Градиент ветра

Из-за трения движущегося воздуха о землю, скорость ветра у поверхности меньше, чем на высоте. По той же причине изменяется и направление. Ветер на высоте совпадает с направлением изобар, а у земли пересекает их. Давайте представим себе модель распределения ветра по высоте.

Градиент ветра (можно сказать изменение) возле земли может быть изображен, как на рисунке 83. Это графическое представление скорости ветра от высоты можно назвать градиентным профилем ветра. В спокойных условиях (без термичности) над землей поток не турбулентен и наибольшее изменение скорости ветра происходит вблизи поверхности. Если местность пересеченная, нижний слой турбулизируется, увеличивается толщина пограничного слоя, то есть слоя, в котором изменяется скорость ветра.

Вопросы ветрового градиента аналогичны хорошо известным в авиации проблемам пограничного слоя.

Высотные ветры

Как мы выяснили в этой главе ранее, ветер на высоте более 500 - 1000 м над высшей точкой поверхности уже не подвержен влиянию трения о землю. На этих уровнях можно говорить о ветрах, дующих в свободной атмосфере и имеющих скорость свободного потока. Следовательно, на высоте более 500м над наивысшей точкой поверхности, мы находимся в зоне действия воздушных потоков, движущихся по изобарам и со скоростью, соответствующей градиенту давления на данной высоте. Ветер, направление которого, совпадает с изобарой вне пограничного слоя принято называть градиентным ветром.

На рисунке 84 мы видим изменение скорости и направления ветры с увеличением высоты. От поверхности до высоты 550м ветер доворачивает по часовой стрелке на 45° и усиливается с 10м/с до 20м/с.

Также на рисунке показаны ситуации, возникающие над ровной (водной) поверхностью и пересеченной. В первом случае, меньший поворот при меньшем уменьшении скорости. Во втором случае, большие изменения и направления, и скорости ветра. Поворот ветра с высотой важно учитывать пилотам при поиске термических потоков, планировании маршрута полета, экономии топлива или использования парящих участков горных склонов. Хотелось бы отметить, что нестабильные условия с термичностью имеют тенденцию отклонять потоки воздуха вверх и вниз и несколько уменьшают поворот ветра по сравнению со стабильными условиями. Также надо помнить, что очень удлинненные долины доворачивают ветер так, что он дует вдоль них. Этот эффект часто увеличивает разницу между направлением приземных потоков и потоков на высоте.

Направление поворота ветра от поверхности до высоты свободного потока обычно по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой в южном. Далее ветер опять поворачивает до направления более высоких ветров. В умеренном климате эти более высокие ветры обычно западные, за редким исключением, когда струйные потоки движутся к полюсу или изгибаются.

Лучший способ определить направление высотного ветра - это наблюдение за дрейфом облаков верхнего уровня, выбрав в качестве базы какой-нибудь неподвижный объект на земле. Зная направление ветра на большой высоте, в соответствии с полученной моделью, можно определиться с поворотом ветра с высотой. Обратив внимание на рисунки 58 и 68 в главе 4, где показаны высотные ветры в связи с барическими системами и фронтами, мы можем предположить направление при отсутствии нужных облаков. Отметим, что верховые ветры дуют почти всегда параллельно фронтам. Самое большое изменение направления ветра (180°) встречается в умеренных широтах при восточном ветре у поверхности. Все эти знания необходимы, когда работает высокая термичность, дрейфующая с ветром.

Характеристики высотного ветра зависят от места и расположения относительно него господствующих ветров на высоте и, особенно, струйных течений. Все это отображается на высотных картах погоды. При отсутствии таковых мы можем пользоваться основным правилом, которое гласит: ветер усиливается с высотой в теплом секторе антициклона и ослабляется в холодном секторе антициклона.

Мы должны понимать, что барические системы с высотой могут значительно отличаться от того что происходит у поверхности, а также, что в нижних слоях атмосферы возможно движение слоев воздуха над или под друг другом. Слои часто отличаются по температуре, влажности и характеристикам движения. Это может привести к изменению скорости и направления ветра через некоторое время. Чаще всего, ветер на высоте указывает, каким вскоре станет ветер у поверхности.