36. Gradient de presiune orizontală
Având în vedere izobarile pe diagrama sinoptică, observăm că în unele locuri isobarele trec mai groase, în altele - mai puțin deseori.
Este evident că, în primele locuri, presiunea atmosferică se modifică mai mult orizontal și, în al doilea rând, este mai slabă. De asemenea, ei spun: "mai rapid" și "mai lent", dar nu ar trebui să confundăm schimbările din spațiul în cauză cu schimbările în timp.
Este posibil să se exprime exact cum se schimbă presiunea atmosferică în direcția orizontală, utilizând așa-numitul gradient de presiune orizontală sau un gradient de presiune orizontală. În capitolul al patrulea, am vorbit despre gradientul de temperatură orizontal. În mod similar, gradientul de presiune orizontală este schimbarea presiunii pe unitate de distanță în plan orizontal (mai precis, pe suprafața plană); în timp ce distanța este luată de-a lungul direcției în care presiunea scade cel mai puternic. Iar această direcție a celei mai semnificative modificări a presiunii este în fiecare punct direcția de-a lungul normalului spre izobar în acest moment.
Astfel, gradientul de presiune orizontală este un vector a cărui direcție coincide cu direcția normalului spre izobar în direcția scăderii presiunii, iar valoarea numerică este egală cu derivatul presiunii de-a lungul acestei direcții. Denumim acest vector prin simbolul - P, iar valoarea numerică este -dp / dn, unde n este direcția normalului față de izobar.
Ca orice vector, gradientul de presiune orizontală poate fi reprezentat grafic printr-o săgeată; în acest caz săgeata îndreptată de-a lungul normalului către izobar în direcția scăderii presiunii. Lungimea săgeții trebuie să fie proporțională cu valoarea numerică a gradientului.
În diferite puncte din câmpul de presiune, direcția și amploarea gradientului de presiune vor fi, desigur, diferite. În cazul în care isobars sunt îngroșați, schimbarea de presiune pe unitatea de distanță de-a lungul normale la isobar este mai mare; În cazul în care isobarii sunt despărțiți, este mai mic. Cu alte cuvinte, mărimea gradientului de presiune orizontală este invers proporțională cu distanța dintre isobare.
Dacă există un gradient de presiune orizontală în atmosferă, aceasta înseamnă că suprafețele izobarice din această parte a atmosferei sunt înclinate spre suprafața plană și, prin urmare, se intersectează cu aceasta, formând izobari. Suprafețele izobarice sunt întotdeauna înclinate în direcția gradientului, adică unde unde presiunea scade.
Gradientul de presiune orizontal este componenta orizontală a gradientului total de presiune. Acesta din urmă este reprezentat de un vector spațial, care în fiecare punct al suprafeței izobarice este îndreptat de-a lungul normalului către această suprafață către suprafață cu o valoare a presiunii mai scăzute. Valoarea numerică a acestui vector este -dp / dn; dar aici n este direcția normală față de suprafața izobarică. Un gradient de presiune totală poate fi descompus în componente verticale și orizontale sau în gradiente orizontale și orizontale. Este posibil să se extindă în trei componente de-a lungul axelor coordonatelor dreptunghiulare X, Y, Z. Presiunea variază cu înălțimea mult mai mult decât în direcția orizontală. Prin urmare, gradientul vertical de presiune este de zeci de mii de ori mai mare decât gradientul orizontal. Este echilibrată sau aproape contrabalansată de forța gravitațională opusă, după cum rezultă din ecuația de bază a staticului atmosferei. Gradientul vertical de presiune nu afectează mișcarea orizontală a aerului. Mai departe, în acest capitol vom vorbi doar despre gradientul de presiune orizontală, numindu-l pur și simplu gradientul de presiune.
38. Viteza vântului
Așa cum deja știm din capitolul al doilea, vântul se referă la mișcarea aerului față de suprafața pământului și, de regulă, înțelegem componenta orizontală a acestei mișcări. Cu toate acestea, uneori se spune despre vântul ascendent sau descendent, luând în considerare și componenta verticală. Vântul este caracterizat de un vector de viteză. În practică, viteza vântului înseamnă numai valoarea numerică a vitezei; va fi denumit în continuare viteza vântului, iar direcția vectorului de viteză se numește direcția vântului.
Viteza vântului este exprimată în metri pe secundă, în kilometri pe oră (în special în cazul serviciilor de aviație) și la noduri (în mile marine pe oră). Pentru a converti viteza de la metri pe secundă la noduri, multiplicați numărul de metri pe secundă cu 2.
Mai există o estimare a ratei (sau, așa cum se spune în acest caz, puterea) a vântului în puncte, așa-numita scara Beaufort, în care întreaga gamă de posibile a vitezei vântului împărțită la 12 gradații. Această scală se referă puterea vântului, cu efectele sale diverse, cum ar fi gradul de rugozitate al mării, ramuri legănîndu și copaci, răspândirea de fum din coșurile de fum, și așa mai departe. N. Fiecare absolvire pe scara Beaufort este un nume specific. Astfel, până la zero, scara Beaufort corespunde unei calmări, adică unei absențe totale de vânt. Eoliene 4 puncte, potrivit Beaufort numit moderat și corespunde unei viteze de 5-7 m / s; în 7 puncte - puternic, cu o viteză de 12-15 m / sec; în 9 puncte - o furtună, cu o viteză de 18-21 m / sec; În cele din urmă, vântul în 12 puncte pe Bofortu- deja viteze de uragan de peste 29 m / sec.
Distingeți între viteza vântului netezită pentru o perioadă scurtă de timp în care se fac observații și viteza instantanee a vântului, care în general fluctuează puternic și uneori poate fi mult mai mică sau mai mare decât viteza netezită. Anemometrele oferă, de obicei, valori pentru viteza vântului netezită, iar în viitor va fi doar despre asta.
Suprafața pământului este cel mai adesea tratată de vânturi, ale căror viteze sunt de ordinul a 4-8 m / s și rareori depășesc 12-15 m / sec. Cu toate acestea, în furtunile și uraganele de latitudini temperate, vitezele pot depăși 30 m / sec, iar în unele rafale pot ajunge la 60 m / sec. În uraganele tropicale, viteza vântului atinge 65 m / sec, iar rafalele individuale - până la 100 m / sec. În edițiile mici (tornade, tromboze) sunt posibile viteze mai mari de 100 m / s. În așa-numitele fluxuri de jet din troposferă superioară și din stratosfera inferioară, viteza medie a vântului pe o perioadă lungă de timp și pe o suprafață mare poate ajunge la 70-100 m / sec.
Viteza vântului la suprafața pământului este măsurată prin anemometre cu diferite modele. Cel mai adesea, acestea se bazează pe faptul că presiunea vântului rotește partea de recepție a dispozitivului (anemometru cupă, anemometru de laminare etc.) sau îl deflectă din poziția de echilibru (tabloul sălbatic). Prin viteza de rotație sau prin magnitudinea abaterii, puteți determina viteza vântului. Există construcții bazate pe principiul manometric (tub Pitot). Există o serie de modele de instrumente de auto-înregistrare - anemografe și (dacă direcția vântului este de asemenea măsurată) de anemorumbografe. Instrumentele de măsurare a vântului la stațiile de sol sunt instalate la o altitudine de 10-15 m deasupra suprafeței pământului. Vântul măsurat de ei este numit vântul lângă suprafața pământului.
Ar trebui să fie bine să ne amintim că, vorbind despre direcția vântului, să păstreze în minte direcția din care bate. Este posibil să se specifica direcția, descriind un punct la orizont unde vântul bate, sau unghiul dintre direcția vântului și meridianul locului, adică. E. sa azimut. În primul caz, distins 8 puncte principale ale busolei orizontului: la nord, nord-est, est, sud-est, sud, sud-vest, vest, nord-vest - și 8 puncte intermediare ale busolei dintre cele două: nord-nord-est, est-nord-est est, est-sud-est, sud-sud-est, sud-sud-vest, vest-sud-vest, vest-nord-vest, nord-vest (Fig. 68). 16 puncte cardinale care indică direcția din care bate vantul, au următoarele abrevieri, ruse și internaționale:
Dacă direcția vântului este caracterizată de unghiul său cu meridianul, atunci numărul este de la nord în sensul acelor de ceasornic. Astfel, nordul va corespunde 0 ° (360 °), nord-est 45 °, est 90 °, sud 180 °, vest 270 °. Când observați vântul în straturile înalte ale atmosferei, direcția este indicată de obicei în grade și când este observată la stațiile meteorologice de la sol - în rupturile orizontului.
Direcția vântului este determinată utilizând o paletă meteorologică, care se rotește în jurul axei verticale. Sub influența vântului, vremea provoacă o poziție în direcția vântului. Ventilul de vreme se conectează, de obicei, la bordul lui Wild.
La fel ca în cazul vitezei, se distinge direcția instantanee și netezită a vântului. Direcțiile vântului instantaneu fluctuează considerabil în apropierea unei direcții medii (netezite), care este determinată de observațiile privind vremea.
Cu toate acestea, direcția vântului netezită în fiecare loc dat al Pământului se schimbă în mod continuu, iar în locuri diferite, în același timp, este și diferită. În unele locuri, vânturile de diferite direcții au o frecvență aproape egală pe o perioadă lungă de timp, în altele - o predominare pronunțată a anumitor direcții ale vântului față de altele în timpul întregului sezon sau an. Acest lucru depinde de condițiile de circulație generală a atmosferei și parțial de condițiile topografice locale.
Cu prelucrarea climatică a observațiilor asupra vântului, este posibil să se construiască pentru fiecare punct dat o diagramă reprezentând distribuția frecvenței direcțiilor vântului de-a lungul rumelor principale, sub forma așa-numitului trandafir vânt (Fig. 69). De la începutul coordonatelor polare, direcțiile de-a lungul liniilor orizontale (8 sau 16) sunt prevăzute de segmente ale căror lungimi sunt proporționale cu frecvența vânturilor unei direcții date. Capetele segmentelor pot fi îmbinate printr-o linie întreruptă. Repetarea calmului este indicată de un număr în centrul diagramei (la origine). Atunci când se construiește un trandafir eolian, se poate lua în considerare și viteza medie a vântului în fiecare direcție, înmulțind repetabilitatea acestei direcții. Apoi graficul arată în unitățile convenționale cantitatea de aer purtată de vânturile fiecărei direcții.
Pentru a reprezenta hărțile climatice, direcția vântului este generalizată în moduri diferite. Puteți sări harta vântului în diferite locuri pe hartă. Este posibil să se determine rezultatul tuturor vitezelor vântului (considerate vectori) la o anumită locație pentru o anumită lună calendaristică pe o perioadă de mai mulți ani și apoi să se ia direcția acestui rezultat ca fiind direcția medie a vântului. Dar, mai des, direcția dominantă a vântului este determinată. În mod specific, se determină cvadrantul cu frecvența cea mai mare. Linia mijlocie a acestui cvadrant este considerată direcția predominantă.
Vântul variază constant și rapid în viteză și direcție, fluctuând în jurul unor valori medii. Motivul acestor fluctuații (pulsații sau fluctuații) ale vântului este turbulența, care a fost discutată în Capitolul al doilea. Aceste oscilații pot fi înregistrate de dispozitive de înregistrare sensibile. Vântul, care are variații pronunțate în viteză și direcție, este numit gustos. Cu o impetuozitate deosebit de puternică, vorbește despre un vânt înfricoșat.
La observațiile obișnuite ale stației deasupra vântului, se determină direcția medie (netezită) și viteza medie pe un interval de timp de ordinul mai multor minute. În observațiile privind giruetă trebuie observator Wild timp de două minute pentru a urmări vibrațiile paletelor și timp de două minute la fluctuațiile Wild în bord și, ca urmare a determina media direcția (netezite), iar rata medie (netezite) în acest timp. Un anemometru cupă face posibilă determinarea vitezei medii a vântului în orice interval de timp finit.
Cu toate acestea, este de asemenea interesant să studiem vâltoarea vântului. Impetuozitatea poate fi caracterizată de raportul dintre amplitudinea oscilațiilor vitezei vântului pe un anumit interval de timp și viteza medie pentru același timp; În acest caz, se ia fie amplitudinea medie sau cea mai frecvent întâlnită. Amplitudinea este diferența dintre maximul succesiv și cel minim al vitezei instantanee. Există și alte caracteristici ale variabilității, inclusiv direcția vântului.
Rugozitatea este mai mare, cu atât mai multă turbulență. În consecință, este mai pronunțată față de pământ decât peste mare; în special în zone cu un teren complex; mai mult în timpul verii decât în timpul iernii; are un maxim de după-amiază în cursul zilnic.
Într-o atmosferă liberă, turbulența poate duce la lovirea avioanelor. Boltanka este deosebit de mare în norii puternic dezvoltați de convecție. Dar crește brusc și în absența norilor în zonele așa-numitelor fluxuri de jet.
Impactul obstacolelor asupra vântului
Orice obstacol în calea vântului o va influența într-un fel, va deranja câmpul eolian. Aceste obstacole pot fi pe scară largă, cum ar fi lanțuri muntoase și la scară mică, cum ar fi clădiri, copaci, centuri forestiere etc. În primul rând, un obstacol deflects debit de aer: .. Trebuie să curgă în jurul unui obstacol sau lateral, sau să curgă prin ea din partea de sus. În acest caz, fluxul orizontal are loc într-o măsură mai mare. Depășirea are loc cu atât este mai ușor decât stratificarea instabilă a aerului, adică, cu atât mai mari sunt gradientele de temperatură verticale din atmosferă. aerul să curgă prin obstacole conduce la consecințe foarte importante, cum ar fi o creștere nori și precipitații pe partea windward a unui munte cu o mișcare ascendentă a aerului și, dimpotrivă, împrăștierea de nor pe panta adăpostită cu o mișcare descendentă.
Curgând în jurul unui obstacol, vântul înainte de a slăbește, dar părțile crește, în special în proiecții Baraje (colțuri ale clădirilor, pelerine de coastă și așa mai departe.). Liniile curente în astfel de locuri se îngroașează. În spatele obstacolului, viteza vântului scade, există o umbră de vânt.
Vântul crește foarte mult, coborând în patul orografic îngust, de exemplu între două intervale de munte. Când fluxul de aer avansează, secțiunea transversală scade; Și întrucât aceeași cantitate de aer trebuie să treacă prin secțiunea descrescătoare, viteza crește (Fig.74). Acest lucru explică vântul puternic în unele zone; de exemplu, vânturile nordice din Vladivostok sunt mai puternice decât în regiunile de la nord de aceasta. Același lucru explică și vântul crescut în strâmtorile dintre insulele înalte și chiar pe străzile orașului.
Înainte și după un obstacol, se formează uneori așa-numitele vânturi învârtoase și înclinate.
Efectul câmpurilor de adăpost pe teren asupra condițiilor microclimatice ale câmpurilor se datorează în primul rând slăbicirii vântului din straturile de aer din apropierea solului, care este creat de benzi forestiere. Aerul curge peste banda de pădure și, în plus, viteza sa este slăbită atunci când trece prin lumeni în bandă. Prin urmare, imediat în spatele benzii, viteza vântului este puternic slăbită. La o distanță mai mare în spatele benzii, viteza vântului crește. Cu toate acestea, viteza inițială, nereducătoare a vântului este restabilită doar la o distanță egală cu 40-50 de ori înălțimea copacilor, dacă banda este deschisă (neîntreruptă). Influența unei benzi continue se extinde pe o distanță egală cu 20-30 de ori înălțimea copacilor și mai puțin.
Informații despre lucrarea "Geografie fizică"
Trimiteți-le prietenilor: