Vântul produce o distrugere extraordinară
Pentru o evaluare mai completă a pagubelor cauzate de vânturile puternice de către Serviciul Național de Meteorologie din SUA, scala Beaufort a fost completată:
- 12,1 puncte, viteza vântului 35 - 42 m / s. Vânt puternic. Distrugerea semnificativă a clădirilor ușoare din lemn. S-au așezat câțiva poli telegrafi.
- 12.2. 42-49 m / s. Distruge până la 50% din clădirile ușoare din lemn, în alte clădiri - deteriorarea ușilor, acoperișurilor, ferestrelor. Creșterea furtunii de apă este de 1,6-2,4 m peste nivelul normal al mării.
- 12.3. 49-58 m / s. Distrugerea completă a caselor de lumină. În clădiri solide - daune mari. Viteza de furtună este de 1,5-3,5 m peste nivelul normal al mării. Inundații grave, deteriorări ale clădirilor prin apă.
- 12.4. 58-70 m / s. Sunt plini de copaci vantnici. Distrugerea completă a plămânilor și deteriorarea gravă a structurilor puternice. Viteza de furtună este de 3,5-5,5 m peste nivelul normal al mării. Abraziune puternică a țărmurilor. Daune foarte grave la etajele inferioare ale clădirilor de apă.
- 12.5. mai mult de 70 m / s. Multe clădiri solide sunt distruse de vânt, la o viteză de 80-100 m / s - și piatră, la o viteză de 110 m / s - aproape totul. Viteza de furtună de peste 5,5 m. Daune intense de inundații.
Viteza vântului la stațiile meteorologice este măsurată prin anemometre; dacă dispozitivul se auto-înregistrează, atunci se numește anemograf. Anemorumbograf determină nu numai viteza, ci și direcția vântului în modul de înregistrare constant. Instrumentele pentru măsurarea vitezei vântului sunt setate la o altitudine de 10-15 m deasupra suprafeței, iar vântul măsurat de ele se numește vântul în apropierea suprafeței pământului.
Direcția vântului este determinată prin denumirea punctului orizontului, de unde suflă vântul sau unghiul, format de direcția vântului cu meridianul locului de la care suflă vântul, adică azimutul său. În primul caz, există 8 puncte principale ale orizontului: nord, nord-est, est, sud-est, sud, sud-vest, vest, nord-vest și 8 intermediare.
8, principalele puncte ale direcțiilor busolă sunt următoarele abrevieri (rusești și internaționale) C-N, U-S, W-W, B-E, NW-NW, SW-NE, NE-SV, NV-SE.
Dacă direcția vântului este caracterizată printr-un unghi, numărul este de la nord în sensul acelor de ceasornic. În acest caz, nordul va corespunde 0 0 (360), nord-est - 45 ° est - 90 ° sud - 180 ° vest - 270 °.
Cu prelucrarea climatologică a observațiilor deasupra vântului, se construiește o diagramă pentru fiecare punct, care este distribuția frecvenței direcțiilor vântului de-a lungul principalelor rhumbs - "trandafirul vântului".
De la începutul coordonatelor polare, direcția de-a lungul romburilor orizontului este împinsă de segmente ale căror lungimi sunt proporționale cu frecvența vânturilor unei direcții date. Capetele segmentelor sunt conectate printr-o linie întreruptă. Repetabilitatea calmului este indicată de numărul din centrul diagramei. Când se construiește un trandafir eolian, se poate lua în considerare și viteza medie a vântului în fiecare direcție, înmulțind repetabilitatea acestei direcții cu ea, atunci graficul va arăta în unitățile condiționate cantitatea de aer purtată de vânturile fiecărei direcții.
Vântul geostrofic. Gradient wind. Un vânt geotriptic.
Vântul apare în legătură cu distribuția neuniformă a presiunii atmosferice, adică cu prezența diferențelor orizontale de presiune. O măsură a distribuției inegale a presiunii este gradientul de presiune orizontală. Aerul tinde să se deplaseze în direcția acestui gradient, obținând astfel accelerația cu atât mai mare, cu atât mai mare este gradientul de presiune. În consecință, gradientul de presiune orizontală este forța care conferă accelerația la aer, adică Un vânt care provoacă vântul și își schimbă viteza. Toate celelalte forțe care apar atunci când se deplasează aerul, pot doar să încetinească mișcarea aerului sau să o deturneze din direcția înclinării. Se constată că un gradient de 1 hPa la 100 km creează o accelerație de 0,1 cm / s2. Dacă numai forța gradientului de presiune a acționat în aer, atunci mișcarea aerului sub acțiunea acestei forțe ar fi accelerată uniform și, cu acțiune prelungită, aerul ar primi viteze mari și nelimitate. Dar, în realitate, alte forțe acționează în aer, echilibrând mai mult sau mai puțin puterea gradientului. Aceasta este, în primul rând, forța Coriolis sau forța de deviere a rotației Pământului. Accelerarea sau accelerarea rotațională a lui Coriolis pe Pământ are o magnitudine
A = 2wVsin y, (25)
în cazul în care:
w este viteza unghiulară a rotației Pământului,
V este viteza vântului,
y este latitudinea geografică.
În acest caz, înseamnă doar componenta orizontală a accelerației de rotație. Din formula este clar că accelerația are cea mai mare valoare la pol și devine zero la ecuator. Valoarea forței Coriolis pentru vânt are aceeași ordine de mărime ca și accelerația creată de gradientul de presiune. Prin urmare, forța de deviere a rotației Pământului cu mișcarea aerului poate echilibra puterea gradientului de presiune.
Vântul, pe care acționează numai forța gradientului de presiune și forța Coriolis, se numește geostrof. Cu condiția ca forțele să se echilibreze, mișcarea vântului este uniformă. Forța Coriolis din emisfera nordică este îndreptată în unghiuri drepte față de viteza mișcării spre dreapta, iar forța gradientului egal cu ea trebuie direcționată în unghi drept față de viteza spre stânga. Prin urmare, în emisfera nordică, vântul geostrofic va sufla de-a lungul izobarilor, lăsând o presiune scăzută spre stânga. În emisfera sudică, vântul geostrofic suflă, lăsând o presiune scăzută spre dreapta, deoarece forța Coriolis este îndreptată spre stânga.
În condiții reale, un vânt geostrofic apare într-o atmosferă liberă, la altitudini mai mari de 1 km, când forța de frecare devine atât de mică încât poate fi neglijată.
Dacă mișcarea aerului are loc fără acțiunea forței de frecare, dar în mod curbil, înseamnă că, pe lângă forța gradientului și forța Coriolis, există și o forță centrifugală:
C = V2 / r, (26)
în cazul în care:
V este viteza,
r este raza de curbură a traiectoriei aerului în mișcare.
Forța centrifugă orientată radial spre exterior curbură a traiectoriei în direcția convexitatea traiectoriei. Dacă mișcarea aerului este uniformă, atunci toate cele trei forțe sunt echilibrate. Un astfel de caz teoretic al mișcării uniforme a aerului de-a lungul traiectoriilor circulare fără influența forței de frecare este numit vânt gradient. Pentru un vânt gradient, sunt posibile două cazuri: într-un ciclon și într-un anticiclon. Într-un ciclon, adică în sistemul baric cu cea mai mică presiune din centru, forța centrifugă este întotdeauna direcționată spre exterior, în raport cu forța gradientului. Ca o regulă, forța centrifugă în condițiile atmosferice reale este mai mică decât forța de gradient, astfel încât pentru echilibrul de forțe care acționează trebuie să forța Coriolis a avut ca scop la fel ca și forța centrifugă, și împreună au gradient de forță au echilibrat. Viteza vântului trebuie să fie deflectată cu un unghi drept față de forța Coriolis, în emisfera nordică spre stânga. Vântul trebuie să explodeze de-a lungul izobarilor circulari ai ciclonului în sens invers acelor de ceasornic, deviind de la gradientul de presiune la dreapta.
În anticiclon, forța centrifugă este îndreptată spre exterior spre convexitatea izobarilor, adică la fel ca și forța gradientului. Forța lui Coriolis trebuie îndreptată către anticiclon pentru a echilibra două forțe direcționate în mod egal - gradientul și forța centrifugală. Viteza vântului trebuie direcționată astfel încât vântul să sufle de-a lungul izobarilor circulari ai anticiclonului în sensul acelor de ceasornic. Dar aceste argumente se referă doar la emisfera nordică. În emisfera sudică, unde forța Coriolis este îndreptată spre stânga vitezei, vântul de gradient se va abate de la gradient la stânga. Prin urmare, pentru emisfera sudică, mișcarea aerului de-a lungul izobarilor din ciclon este obținută în sensul acelor de ceasornic, iar în anticiclon - în sens contrar acelor de ceasornic. Vântul real este aproape de gradientul în cicloane și anticicloane doar într-o atmosferă liberă, unde nu există influență a forței de frecare.
Fricțiunea în atmosferă este o forță care conferă o accelerație negativă mișcării aerului existent, încetinește mișcarea și își schimbă direcția. Forța de frecare este mai mare la suprafața pământului, cu o altitudine care scade și la un nivel de 1000 m devine nesemnificativă în comparație cu alte forțe. Înălțimea la care forța de frecare aproape dispare (medie 1000 m) este nivelul de frecare, stratul inferior al troposferei la nivelul de frecare numit strat de frecare sau stratul limită planetar.
Viteza vântului datorată frecării scade atât de mult încât la suprafața pământului (la înălțimea vântului) deasupra terenului este de două ori mai mică decât viteza vântului geostrofic calculată pentru același gradient de presiune.
Mișcarea uniformă rectilinie a aerului în prezența fricțiunii se numește vânt geotriptic. Impactul forței de frecare conduce la faptul că viteza vântului nu este geotripticheskogo isobars și le traversează, deviind de la gradientul dreapta (în emisfera nordică) și la stânga (sud), dar care o compun, cu un unghi mai mic de un unghi drept. Viteza vântului poate fi descompusă în două componente: izobar și gradient. Ca rezultat, în stratul de frecare în vânt ciclon va sufla invers acelor de ceasornic vtek de la periferie spre centru (în emisfera nordică) și, de asemenea, sensul acelor de ceasornic de la periferie spre centru (în emisfera sudică). În anticiclon vântul emisfera nordică va sufla în direcția acelor de ceasornic, aducand aerul din interiorul anticiclonului la periferie, iar în anticiclonului emisfera sudică - spre stânga dinspre centru spre periferia anticiclonului.
Observațiile sugerează că vântul la suprafață (cu excepția latitudini din apropierea ecuatorului) deviază de la gradientul de presiune la un unghi mai puțin direct (spre dreapta în emisfera nordică, în sudul stânga). Rezultă din această situație: dacă stai înapoi la vânt, și fața lui ori de câte ori bate vantul, presiunea mai scăzută va fi pe stânga și ușor în fața, iar tensiunea arterială mai ridicată - dreapta și puțin în urmă. Această prevedere a fost constatată empiric și se numește legea barică a vântului sau legea Bazei Ballo.
Zonalitatea în distribuția presiunii și a vântului
Caracteristica cea mai stabilă în distribuția vântului și a presiunii deasupra Pământului este zonarea. Motivul pentru aceasta este zonarea în distribuția temperaturii. Zonarea mișcării aerului (adică circulația zonarea) este prezentată în predominarea componentelor latitudinale ale vântului (vest și est), pe componenta meridional. Gradul de predominanță poate fi diferit. De-a lungul oceanelor tropicale predominanță a componentelor orientale în transportul aerian în troposferă inferior este exprimat foarte puternic. Prevalența vânturilor occidentale în zona temperată a emisferei sudice este, de asemenea, foarte pronunțată. În emisfera nordică, această predominanță poate fi văzută numai atunci când seria lungă de observații este prelucrată statistic. Iar în estul Asiei componentele meridionale predomină în troposfera inferioară.
Componentele meridionale ale transportului aerian în circulația generală a atmosferei, cu o valoare mai mică decât în cele zonale, au o importanță deosebită. Ei sunt responsabili pentru schimbul de aer între diferitele latitudini ale Pământului.
distribuție zonală presiunea vântului este cel mai clar manifestat în atmosferă liberă, este stratul de frecare. După cum se știe, distribuția de presiune repetă distribuția temperaturii. Deoarece temperatura din troposferă, la scăderi medii de la mic la latitudini mari, iar gradientul de presiune meridional este direcționat, pornind de la o înălțime de 4-5 km, de la mic la latitudini mari. Prin urmare, suprafața izobară 300 hPa trece iarna peste ecuator la o altitudine de 9700 m deasupra polul nord, la o înălțime de aproximativ 8400 de metri deasupra sud -. La o înălțime de 8100 metri Cu această distribuție a orizontală gradient de presiune gradient de vânt vor fi îndreptate în ambele emisfere vest la est. Astfel, în troposferă superioară și stratosfera înconjoară polul inferior se observă o așa numită vortex ciclonică planetare antiorar peste emisfera nordică și peste în sens orar sudic. La latitudini joase, situația este oarecum diferită. Faptul că cea mai mare presiune din troposferă superior nu se observă peste ecuator, și într-o regiune relativ îngustă în apropierea ecuatorului, iar gradientul de presiune în troposferă superioară este îndreptată spre ecuator. Acest lucru înseamnă că, în troposfera superioară peste zona ecuatorială este dominat de transportul est.
În stratosfera inferioară, distribuția medie a temperaturii de-a lungul meridianului vara este opusul distribuirii temperaturii troposferice. stratosfera Polar este foarte cald, în vara în comparație cu tropicale și cele mai scăzute temperaturi apar în zona ecuatorială, iar cea mai mare - în polar. Prin urmare, în stratosferă, la o altitudine de 18-20 km gradientului meridional este inversată, direcționată dinspre poli spre ecuator. Există un anticiclon circumpolar și transportul aerian de est în emisfera de vară. Acest fenomen a fost numit circulația stratosferică a aerului. În emisfera de iarnă, rezerva de Vest este păstrată.
La suprafața pământului și în troposfera inferioară (în stratul de fricțiune), distribuția presiunii zonale este mai complicată, care este legată de distribuția pământului și a mării.
Tabelul 2. Valorile medii latitudinale ale presiunii de suprafață în hPa.
Latitudine în grade
Distribuția zonală a presiunii și a transportului aerian la suprafața pământului și în troposfera inferioară (schema). În partea dreaptă este direcția de gradienți de presiune de-a lungul meridianului în zonele corespunzătoare.
Direcția de transfer de masă a aerului în troposferă inferior asociat cu plasarea zonei de zone de înaltă și joasă presiune la aplicare la periferia zonei subtropicale pol este creat în transferul de Vest mijlocul anilor latitudinile, se extinde pe axa zonelor sub-polare, adică până la 60-650 s. w. și S.S. Transmiterea occidentală este cea mai pronunțată asupra oceanelor din emisfera sudică. Deasupra continentelor, frecvența vânturilor din direcția vestică este mai puțin frecventă.
Pe periferia zonei subtropicale de înaltă presiune îndreptată spre ecuator, adică în tropice, gradientul de presiune de la suprafața pământului este îndreptat spre ecuator și aici predomină transferul estic, care acoperă întreaga zonă tropicală. Acestea sunt așa-numitele vânturi comerciale - vânturile tropicale estice stabile.
În regiunea polară, gradientul de presiune este direcționat de la pol la latitudinile subpolare, ceea ce creează un transfer de aer estic. Cea mai pronunțată predominanță a vânturilor de est este exprimată în Antarctica, unde există zone cu vânturi est-est.
Trimiteți-le prietenilor: