Геострофический ветер

Геострофический ветер который является результатом полного баланса между силой Кориолиса и барическим градиентом. Такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко, за счет действия других сил: силы трение о поверхность Земли и центробежной силы. Несмотря на практическую недостижимость таких условий, рассмотрение ветра как геострофического является хорошим первым приближением для атмосферы вне тропической зоны. В штурманской практике геострофический ветер используется для определения ветра в природном слое.

Рассмотрим геострофический ветер. По условия силы трения нет, Центробежная сила также отсутствует (движение происходит в параллельных равных изобарх).

Остаются 2 силы , вызывающие прямолинейное движение (это сила барического градиента и сила Кориолиса),которая взаимно уравновешивается (исходя из третьего Закона Ньютона).

Сила барического градиента и сила Кориолиса равны и направлены в противоположные стороны.

В Северном полушарии сила Кориолиса направлена под 90⁰ вправо от вектора (ветра) движения потока. Если давление в горизонтальной плоскости не одинаково, то возникает поток воздуха в сторону меньшего давления, возникает сила, которая двигает массу воздуха эта сила называется силой барического градиента.

G=-1/р* dp/ dn

отклоняющая сила вращения Земли яв-ся инерциальной или кажущейся силой, она равна: К=2WCsin  φ

W- угловая скорость вращения Земли = W= 2 П/Т (Т=24*60*60)

C- скорость движущегося потока;

φ- широта места

2WCsin  φ= (-1/р)* (dp/ dn)

Gg = (-1/р)* (dp/ dn) /2WCsin  φ= (1 /2рWCsin  φ) * (dp/ dn)

G g=5,4/sin φ* p / n

p – в ГПа

n – в сотнях км

р= 5ГПа = Gg= 27/ n sin φ

р = 4 ГПа= Gg= 22/ n sin φ

Поскольку в атмосфере действует помимо силы барического градиента и сила Кориолиса, действует и центробежная сила и сила трения, это требует введение поправок при определении ветра. Сила трения давольно сложно описывается формулами, заменяется возникающим коэффициентом. Для поверхности океана пониженный коэффициент зависит от температуры воздуха и воды. Если температура воды выше то коэффициент больше => k=0.8 При температуре воздуха больше температуры воды => k =0.6

Если условия не известны применяем k=0.7 (для суши 0,4). Но силы трения не только понижает скорость ветра в поверхностном слое, а ещё и поворачивает его в сторону низкого давления. Угол между геострофическом ветре и ветром приводном слое равен 15⁰, то есть углом между реальным ветром и положением изобары. Исходя из этих положений, знаменита метеорология Бейс Баллот предложил закон ветра.

Закон Бейс-балло (Барический закон ветра)

Если смотреть в направлении ветра у поверхности земли (в северном полушарии), то наиболее низкое давление будет слева и несколько впереди. Известен как закон Бейс-Балло.

Если давление начинает падать, а ветер свежеть, то нужно считать, что приближается ураган и после этого следует определить в какой половине находится его центр. Чтобы это сделать как можно скорее самоходным судам нужно стать против ветра и уменьшить ход. После этого следить за изменением ветра, можно применить штормовую картушку – это упрощенная схема циклона. нанесенная на прозрачную пластину. Прикладывается внешним краем так, чтобы направление ветра на картушки совпало с реальным наблюдаемым ветром.

В атмосфере, ещё безусловно действуют силы тяжести, но она не ….вертикальных движений воздуха так как уравновешивается силой вертикально барического градиента.

g= (-1/p)* (dp/dz)= (9,81 м/с²)