных для конкретной местности. Их возникновение обуславливается как межсезонные изменениями воздушных потоков, так и различными географическими особенностями.

Продолжительность — еще один параметр, характеризующий различные типы ветров. Выше были рассмотрены длительные ветра широкой области охвата, однако существуют и кратковременные ограниченные атмосферные возмущения. К ним относят различные локальные антициклоны и циклоны, грозы, смерчи, сезонные ветра и некоторые другие. Этот тип ветров — самый распространенный и непостоянные, они могут сформироваться в течение нескольких дней и столь же быстро угаснуть.

Влияние ветра на погодные условия

Атмосферные потоки — один из основополагающих природных факторов, который напрямую связан с большинством природных явлений. Циклоны и антициклоны, которые обуславливают локальные изменения климата, представляют собой локальные атмосферные образования. Они способны привести к резкой смене погоды, нехарактерной для определенного региона.

Другой пример влияния ветров на погоду — грозы и град. Именно под влиянием горячих восходящих ветров образуются сильные грозовые ветра, происходит электризация между молекулами воды. Согласно последним данным, все погодные явления подвержены влиянию атмосферных фронтов: в том числе, дожди, засухи, стихийные пожары, ураганы.

Кроме того, локальные ветра продуцируют такие явления, как турбулентность и обледенение, что обуславливает важность их изучения и своевременного отслеживания.

Скорость и сила ветра, шкала Бофорта

Рассматривая характеристики ветров, нельзя не коснуться их силы, которая находится в прямой зависимости от скорости. Она измеряется в метрах в секунду, при этом за итоговую скорость обычно принимают усредненное значение в пределах 10 минут непрерывного измерения. Рекордный показатель для нашей планеты был зафиксирован в 1996 году, в Австралии и составил около 113-115 м/с или примерно 410 километров в час. Самые сильные постоянные ветра дуют в Антарктиде: их скорость достигает отметки в 90м/с.

Так как скорость и сила ветра являются его основными потенциально опасными характеристиками, была разработана международная шкала классификации Бофорта. Она оценивает примерное влияние скорости ветра на строения, различные наземные сооружения, человека, природу и технику. В настоящее время принят стандарт шкалы с 12 баллами:

Следует учитывать, что в этой таблице указаны усредненные показатели скорости и примерные проявления, которые могут несколько отличаться от реальных.

Определить направление ветра и его силу - довольно стандартная задача в метеорологии. От этих параметров зависит ощущаемая температура воздуха, а также сама погода - ведь ветры переносят значительные воздушные массы. От можно часто услышать, что куда-то идут крупные циклоны или антициклоны из Арктики или, например, со стороны Атлантики. Ветер - это движение воздушных масс в нижних слоях атмосферы из области высокого в область низкого давления, так что от сильных различий показателя давления в близких областях зависит и сила ветра. Именно поэтому ураганы и тайфуны крайне редко возникают в глубине материка. А вот вблизи берега моря или океана - гораздо чаще. Штиль, то есть затишье, наблюдается там, где давление в смежных областях одинаково. Но такая ситуация не является очень частой.

Определять преобладающее направление ветра, а особенно его скорость и силу порывов, очень важно для авиадиспетчеров. При сильном ветре пилоту нужно будет делать на это поправку, а если ветер слишком сильный, возможно, даже придется отменить или отложить полет. То же самое и с кораблями. Даже на теплоходе сила и направление ветра имеют значение. Вот почему метеорологи фиксируют скорость и направление ветров с помощью специальных приборов, а потом даже составляют специальный график, розу ветров, иллюстрирующий, ветер какого направления является преобладающим в том или ином месте. Обычно роза ветров составляется по итогам года или еще более длительного периода. Например, преобладающее направление ветра в Москве за последние годы - юго-западное. То есть большую часть времени в году дует именно юго-западный или западный ветер.

Кстати, когда говорят про направление ветра, обозначение сторон света имеет особое значение. Если о ветре говорят, что он южный, значит, он дует с юга. Так, некоторая путаница возникает, когда люди видят направление стрелки слева направо и считают, что ветер восточный. Никакой ошибки нет! В деле определения ветров стрелки всегда указывают направление, а не куда. Почему так повелось, сказать затруднительно, так уж сложилось.

Так как же определить направление ветра? Легко! Человечество изобрело несколько приборов, позволяющих сделать это быстро: анемометр, используемый на судах, флюгер, который помогает определить направление и силу ветра даже в быту, а также специальные указатели ветра, которые часто можно увидеть в аэропортах: они выполнены в форме длинного оранжево-белого подобия сачка.

Обычно определяемая вместе с его направлением, часто обозначается в баллах или метрах в секунду. Иногда, когда точные цифры неважны, используются термины "умеренный", " слабый" и так далее.

Помимо всего прочего, бывают сезонные ветра, а также те, направление которых зависит от времени суток - обычно это наблюдается на побережье морей или других крупных водоемов. Речь идет о бризах и муссонах. Они оказывают серьезное воздействие на климат и погоду в городах и поселениях, расположенных не только вблизи крупных водоемов, но и в глубине материка.

Таким образом, направление ветра и его сила - это одни из основных погодных и климатических показателей, наряду с температурой, давлением и осадками.

Проживание на территории Сахалинской области с ее уникальным режимом ветров, кардинально отличающимся от ветрового режима европейской, западно-сибирской и восточно-сибирской территории России, требует от каждого сахалинца учета этого фактора даже на бытовом уровне (выбор одежды, отдых на природе с друзьями и семьей, занятия летними и зимними видами спорта и физической культурой, проведение любительской рыбалки и охоты, наружные ремонтные и покрасочные работы и т.п.). Это актуально для групп, совершающих длительные туристские путешествия или работающих в комплексных и специализированных экспедициях. Особенностью Сахалинской области является сложное сочетание ветров фронтального типа (в т.ч. со скоростями свыше 20 м/сек), озерных и морских бризов, горно-долинных ветров. Изучение ветрового режима (направления и повторяемости, скорости, суточного хода ветров) является предметом исследования климатологии и метеорологии.

Еще в период мезолита (среднего каменного века) впервые произошло определение сторон горизонта – севера, юга, востока и запада. Древние египтяне первыми разделили окружность на 360 градусов при помощи вращающегося по кругу колеса со специальной меткой. В наши дни направление ветра указывают в румбах. Румбы (16 сторон горизонта) были выделены древними финикийцами, проживавшими на территории современного Ливана и Туниса 2200-2500 лет до н.э. и находившимися в контакте с египтянами (т.е. их инженерными достижениями) и вавилонянами (т.е. их математическими знаниями). Создание буквенного письма, в отличие от иероглифики Египта и клинописи Вавилона, сделало знание более доступным для широких слоев населения, большинство которых в значительной степени было связано с морскими промыслами, рыболовством, морскими грузоперевозками, морской военной конвойной службой и уникальными производствами (окраска тканей пурпуром, производство стекла, эмалей, сплавов и т.п.). До наших дней сохранились несколько периплов (морских лоций древности), где рекомендованный курс корабля указывается уже в румбах.

1. участники должны знать румбы – 16 сторон горизонта. Они представлены в синкретической таблице и на схеме:

2. для определения направления ветра участники разворачиваются лицом к ветру и компасом определяют азимут направления с точностью до 22º30´. В качестве индикатора направления можно использовать нитку, ленточку или платок, привязанный к лыжной палке, но лучший индикатор - это кожа лица, особенно при слабых ветрах;

3. при точном определении направления ветра по компасу можно не учитывать склонение, пересчитывая значение по формуле Аи=Ам+(скл.м.). Требуемая точность измерения в соответствии с международными стандартами составляет румб (22º30´). На Сахалине и Курильских островах на господствующий ветер могут накладываться горно-долинные ветры сложного типа и бризы;

4. полученный результат измерений участники записывают в бланк следующего вида:

В первую колонку таблицы вписывают значение измеренного компасом магнитного азимута на направление ветра. Во второй колонке вычисляют значение истинного азимута, если известно значение магнитного склонения для данной местности. В третьей колонке можно изобразить азимутальное кольцо, на котором наглядно отметить румбы и значение азимута на направление ветра, это позволит участникам точно определить название ветра. Название записывается в виде прилагательного (например, северо-восточный, юго-юго-западный) либо как аббревиатура (СВ, ЮЮЗ).

1. Скорость и направление ветра.

2. Силы, действующие на ветер. Теоретические виды ветра.

3. Режим ветра в РБ.

1. Скорость и направление ветра

Ветер – горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности.

В атмосфере наблюдаются движения различных масштабов – от десятков до сотен метров (местные ветры) до сотен и тысяч километров (циклоны, антициклоны, пассаты, муссоны). Воздушные течения направлены из областей высокого давления в сторону низкого давления. Отток воздуха идет до тех пор, пока не исчезнет разность давлений.

1.1. Скорость ветра

Ветер характеризуется вектором скорости. Скорость ветра можно измерять в различных единицах: в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), узлах (морских милях в час), баллах. Различают сглаженную скорость ветра (за некоторый промежуток времени) и мгновенную.

У земли скорость средняя скорость ветра обычно составляет 5–10 м/с и редко превышает 12–15 м/с. В тропических ураганах она достигает до 60–65 м/с, в порывах – до 100 м/с; в смерчах и тромбах – 100 м/с и более. Максимальная измеренная скорость 87 м/с (Земля Адели, Антарктида).

Скорость ветра на большинстве метеостанций измеряют анемометры с вращающимися чашками, изобретенные в 1846 г. Кроме чашечных или крыльчатых анемометров оценить скорость ветра можно при помощи доски Вильда. Один из первых анемометров был изобретен в 1450 году итальянцем Леоном Альберти. Это был рычажный анемометр: ветер отталкивал шар или пластину в приборе, смещая их вдоль криволинейной шкалы с делениями. Чем сильнее ветер, тем сильнее смещался шар. Приборы для измерения скорости ветра устанавливаются на высоте 10–12 м.

1.2. Направление ветра

Направление ветра в метеорологии – направление, откуда он дует. Его можно указать, назвав точку горизонта, откуда дует ветер (т.е. румб) либо угол, который образует горизонтальный вектор скорости ветра с меридианом (т.е. азимут).

Направление ветра в высоких слоях атмосферы указывается в градусах, а в приземных – в румбах горизонта (рисунок 54). При наблюдениях направление ветра определяют по 16 румбам, но при обработке обычно результаты наблюдений сводят к 8 румбам.

Рисунок 54 – Румбы горизонта

Основные румбы (8): север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад. Промежуточные румбы (8): северо-северо-восток, восток-северо-восток, восток-юго-восток, юго-юго-восток, юго-юго-запад, запад-юго-запад, северо-северо-запад.

Международные названия румбов: север – N – норд; восток – Е – ост; юг – S – зюйд; запад – W – вест.

В некоторых местах ветры носят собственные имена по стороне, откуда они дуют. Пример: русский ветер – ветер из центральных областей Европейской России, на севере Европейской России – это южный ветер, в Сибири – западный, в Румынии – северо-восточный. В Прикаспии северный ветер называют Иван, а южный – Магомет.

Направление ветра определяется при помощи флюгера 1 (от голл.vleugel – крыло) – одного из старейших метеоприборов. Флюгер состоит из флюгарки и креста румбов. На метеостанциях часто устанавливают флюгер Вильда 2 . Состоит он из металлического флажка, вращающегося вокруг вертикальной оси над крестом румбов, и доски Вильда. В анемографах применяется колесо Салейрона – 2 мельнички, закрепленные на подвижной оси, и стрелка, указывающая направление ветра.

Так же как и для скорости, различают мгновенное и сглаженное направление ветра. Мгновенные направления ветра значительно колеблются около некоторого среднего (сглаженного) направления, которое определяется при наблюдениях по флюгеру. Однако и сглаженное направление ветра в каждом месте Земли непрерывно меняется, в различных местах в одно и то же время оно также различно. В одних местах ветры различных направлений имеют за длительное время почти равную повторяемость, в других – хорошо выраженное преобладание одних направлений ветра над другими в течение всего сезона или года. Это зависит от условий общей циркуляции атмосферы и отчасти от местных топографических условий.

При климатологической обработке наблюдений за ветром можно для каждого данного пункта построить диаграмму, представляющую собой распределение повторяемости направлений ветра по основным румбам, в виде так называемой розы ветров (рисунок 55).

Рисунок 55 – Повторяемость направления ветра в г. Бресте, % (роза ветров)

От начала полярных координат откладываются направления по румбам горизонта(8 или 16) отрезками, длины которых пропорциональны повторяемости ветров данного направления. Концы отрезков можно соединить ломаной линией. Повторяемость штилей указывается числом в центре диаграммы (в начале координат). Если от центра диаграммы отложить отрезки, пропорциональные средней скорости ветра, то получим розу средних скоростей ветра. При построении розы ветров можно учесть одновременно 2 параметра (перемножив повторяемость направлений ветра и среднюю скорость ветра по каждому направлению). Такая диаграмма будет отражать количество воздуха, переносимого ветрами разного направления.

Для представления на климатических картах направление ветра обобщают разными способами:

можно нанести на карту в разных местах розы ветров;

можно определить равнодействующую всех скоростей ветра (рассматриваемых как векторы) в данном месте за тот или иной календарный месяц в течение многолетнего периода и затем взять направление этой равнодействующей в качестве среднего направления ветра;

наносят преобладающее направление ветра. Для этого определяется квадрат с наибольшей повторяемостью, средняя линия квадрата и есть преобладающее направление.