Как определить направление ветра? Направление и сила ветра.

Определение на месте

Роза ветров Международного аэропорта Фресно-Йосемити, Калифорния, 1961-1990 годы.

Роза ветров - графическое изображение частоты ветров каждого направления в данной местности, построенное в виде гистограммы в полярных координатах. Каждая черточка в кругу показывает частоту ветров в конкретном направлении, а каждый концентрический круг соответствует определенной частоте. Роза ветров может содержать и дополнительную информацию, например, каждая черточка может быть окрашена в различные цвета, соответствующие некоторому диапазона скорости ветра. Розы ветров чаще имеют 8 или 16 черточек, соответствующих основным направлениям, то есть северу (N), северо-западу (NW), западу (W) и т. д., или N, NNW, NW, NWW, W и т. д. , иногда число черточек составляет 32 . Если частота ветра определенного направления или диапазона направлений значительно превышает частоту ветра в других направлениях, говорят о наличии преимущественных ветров в этой местности.

Климатология

Пассаты и их влияние

Западные ветры умеренного пояса и их влияние

Влияние преобладающего ветра на хвойное дерево в западной Турции.

Западные ветры умеренного пояса дуют в средних широтах между 35 и 65 градусами северной или южной широты, в направлении с запада на восток к северу от области высокого давления , направляя внетропические циклоны в соответствующем направлении. Ветры дуют преимущественно на юго-запад в северном полушарии и северо-запад в южном . Причем сильнее дуют в зимнее время, когда давление над полюсами ниже, и слабее летом.

Западные ветры приводят к развитию сильных океанских течений в обоих полушариях, но особенно мощных в южном полушарии, где в средних широтах меньше суши. Западные ветры играют важную роль в переносе теплых экваториальных вод и воздушных масс на западные побережья континентов , особенно в южном полушарии из-за преобладания океанического пространства.

Восточные ветры полярных районов

Основная статья: Восточные ветры полярных районов

Восточные ветры полярных районов - сухие холодные ветры, дующие из полярных областей высокого давления в более низкие широты. В отличие от пассатов и западных ветров, они дуют с востока на запад, и зачастую являются слабыми и нерегулярными . Из-за низкого угла падения солнечных лучей, холодный воздух накапливается и оседает, создавая области высокого давления, выталкивая воздух к экватору ; этот поток отклоняется на запад благодаря эффекту Кориолиса.

Влияние местных особенностей

Морской бриз

В районах, где нет мощных воздушных течений, важным фактором в формировании преобладающих ветров является бриз. Днем море прогревается на бо’льшую глубину, чем суша, поскольку вода имеет бо’льшую удельную теплоемкость , но при этом гораздо медленнее, чем поверхность земли. Температура поверхности земли поднимается, и нагревается воздух над ней. Теплый воздух менее плотный и поэтому он поднимается вверх. Этот подъем снижает давление воздуха над землей примерно на 0,2 % (на высоте уровня моря). Холодный воздух над морем, имеющий более высокое давление, течет по направлению к земле с более низким давлением, создавая прохладный бриз вблизи побережья.

Сила морского бриза прямо пропорциональна разности температур суши и моря. Ночью земля остывает быстрее, чем океан из-за различий в их теплоемкости. Как только температура суши опускается ниже температуры моря, возникает ночной бриз - дующий с суши на море .

Ветры в гористых районах

В местностях с неравномерным рельефом может значительно изменяться естественное направление ветра. В горных районах искажения воздушного потока более серьёзные. Над холмами и долинами возникают сильные восходящие и нисходящие потоки, вихри. Если в горной цепи есть узкий проход, ветер устремиться через него с возросшей скоростью, по принципу Бернулли. На некотором удалении от нисходящего воздушного течения воздух может оставаться неустойчивым и турбулентным, что представляет особую опасность для взлетающих и садящихся самолетов .

В результате нагрева и охлаждения холмистых склонов в течение суток могут появляться потоки воздуха, похожие морской бриз. Ночью склоны холмов охлаждаются. Воздух над ними становится холоднее, тяжелее и опускается в долину под действием силы тяжести. Такой ветер называется горным бризом или стоковым ветром. Если склоны покрыты снегом и льдом, стоковый ветер будет дуть в низину в течение всего дня. Склоны холмов, не покрытые снегом, будут нагреваться в течение дня. Тогда образуются восходящие потоки воздуха из более холодной долины.

Влияние на осадки

Схема орографических осадков

Преобладающие ветры оказывают значительное влияние на распределение осадков вблизи препятствий, таких как горы, которые должен преодолевать ветер. На наветренной стороне гор выпадают орографические осадки, обусловленные подъемом воздуха вверх и его адиабатическим охлаждением, в результате чего влага, содержащаяся в нем, конденсируется и выпадает в виде осадков. Напротив, на подветренной стороне гор воздуха опускается вниз и нагревается, уменьшая таким образом относительную влажность и вероятность осадков, образуя дождливый сумрак . В результате, в горных районах с преобладающими ветрами наветренную сторону гор обычно характеризуется влажным климатом, а подветренную - засушливым.

Влияние на природу

Преимущественные ветры оказывают влияние и на живую природу, например, они переносят насекомых, тогда как птицы способны бороться с ветром и придерживаться своего курса . В результате, преобладающие ветры определяют направления миграции насекомых . Другим воздействием ветра на природу является эрозия, что обусловлено преимущественными ветрами. Для защиты от такой эрозии часто строят барьеры от ветра, в виде насыпей, лесополос и других препятствий, ориентированных, для увеличения эффективности, перпендикулярно направлению преобладающих ветров . Преобладающие ветры также приводят к образованию дюн в пустынных районах, могут ориентироваться как перпендикулярно, так и параллельно направлению ветров .

Примечания

URS (2008). Section 3.2 Climate conditions (in Spanish). Estudio de Impacto Ambiental Subterráneo de Gas Natural Castor. Retrieved on 2009-04-26.
Glossary of Meteorology (2009). Wind rose. American Meteorological Society. Retrieved on 2009-04-25.
Jan Curtis (2007). Wind Rose Data. Natural Resources Conservation Service. Retrieved on 2009-04-26.
Glossary of Meteorology trade winds . Glossary of Meteorology Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 8 сентября 2008.
Ralph Stockman Tarr and Frank Morton McMurry (1909). W.W. Shannon, State Printing, pp. 246. Retrieved on 2009-04-15.
Joint Typhoon Warning Center (2006). 3.3 JTWC Forecasting Philosophies. United States Navy . Retrieved on 2007-02-11.
Science Daily (1999-07-14). African Dust Called A Major Factor Affecting Southeast U.S. Air Quality. Retrieved on 2007-06-10.
Glossary of Meteorology Westerlies . American Meteorological Society (2009). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 15 апреля 2009.
Sue Ferguson Climatology of the Interior Columbia River Basin . Interior Columbia Basin Ecosystem Management Project (7 сентября 2001). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 12 сентября 2009.
Ralph Stockman Tarr and Frank Morton McMurry (1909). W.W. Shannon, State Printing, p. 246. Retrieved on 2009-04-15.
Halldór Björnsson (2005). Global circulation. Veðurstofu Íslands. Retrieved on 2008-06-15.
Barbie Bischof, Arthur J. Mariano, Edward H. Ryan

На большей части территории умеренно-континентальный, на Черноморском побережье южнее Туапсе - субтропический. Хребты Большого Кавказа закрывают побережье Черного моря от холодных ветров, что и обуславливает черты субтропического климата. Территория края рекой Кубань делится на две резко отличающиеся части: северную равнинную и южную горную. Равнинная зона - Прикубанская низменность - занимает две трети территории и является экономически наиболее развитой частью. Южная зона образована системами хребтов Западного Кавказа, к которым примыкает полоса предгорий и узкая лента Черноморского побережья. Краснодарский край находится на одной географической параллели с северной Италией и южной Францией. Расположенный на границе умеренных и субтропических широт, на стыке равнин и гор, край отличается разнообразием и непостоянством погодных условий. Сложные физико-географические условия, разнообразие ландшафтов, близость морей вносят изменения в общий перенос воздушных масс и обуславливают большое разнообразие климата на территории.

Климат ощутимо меняется с запада на восток.

Средняя температура января минус 2,6°C (на равнине - минус 3-5°C, на побережье +5°C, в горах -8°C). Средняя температура июля плюс 22,6°C (на равнине - + 22°C, на побережье Черного моря +25°C; в горах +13°C). Годовое количество выпадающих осадков колеблется от 350 мм на Таманском полуострове и 500 мм на правобережье Кубани до 2500 мм и выше на юго-западных склонах Кавказского хребта. Каждую весну край затапливают паводки. В целом для края характерны жаркое лето и мягкая зима.

В крае среднегодовые температуры понижаются с высотой. Для зимы характерна неустойчивая погода с чередованием коротких морозных и теплых периодов, отсутствием промерзания почвы и устойчивого снежного покрова. Осадки выпадают в виде снега, дождя и мокрого снега. За зиму сумма осадков 100 - 180 мм, на черноморском побережье 144 - 270 мм. Распределение осадков по территории крайне неравномерно, особенно в горных районах, где на величину осадков влияет высота и экспозиция склонов. Количество осадков за год увеличивается по территории в направлении с севера на юг и в среднем составляет на большей части равнинных районов 500 -- 600 мм. В предгорьях и прилегающих к ним равнинных районах оно увеличивается до 700-800 мм, а в горах до 800-2000 мм. Максимум осадков на равнинной части приходится на лето, а на побережье - на холодную часть года.

Теплое полугодие характеризуется преимущественно западно-восточным переносом воздушных масс по периферии полосы высокого давления (азовского происхождения), что обусловливает устойчиво жаркую погоду. Нередко такая циркуляция нарушается прорывами западных и южных циклонов, вызывающих сильные ливневые осадки с грозами, а иногда и интенсивными градобитиями.

На юге края, на побережье Черного моря периодически образуются местные (частные) циклоны, которые также обусловливают здесь сильные ливни.

Недостаточное количество осадков в равнинных районах определяют сухость воздуха и почвы, что вызывает большую повторяемость засух и суховеев. В горах суховейные явления отсутствуют, на побережье засухи бывают редко и слабой интенсивности

Большая часть лета умеренно жаркая, наиболее жаркие дни приходятся на июль-август. Максимальная температура превышает плюс 35 - 39°C, число дней с максимальной температурой выше 30°C за лето составляет примерно 30 - 65 дней. Наибольшая сумма температур воздуха за период с температурами выше 10° накапливается на Черноморском побережье -- до 4000 -- 4200°. На равнинной части территории она составляет 3400 -- 3600°, в предгорьях 3000 -- 3400°. С увеличением высоты местности количество тепла убывает. В горах на высоте 2000 м сумма активных температур составляет 1000°, что не обеспечивает выращивание сельскохозяйственных культур даже с самым коротким вегетационным периодом.

Продолжительность теплого периода (периода с температурой воздуха выше 0°C) на большей части территории составляет 9 -- 10 месяцев, а на Черноморском побережье устойчивого перехода через 0° не бывает, т. е. снижение температур воздуха до отрицательных значений наблюдается в холодный период лишь в течение нескольких дней.

Безморозный период в большинстве районов длится 180--200 дней, на Черноморском побережье -- 220--260.

Неравномерное распределение осадков, резкие температурные колебания, губительное действие суховеев и засухи вызывают необходимость строгого соблюдения научно обоснованной системы земледелия при возделывании сельскохозяйственных культур, увеличения посадок лесополос и других гидроаккумулирующих и противоэрозионных мер. И все же климат в крае - один из наиболее благоприятных в России для проживания и деятельности человека. Краснодарский край - самый теплый регион России, средняя продолжительность времени, когда в светлое время суток на территории края наблюдается солнечная погода, составляет 2300 часов в год. Количество суммарной солнечной радиации, поступающей на данную территорию, колеблется от 115 ккал/кв.см на севере края до 120 ккал/кв.см на юге.

Если говорить о конкретных районах Краснодарского края, то на Кубано-Приазовской низменности климат умеренно-континентальный с недостаточным увлажнением и преобладанием теплой и солнечной погоды. Средняя годовая температура +11°C. Лето жаркое. Июль имеет среднюю месячную тепературу +23°C(Краснодар). Средняя температура января около - 4°C, но не будут неожиданными и морозы до - 20°C. Равнинные территории открыты с севера и доступны действию арктических воздушных масс. Северо-восточные ветры, особенно в начале зимы, при еще малом или вовсе отсутствующем снежном покрове, регулярно наносят урон озимым культурам. Осадки выпадают обычно в виде дождей (даже зимой). Общее количество осадков достаточное, но распределены они неравномерно в течение года: летом часты засухи при преобладании восточных ветров. В северных и северо-восточных районах края (Ейский - Кущевский районы) холодная зима и жаркое лето (с температурой до + 35°C); осень более короткая, чем в других районах региона; для зимы и весны обычны пыльные бури, приносимые восточнымии северо-восточными ветрами; эти бури сносят верхний плодородный слой почвы. На востоке региона - в Тихорецком и Кавказском районах - обычна неустойчивая зима с резкими сменами отрицательных и положительных температур; ранняя, но холодная в первой половине весна; жаркое, с ливнями, грозами и ветрами в первой половине и засушливое во второй половине, лето; сухая и теплая осень. В центральных районах края - Краснодаре, Усть-Лабинском, Крымском, Динском районах - чаще всего дует северо-восточный ветер, который летом иссушает почву; а западные и юго-западные ветры несут дожди (зимой вперемежку со снегом); во время дождя в декабре-январе возможны грозы.

На Таманском полуострове климат степной, засушливый с сухим жарким летом (средняя температура + 24°C) и мягкой и влажной зимой. Преимущественные ветры, часто большой силы, имеют северо-восточное направление. За год выпадает до 350 мм осадков на Тамани и до 400 мм в Темрюке. Максимум осадков приходится на осень и зиму. Для лета характерны нечастые ливневые дожди.

Климат предгорий без резких колебаний месячных и суточных температур. Климат здесь зависит от высоты местности: в более низкой западной части среднегодовые температуры поднимаются до +11°C, в более высокой восточной части - близки к +8°C. В каждой из долин свой уникальный микроклимат. В течение долгого лета продолжительностью 4 - 5 месяцев средняя температура постепенно увеличивается с 14°в мае до 22°в августе. Засухи летом редки и непродолжительны. Зато бывает град, который уничтожает посевы. Осень и весна теплые, с редкими дождями. Зима мягкая (средняя месячная температура января в центральных районах минус 1,6°C) и короткая (2 - 3 месяца). В зимние месяцы снег хоть и выпадает, но быстро тает: на южных склонах холмов и гор в течение суток.

Климат горной части зависит от высоты: чем выше, тем холоднее. При подъеме на каждые 100 метров становится холоднее приблизительно на полградуса. Среднегодовая температура приблизительно + 4°. В октябре - ноябре в горах уже лежит снег. Зима долгая, снежная и безветренная. В горах ярко выражена смена вертикальных климатических поясов: в предгорьях теплый климат, в средней части гор - прохладный (лето короткое, а зима продолжительная и многоснежная), а в высокогорной части климат умеренно холодный. На высоте более 3500 метров лежат вечные снега.

Теперь поговорим о климате Краснодарского побережья Черного моря. Здесь высокие Кавказские горы задерживают холодные потоки воздуха, идущие с севера. Море оказывает смягчающее влияние на климат прибрежных районов, который определяется движением воздушных масс (циклонов и антициклонов) над морем, характером берегов и рельефом суши. Климат на побережье мягкий, теплый.

Два антициклона оказывают преимущественное влияние на климат побережья: Сибирский (зимний) и Азорский (летний). Они приносят устойчивую ясную погоду зимой и теплую сухую летом. Циклоны с Атлантики и Средиземного моря приносят дождливую неустойчивую погоду. Сибирский (или азиатский) антициклон создаёт над Черным морем устойчивые северо-восточные ветры, знаменитые черноморские норд-осты. Особенно сильный ветер наблюдается в Новороссийске и прилегающих районах - так называемая бора. При боре скорость ветра обычно достигает 40 м/сек, а при порывах - до 80 м/сек. Если учесть, что скорость ветра свыше 34 м/сек уже считается ураганной, то можно приблизительно оценить мощь боры. А если принять во внимание еще и быстрые колебания скорости ветра (от 10 до 60 м/сек в течение минуты), то не будет неожиданностью принять факт, что бывали случаи, когда порывы ветра опрокидывали железнодорожные вагоны. Наблюдается бора как правило, зимой. В это время температура воздуха может опуститься до минус 20°C при обильном снегопаде. Бора бывает в Новороссийске 40-50 дней в году, хотя не всегда, к счастью, достигает сокрушительной силы. Воздействие циклонов на погоду побережья происходит следующим образом: вначале дуют сильные, но непродолжительные южные ветры; температура растёт и время от времени идут дожди. Затем южные ветры сменяются сильными западными с осадками. Наконец, начинают дуть неустойчивые, иногда сильные, северо-западные и северные ветры при ясной погоде и падении температуры воздуха.

Рельеф суши береговой полосы сильно влияет на распределение осадков: на Краснодарском побережье циклоны встречают на своём пути горы и происходит выпадение осадков. Для сравнения: равнинное крымское побережье, расположенное на том же пути циклонических масс воздуха, остается без дождей.

Для морского побережья Краснодарского края естественны морские бризы, которые приносят приятную прохладу и чувствуются даже на расстоянии 20-30 км от берега: днем они дуют с моря на сушу, а ночью - с суши на море. Также на горном побережье развиваются так называемые фёны: теплые, сухие ветра, дующие с гор. В Сочи, например, при фёне относительная влажность воздуха падает до 10-12%. Если обычно к вечеру бывает прохладнее и свежее, то при фёне с гор тянет теплом и ощущается недостаток влаги. Обычно действие фёнов заметно весной, реже осенью и зимой (в октябре - декабре). Продолжительность их 1-2 дня, редко неделя.

Иногда над морем проносятся смерчи, чаще всего осенью. Обычно смерчи появляются над морем при грозе, когда по небу ползут черные тучи. Если смерч выходит на берег, то. как правило, он поднимается вверх по долине реки, впадающей в море, и, пройдя несколько километров, разрушается. Заключенные в смерче огромные массы воды падают на землю и река разливается.

Ветры северо - восточной части Черного моря

Северо-восточная часть Черного (СВЧЧМ) моря является одной из энергонесущих зон Азово-Черноморского бассейна и по отношению к другим районам Черного моря характеризуется наиболее интенсивной штормовой деятельностью, что необходимо учитывать при строительстве оффшорных и береговых ВЭС Большие скорости ветра отмечаются практически во всех частях побережья и во все сезоны года. Тем не менее, выделяются зоны повышенной ветровой активности, где среднемноголетние значения скорости ветра превышают 5 м/с (Мысовое, Тамань, Анапа). Самые сильные ветры наблюдаются над открытой частью моря, а также в районах Новороссийска ("бора") и в Керченском проливе.

Скорость ветра имеет хорошо выраженный годовой ход с максимумом в холодный период и минимумом в теплый. Зимой в прибрежной зоне СВЧЧМ диапазон значений средней скорости ветра изменяется от 2,7-2,8 м/с на ЮБК до 6-7 м/с в районах Керченского пролива. Летом скорость ветра уменьшается до 1,9-2,4 м/с и 3,3-5,3 м/с соответственно. Скорость ветра в районе каждой станции зависит не только от времени года, но и от рельефа побережья. Поэтому на таких открытых станциях, как Тамань и Анапа в наиболее ветреные годы среднемесячные скорости ветра зимой достигают 9-13 м/с, а в Новороссийске (Цемесская бухта) 15 м/с, т.е. в холодный период ветры штормовой силы могут действовать на протяжении всего месяца. Максимальные среднемесячные скорости ветра чаще всего наблюдаются в ноябре-марте. Полученные по срочным наблюдениям максимальные скорости ветра в районах Анапы и Новороссийска достигали 35-40 м/с. Среднее число дней с сильным ветром (?15 м/с) изменяется от 22-25 дней у восточного побережья Крыма до 55 дней в районе Новороссийска. Наряду со средними и максимальными величинами скорости ветра практический интерес представляют сведения о повторяемости различных градаций скорости. Кривые распределения повторяемости скорости ветра (Рис.1), рассчитанные по рядам среднесуточных значений с интервалом в 1 м/с, показывают, что наибольшая повторяемость слабых ветров (0-5 м/с) отмечена на восточном берегу Крыма (Ялта - 90%, Феодосия - 78%) и в южной части Керченского пролива (Заветное - 71%). Значительно реже слабые ветры наблюдаются в северной части Керченского пролива (54%), у Кавказского побережья (54%) и в открытой части шельфа (46-52%), где повторяемость сильных (>10) ветров максимальна. Например, в центральной части северо-восточного шельфа у Анапы она достигает 16% от всего количества наблюдений.

Рис. 1

Ветры ураганной силы, скорость которых превышает 25 м/с, наблюдаются на большинстве станций, но имеют небольшую повторяемость (0,08-0,09%). На станциях Керченского полуострова - это 2-5 сут., в Анапе до 16 сут., а в Новороссийске повторяемость таких ветров 1,5%. Это свыше50 сут. за периоды наблюдений. Относительное распределение повторяемости ветров в разных районах побережья можно оценить по рис. 1а, а наглядное представление о величинах повторяемости и скоростях сильных ветров в исследуемом регионе дают гистограммы рис. 5б. Сезонные изменения повторяемости сильных ветров (?10 м/с) и случаев отсутствия ветра (штилей) показаны на рис. 2.

Рис. 2

С октября по март повторяемость случаев сильных ветров изменяется от 2,5-5,0% в районах южного и восточного берегов Крыма (Ялта, Алушта, Феодосия) до 16-21% у Кавказского побережья и 24-26% в открытой части северо-восточного шельфа (рис. 2а). В период с мая по август повторяемость штормов уменьшается до 3-5% у Анапы и Мысового и до 0,3-0,5% в районе ЮБК. Летом на побережье СВЧЧМ преобладает маловетреная погода, однако случаи 92 полного штиля на открытых участках побережья очень редки. Например, в центральной части шельфа и у Кавказского побережья повторяемость штилей в течение всего года менее 2%, в районе Керченского пролива - 3-9%. Только в Феодосийском заливе повторяемость штилей в весенне-летний период достигает 9-12%, а в Цемесской бухте даже 15-17% (рис.2б). Относительно небольшая повторяемость штилей связана с бризовой циркуляцией в прибрежной зоне, в результате которой днем ветры дуют с более прохладной водной поверхности на сильно прогретый берег, а ночью - с берега. Наблюдаются бризы с апреля по октябрь, но их наибольшая повторяемость отмечена в июле и августе, когда бризовые ситуации могут удерживаться большую часть месяца. Основные направления ветра над Черным морем определяются распределением атмосферного давления в различные сезоны года. В холодный период под влиянием циклонических областей над Средиземным и Черным морями преобладает перенос континентального полярного воздуха, сопровождающийся северо-восточными, северными и северо-западными ветрами. Летом преобладающее влияние Азорского максимума вызывает западные, юго-западные и южные ветры. Особенности ветрового режима связаны не только с общециркуляционными синоптическими процессами, но с рельефом, ориентацией и конфигурацией берегов отдельных регионов прибрежной зоны, поэтому СВЧЧМ имеет свои особенности. На рис. 3 представлены средние годовые розы повторяемости ветра по направлениям, на которых изображены контуры линий суммарной повторяемости для всех градаций и линий, соответствующих повторяемости ветров < 10 м/с.

Заштрихованные между ними области соответствуют величинам повторяемости штормовых ветров (? 10 м/с). Роза ветров "море" рассчитана для центральной части северо-восточного шельфа. Легенда её штриховки показывает повторяемость разных градаций скорости ветра (от 1 до 30 м/с) по направлениям. В районе Феодосийского залива наибольшую повторяемость имеют западные (21%) и северо-западные (18%) ветры. В зоне ЮБК, кроме этих ветров, повышенную повторяемость имеют восточные (21%) и южные (13%) ветры. На севере кавказского побережья чаще наблюдаются восточные, северо-восточные (25%), южные (23%) и юго-восточные (17%) ветры.

Рис 3.

Сильные ветры

На протяжении всего побережья СВЧЧМ сильные ветры наблюдаются ежегодно и во все сезоны. В течение всего года преобладают штормовые ветры северо-восточного и восточного направления. Их среднегодовая повторяемость в море составляет 4,5% для северо-восточных и 1,9% для восточных ветров. На рис. 9 представлены розы повторяемости штормового ветра 10-30 м/с на шельфе (море) и береговых станциях. Практически все розы ветров северо-восточной части показывают преобладающую повторяемость штормовых ветров северной половины горизонта (до 2,8-3,8%) и восточных (1,3%), реже - южных румбов.

Несмотря на то, что северные, северо-восточные и восточные штормовые (>10) ветры в основном наблюдаются со стороны берега, их сила (до 35-40 м/с) и относительно большая повторяемость (в сумме до 7%) могут негативно воздействовать на гидротехнические и ветроэнергетические сооружения, разрушать лопасти двигателей, ломать мачты,способствовать развитию сильных ветровых течений и волнения, которые, в свою очередь, необходимо учитывать при закладке фундаментов, либо систем якорения оффшорных ВЭС.

Наиболее опасными направлениями ветра для СВЧЧМ являются юго-западное (ЮЗ), южное (Ю) и юго-восточное (ЮВ). Среднегодовая повторяемость этих ветров невелика: ЮВ - 0,14%, Ю - 0,08%, ЮЗ - 0,16%. В феврале их повторяемость возрастает до: ЮВ - 0,82%, Ю - 0,28%, ЮЗ - 0,37%. Для оценки сезонной изменчивости ветров, не искаженных условиями береговой зоны, повторяемость штормовых ветров (10-30 м/с) по направлениям в различные месяцы года была рассчитана на основании вышеупомянутого цифрового массива атмосферного давления и расчетного ветра над морем для центра северо-восточной части Черного моря (рис. 10). Сезон с наибольшей повторяемостью сильных ветров (>10 м/с) длится с ноября по март с максимумом в январе-феврале (до 10,5%). Реже всего сильные ветры отмечаются в летние месяцы. В зимние месяцы повторяемость северо-восточных штормов достигает 7-10%, летом снижается до 0,6-0,8%.

Несмотря на сравнительно малую повторяемость сильных ветров южной четверти, а на шельфе она в сумме достигает 3%, в периоды редких, но сильных штормовых ветров юго-западных и южных направлений здесь отмечались скорости ураганной силы, которые на максимальных разгонах вызывают экстремальное волнение. Определяющим фактором ветровых условий над Черным морем является структура барического поля. Усиление скорости ветра над морем и побережьем обусловлено чаще всего циклонической деятельностью. В Черном море, и, в частности, в северо-восточной его части, выделяются своими разрушительными последствиями осенние циклоны, которые случаются один раз в 7-10 лет и отличаются от обычных циклонов.

Их особенность состоит в том, что они проходят над бассейном в период осеннего похолодания (чаще всего в ноябре), когда некоторое время сохраняется относительно высокая температура воды.

Редкие, но сильные штормы отличаются ураганными скоростями. Повторяемость таких штормов невелика, а разрушительная сила максимальна. Это стоит учитывать при постройке крупных ветропарков, должны использоваться материалы повышенной устойчивости, а сами установки должны выдерживать скорости ветра до 35 м/с (рис. 1).

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.

Перемещение воздуха над поверхностью Земли в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого.

Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением .

Скорость и сила ветра

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду или в баллах (один балл приблизительно равен 2 м/с). Скорость зависит от барического градиента: чем больше барический градиент, тем выше скорость ветра.

От скорости зависит сила ветра (табл. 1). Чем больше разность между соседними участками земной поверхности, тем сильнее ветер.

Таблица 1. Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)

Баллы Бофорта	Словесное определение силы ветра	Скорость ветра, м/с	Действие ветра
Баллы Бофорта	Словесное определение силы ветра	Скорость ветра, м/с
			Штиль. Дым поднимается вертикально	Зеркально гладкое море
			Направление ветра заметно но относу дыма, но не по флюгеру	Рябь, пены на гребнях нет
			Движение ветра ощущается на лице, шелестят листья, приводится в движение флюгер	Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными

	Листья и тонкие ветви деревьев все время колышутся, ветер развевает верхние флаги	Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки
Умеренный	Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев	Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах
	Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями	Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги)
	Качаются толстые ветви деревьев, гудят телеграфные провода	Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные плошали (вероятны брызги)
	Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно	Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру
Очень крепкий	Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно	Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра
	Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу	Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость

Сильный шторм		Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко	Очень высокие волны с длиннымизагибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая
Жестокий шторм		Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко	Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая
	32,7 и более		Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость

Шкала Бофорта — условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 г. и сначала применялась только им самим. В 1874 г. Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в Международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.

Направление ветра

Направление ветра определяется по той стороне горизонта, с которой он дует, например, ветер, дующий с юга, — южный. Направление ветра зависит от распределения давления и от отклоняющего действия вращения Земли.

На климатической карте господствующие ветры показаны стрелками (рис. 1). Ветры, наблюдаемые у земной поверхности, очень разнообразны.

Вы уже знаете, что поверхность суши и воды нагревается по-разному. В летний день поверхность суши нагревается сильнее. От нагревания воздух над сушей расширяется и становится легче. Над водоемом в это время воздух холоднее и, следовательно, тяжелее. Если водоем сравнительно большой, в тихий жаркий летний день на берегу можно почувствовать легкий ветерок, дующий с воды, над которой выше, чем над сушей. Такой легкий ветерок называют дневным бризом (от франц. brise — легкий ветер) (рис. 2, а). Ночной бриз (рис. 2, б), наоборот, дует с суши, так как вода охлаждается гораздо медленнее и воздух над ней теплее. Бризы могут возникать и на опушке леса. Схема бризов представлена на рис. 3.

Рис. 1. Схема распределения господствующих ветров на земном шаре

Местные ветры могут возникать не только на побережье, но и в горах.

Фён — теплый и сухой ветер, дующий с гор в долину.

Бора — порывистый, холодный и сильный ветер, появляющийся, когда холодный воздух переваливает через невысокие хребты к теплому морю.

Муссон

Если бриз меняет направление два раза в сутки — днем и ночью, то сезонные ветры - муссоны — меняют свое направление два раза в год (рис. 4). Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью надает. В это время более прохладный воздух начинает перемещаться на сушу. Зимой — все наоборот, поэтому муссон дует с суши на море. Со сменой зимнего муссона на летний происходит смена сухой малооблачной погоды на дождливую.

Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов, поэтому такие ветры часто приносят на материки обильные осадки.

Неодинаковый характер циркуляции атмосферы в разных районах земного шара определяет различия в причинах и характере муссонов. В результате различают внетропические и тропические муссоны.

Рис. 2. Бриз: а — дневной; б — ночной

Рис. 3. Схема бризов: а — днем; б — ночью

Рис. 4. Муссоны: а — летом; б — зимой

Внетропические муссоны — муссоны умеренных и полярных широт. Они образуются в результате сезонных колебаний давления над морем и сушей. Наиболее типичная зона их распространения — Дальний Восток, Северо-Восточный Китай, Корея, в меньшей степени — Япония и северо-восточное побережье Евразии.

Тропические муссоны — муссоны тропических широт. Они обусловлены сезонными различиями в нагревании и охлаждении Северного и Южного полушарий. В результате зоны давления смещаются по сезонам относительно экватора в то полушарие, в котором в данное время лето. Тропические муссоны наиболее типичны и устойчивы в северной части бассейна Индийского океана. Этому в немалой мере способствует сезонная смена режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южноазиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона.

Образование тропических муссонов в других районах земного шара происходит менее характерно, когда более четко выражается один из них — зимний или летний муссон. Такие муссоны отмечаются в Тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки.

Постоянные ветры Земли - пассаты и западные ветры — зависят от положения поясов атмосферного давления. Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а близ 30° с. ш. и ю. ш. — высокое, у поверхности Земли в течение всего года ветры дуют от тридцатых широт к экватору. Это пассаты. Под влиянием вращения Земли вокруг оси пассаты отклоняются в Северном полушарии к западу и дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южном они направлены с юго-востока на северо-запад.

От поясов высокого давления (25-30° с. ш. и ю. ш.) ветры дуют не только к экватору, но и в сторону полюсов, так как у 65° с. ш. и ю. ш. преобладает низкое давление. Однако вследствие вращения Земли они постепенно отклоняются к востоку и создают воздушные потоки, перемещающиеся с запада на восток. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры.