Вятър

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Направо към: навигация, търсене

Вятърът представлява движение на въздушите маси от места с високо към места с ниско атмосферно налягане . При вятър въздухът се движи в две направления спрямо земята — хоризонтално и вертикално. В България ветровете са предимно хоризонтални поради географските особености на района.

Съдържание

[редактиране] Причини

Карта на атмосферното налягане по време на буря в Съединените щати през 1888 година — зоните със сгъстяване на изобарите съответстват на по-високи скорости на вятъра

Първото известно научно описание на вятъра е направено през 17 век от италианския физик Еванджелиста Торичели, който казва:

... ветровете се предизвикват от разлики в температурата на въздуха, а оттам и на неговата плътност, в две различни области на земята.[1]

Други сили, които причиняват ветровете или им влияят, са силата на баричния градиент, кориолисовата сила, плаваемостта и силата на триене. Когато съществува разлика в плътността между две съседни въздушни маси, въздухът се стреми да се премести от областите с по-високо налягане към областите с по-ниско налягане. Поради въртенето на планетата около нейната ос, въздушните потоци в области, достатъчно отдалечени от екватора и земната повърхност, са повлияни от кориолисовата сила. Триенето с повърхността на земята води до навлизане на ветровете по-навътре в зоните с ниско налягане.[2]

В по-общ план двата основни фактора, определящи едромащабната атмосферна циркулация, са разликите в нагряването между екваториалните и полярните области и въртенето на Земята.[3]

При анализа на ветрови профили ветровете се разглеждат в контекста на механично равновесие между физични сили. Такива модели се използват за изслеване на уравненията за движение на атмосферата и за количествени оценки на хоризонталното и вертикално разпределение на ветровете. Геострофният вятър е компонента на вятъра, представляваща резултата от кориолисовата сила и силата на баричния градиент. Посоката му е успоредна на изобарите и при незначително триене съответства приблизително на теченията над атмосферния граничен слой при средни географски ширини.[4] Термичният вятър е компонентата, дължаща се на хоризонтален температурен градиент или бароклинност.[5] Компонентата на агеострофния вятър представлява разликата между действителния е геострофния вятър и предизвиква постепенното изчезване на циклоните с времето.[6] Градиентният вятър е подобен на геострофния, но включва и центробежната сила.[7]

[редактиране] Характеристики и наблюдения

Витлов анемометър

Системните наблюдения на вятъра обикновено отчитат двете основни характерни величини посока и скорост. В някои случаи се измерват и други характеристики, като вертикалното разпределение на ветровете в различните атмосферни слоеве. Това става с помощта на радиосонди или метеорологични балони, снабдени с различни уреди, които се издигат и извършват измервания на различни височини.

Данните от наблюденията на вятъра се използват за прогнозиране на времето за нуждите на въздухоплаването, мореплаването, земеделието.

[редактиране] Посока

За посока на вятъра се приема посоката, от която той духа, като тя може да бъде определена с помощта на ветропоказател.[8] Така например северният вятър духа от север на юг.[9]

Посоката се определя по посоките на света и се означава с латински букви, както следва: N — север. S — юг, W — запад, E — изток. За главни са възприети посоките N и S. Междинните посоки североизток, северозапад, югоизток и югозапад се записват с 2 букви, първата от които е на главната посока, а именно NE, NW, SE, SW (подобно на българските названия). В първоразрядните метеорологични станции и обсерваториите е задължително посоката на вятъра да се записва за 16 посоки, като посоката между основните и междинните се записва с 3 букви. Примери:

  • когато вятърът духа от посока между запад и северозапад, той се записва като „западно-северозападен“ със символите WNW.
  • ако посоката на вятъра е между изток и югоизток, той следва да се запише като „източен-югоизточен“ със символите ESE

По отношение на променливостта в посоката на вятъра, метеорологът записва като допълнителна характеристика „променлив“ или „постоянен“. Оценката „променлив“ се дава ако по време на наблюдението вятъра постоянно, макар и в тесни граници, променя посоката си.

[редактиране] Скорост

Скоростта на вятъра представлява пътя, изминат от въздушния поток за единица време и се измерва в m/сек. Като допълнителна характеристика на скоростта метеорологът записва „поривист“ или „равномерен“.

Измерванията на скоростта се извършват с помощта на ветромери (анемометри), които я отчитат пряко или непряко чрез скоростта на разпространение на ултразвукови сигнали.[10] Друг тип анемометри използва Тръба на Пито|тръби на Пито, като отчита разликата в налягането между вътрешна тръба и външна тръба, изложена на вятъра.[11] Някои анемометри са с ръчно отчитане, а други — с автоматично (анемографи). Повечето ветромери са комбинирани с ветропоказатели за отчитане на посоката вятъра.

Обикновено скоростта на вятъра се регистрира на височина 10 m над терена, като се отчита стойности, усреднени за десетминутен интервал. В Съединените щати усредняването се прави върху интервал от 2 минути,[12] а в Индия — от 3 минути.[13] Тези разлики се отразяват върху съпоставимостта на данните. Така стойностите при интервал на усредняване от 1 минута са с около 14% по-високи от тези с интервал на усредняване 10 минути.[14]

В широката практика може да стане нужда от безинструментно наблюдение върху посоката и скоростта на вятъра при полски условия, далече от метеорологична станция. Посоката на вятъра твърде лесно се определя по движението на леки предмети — дим, тревата, посевите. Скоростта на вятъра може да се определи приблизително по Скалата на Бофорт.

[редактиране] Глобални ветрове

Схема на глобалната въздушна циркулация

Земята може да се раздели на няколко области с характерни преобладаващи ветрове. Като цяло в полярните и тропичните зони преобладават източните ветрове, а в средните географски ширини — западните.

[редактиране] Тропични области

Пасатите са преобладаващите ветрове в тропическите области.[15] ВСеверното полукълбо те имат североизточна посока, а в Южното полукълбо - югоизточна.[16] Пасатите играят основна роля в насочването на тропическите циклони, формирани над океаните, към континенталните области.[17]

Мусоните са сезонни преобладаващи ветрове в някои тропически райони, като Южна и Източна Азия.[18] Движението им към полюсите се усилва с понижаването на температурите над континенталните области на Азия, Африка и Северна Америка през май-юли и на Австралия през декември.[19][20][21]

[редактиране] Средни географски ширини

Карта на Гълфстрийм от Бенджамин Франклин

В средните географски ширини, между 35° и 65°, преобладаващата посока на ветровете е западна и от субтропичната конвергенция към полярните области.[22] Те са предимно югозападни в Северното полукълбо и северозападни в Южното полукълбо и като цяло насочват извънтропическите циклони в източна посока.[16]

Ветровете са по-силни през зимата, когато налягането в полярните области е най-ниско, и по-слаби през лятото, когато то се повишава.[23] Те са особено интензивни в Южното полукълбо, където е по-малък делът на сушата, намаляваща скоростта на въздушния поток. Най-силни са западните ветрове в ивицата, известна като „Ревящите четиридесет“, между 40° и 50° южна ширина.[24]

Заедно с пасатите, западните ветрове в умерените ширини водят до възникването на силни океански течения, насочени към полярните области, в западните части на океаните и в двете полукълба.[25] Тези течения придвижват топли води от тропиците към полярните области и играят важна роля за климата по западните крайбрежия на континентите.[26][27]

[редактиране] Полярни области

В полярните области преобладават източни ветрове. Те са сухи и студени и духат от зоните с високо атмосферно налягане на полюсите към умерените ширини. За разлика от пасатите, тези източни ветрове са слаби и променливи.[28] Поради малкият ъгъл на слънчевите лъчи, над полюсите се натрупва студен въздух, който се спуска към повърхността на земята, създавайки област с трайно повишено налягане и изтласквайки въздуха на повърхността в посока към екватора.[29] Този поток се отклонява в на запад от ефекта на Кориолис.

[редактиране] Местни ветрове

В области със слаби въздушни потоци преобладаващите ветрове често се дължат на местни особености.

[редактиране] Крайбрежни местности

Основна статия: Бриз
A: дневен бриз
B: Нощен бриз

При липса на силни глобални ветрове, по крайбрежието на големи водни басейни преобладаващ вятър е бризът. Водният басейн се нагрява от слънцето на по-голяма дълбочина, отколкото земната повърхност, поради по-големия си специфичен топлинен капацитет и разпространението на топлината чрез конвекция.[30] Той има възможност да поглъща по-голямо количество топлина от съседната суша, поради което повърхността на водата се нагрява по-бавно. С повишаването на температурата на повърхността на сушата, тя започва да нагрява въздуха над себе си. Топлият въздух има по-ниска плътност, поради което се издига нагоре. Това предизвиква придвижване на въздух от зоните над водоема към сушата, създавайки хладния дневен бриз. Силата на бриза е пропорционална на температурната разлика между сушата и водата.

През нощта сушата изстива по-бързо от водния басейн, поради по-ниския си специфичен топлинен капацитет. Това довежда до спирането на дневния бриз. Ако температурата на брега спадне под тази над водата, налягането на сушата ще бъде по-високо и ще възникне нощен бриз, чиято посока е от сушата към водата, обратна на посоката на дневния бриз.[31]

[редактиране] Планински местности

В планински местности, където релефът е неравномерен, самият той оказва значително влияние върху скоростта и посоката на вятъра. Възвишенията и долините отклоняват въздушните потоци, като увеличават триенето между атмосферата и земната повърхност. Освен това те пряко възпрепятстват преминаването на въздуха, насочвайки го в посоката на долините[32] или успоредно на планинските склонове и увеличавайки скоростта на вятъра.[33]

В проходите в планински вериги ветровете значително увеличават скоростта си, вследствие на уравнението на Бернули. Този ефект може да се запази и на известно разстояние извън края на прохода, предизвиквайки бурни и турбулентни ветрове в съседните равнинни зони.[32] Подобни ветрове, характерни за съответните области, често получават различни местни названия, като бора или мистрал.

Друг ефект върху вятъра се наблюдава при преминаване на въздушните потоци над по-значителни планински масиви. При изкачването на въздушните маси по наветрения склон възникват орографски валежи, предизвикани от адиабатното охлаждане на въздуха. По подветреният склон спускащият се вятър, известен като фьон, е сух и топъл и създава дъждовна сянка, област с намалени валежи.[34] В области с целогодишни преобладаващи ветрове, като пасатите, по наветрената страна на планините климатът е значително по-влажен, отколкото по подветрената им страна.

[редактиране] Натоварване от вятър

Вятърът е едно от въздействията, за които се изчисляват повечето строителни конструкции. За определени групи от тях (високи и стройни сгради и съоръжения, леки едноетажни сгради), както и за много елементи на външното ограждане, той е едно от най-важните натоварвания. Повечето строителни норми, включително българските, използват като основа за изчисленията базово натоварване от вятър. То се изчислява въз основа на скоростта на вятъра на височина 10 m над терена:

w={\rho \over 2} \cdot v^2 \approx 0.6125 kg/m^3 \cdot v^2 , където:


[редактиране] Бележки

  1. ↑ (2002). „Evangelista Torricelli“. MacTutor History of Mathematics and Science. Посетен на 2009-03-13
  2. ↑ JetStream (2008). „Origin of Wind“. National Weather Service Southern Region Headquarters. Посетен на 2009-02-16
  3. ↑ John P. Stimac (2003). „Air pressure and wind“. Eastern Illinois University. Посетен на 2008-05-08
  4. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Geostrophic wind“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-18
  5. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Thermal wind“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-18
  6. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Ageostrophic wind“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-18
  7. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Gradient wind“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-18
  8. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Wind vane“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-17
  9. ↑ JetStream (2008). „How to read weather maps“. National Weather Service. Посетен на 2009-05-16
  10. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Anemometer“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-17
  11. ↑ Glossary of Meteorology (2009). „Pitot tube“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-03-17
  12. ↑ Tropical Cyclone Weather Services Program. „Tropical cyclone definitions“. (PDF) National Weather Service. Посетен на 2006-11-30
  13. ↑ (2007) Hydrology and Water Resources of India. Springer. Посетен на 2009-04-22.
  14. ↑ Jan-Hwa Chu (1999). „Section 2. Intensity Observation and Forecast Errors“. United States Navy. Посетен на 2008-07-04
  15. ↑ Glossary of Meteorology. „trade winds“. American Meteorological Society. Посетен на 2008-09-08
  16. ↑ 16,0 16,1 Ralph Stockman Tarr and Frank Morton McMurry (1909). Advanced geography. W.W. Shannon, State Printing. Посетен на 2009-04-15.
  17. ↑ Joint Typhoon Warning Center. „3.3 JTWC Forecasting Philosophies“. United States Navy. Посетен на 2007-02-11
  18. ↑ Glossary of Meteorology. „Monsoon“. American Meteorological Society. Посетен на 2008-03-14
  19. ↑ „Chapter-II Monsoon-2004: Onset, Advancement and Circulation Features“. National Centre for Medium Range Forecasting. Посетен на 2008-05-03
  20. ↑ „Monsoon“. Australian Broadcasting Corporation. Посетен на 2008-05-03
  21. ↑ Dr. Alex DeCaria. „Lesson 4 – Seasonal-mean Wind Fields“. Millersville Meteorology. Посетен на 2008-05-03
  22. ↑ Glossary of Meteorology. „Westerlies“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-04-15
  23. ↑ Halldór Björnsson. „Global circulation“. Veðurstofu Íslands. Посетен на 2008-06-15
  24. ↑ Stuart Walker (1998). The sailor's wind, W. W. Norton & Company, стр. 91. ISBN 0393045552, 9780393045550. Посетен на 2009-06-17.
  25. ↑ National Environmental Satellite, Data, and Information Service. „Investigating the Gulf Stream“. North Carolina State University. Посетен на 2009-05-06
  26. ↑ (2003). „The North Atlantic Drift Current“. The National Oceanographic Partnership Program. Посетен на 2008-09-10
  27. ↑ (2003) Polar Lows. Cambridge University Press. Посетен на 2008-09-10.
  28. ↑ Glossary of Meteorology. „Polar easterlies“. American Meteorological Society. Посетен на 2009-04-15
  29. ↑ Michael E. Ritter. „The Physical Environment: Global scale circulation“. University of Wisconsin-Stevens Point. Посетен на 2009-04-15
  30. ↑ Dr. Steve Ackerman. „Sea and Land Breezes“. University of Wisconsin. Посетен на 2006-10-24
  31. ↑ JetStream: An Online School For Weather. „The Sea Breeze“. National Weather Service. Посетен на 2006-10-24
  32. ↑ 32,0 32,1 National Center for Atmospheric Research. „T-REX: Catching the Sierra’s waves and rotors“. University Corporation for Atmospheric Research. Посетен на 2006-10-21
  33. ↑ J. D. Doyle (1997). „The influence of mesoscale orography on a coastal jet and rainband“. Monthly Weather Review 125. Сайтът е посетен на 2008-12-25.
  34. ↑ Dr. Michael Pidwirny. „CHAPTER 8: Introduction to the Hydrosphere (e). Cloud Formation Processes“. Physical Geography. Посетен на 2009-01-01

[редактиране] Вижте още

Взето от „http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%8F%D1%82%D1%8A%D1%80“.
Лични инструменти