6.2. Характеристики вітру

Вітер характеризується напрямком, швидкістю й поривчастістю. Повітря переміщується з районів із високим тиском туди, де тиск менший. Швидкість цього переміщення тим більша, чим більша різниця тиску на одиницю відстані (по горизонталі).

Рух повітря, що виникло під дією сили горизонтального баричного градієнта, відбувається не точно по напрямку градієнта, тобто не по перпендикулярі до ізобари від високого тиску до низького, а по більш складній траєкторії, обумовленої взаємодією сили градієнта із силою, що відхиляє обертання Землі, відцентровою силою й силою тертя. Під сукупним впливом цих сил вітер у нижньому шарі атмосфери над сушею відхиляється від баричного градієнта на 50-60°С, над морем - на 60-70°С. Вище шару тертя (1000-1500 м) кут відхилення вітру від градієнта наближається до 90°С. При цьому в Північній півкулі відхилення від баричного градієнта відбувається вправо, а в Південному - вліво.

За напрямок вітру приймають ту частину обрію, звідки дме вітер. Напрямок вітру звичайно визначають по восьми румбах обрію (сторонам світу) або в градусах, починаючи від північного румба по годинній стрілці. Для позначення головних румбів використають початкові букви назв сторін світу: північ (З), південь (Ю), схід (В), захід (3). У міжнародній класифікації використають латинські позначення N- норд, S- зюйд, Е - ост, W - вест. Для аналізу повторюваності різного напрямку вітру застосовують графік, який називають розою вітрів (графічне зображення напрямку вітру за місяць, сезон або рік).

Для побудови рози вітрів розраховують повторюваність вітру для кожного з восьми румбів, тобто обчислюють, скільки разів повторився той або інший напрямок вітру за даний період. Отримані значення виражають у відсотках загального числа спостережень. Число штилів в 100 % не входить (підраховують окремо).

На румбах у певному масштабі відкладають (від центра) повторюваність вітру даного напрямку. Ці точки послідовно з'єднують і одержують розу вітрів. Роза вітрів дає наочне подання про те, яке напрямок вітру за даний період є пануючим.

Швидкість вітру вимірюють у метрах за секунду (м/с), рідше в кілометрах за годину (км/рік). За напрямок руху вітру приймають той напрямок, звідки дме вітер. Напрямок вимірюється в румбах (їх 16) або кутових градусах. На метеорологічних станціях для визначення напрямку й швидкості вітру біля поверхні землі використовують флюгер, встановлений на висоті 10-12 м над земною поверхнею. Для визначення характеристик вітру використовують також ручний анемометр, електричні анемометри, анеморумбометри, а також самопишучі прилади для безперервної регістрації напрямку й швидкості вітру - анеморумбографи тощо.

Вітер має правильний (закономірний) добовий хід. Після сходу Сонця швидкість вітру зростає й десь об 13-14 годині досягає максимуму, а після цього починає зменшуватись. Увечері й вночі буває слабкий вітер, або штиль. Добові коливання швидкості вітру особливо помітні влітку над суходолом. Над морями й океанами завдяки незначним змінам температури коливання швидкості вітру невеликі, з наближенням до берегової лінії смороду збільшуються.

Описані зміни добового ходу швидкості вітру бувають лише в шарі атмосфери висотою до 100 м влітку й до 50 м взимку. Вище над земною поверхнею добовий хід швидкості вітру стає протилежним: максимальні значення бувають вночі, а мінімальні - вдень.

Середня швидкість вітру в більшості випадків поступово зростає з висотою, спочатку - дуже інтенсивно, а потім повільніше. Це пояснюється тим, що з підняттям угору зменшується вплив тертя.

У помірних і полярних широтах середня річна швидкість вітру змінюється від мінімальної влітку до максимальної взимку оскільки різниця температур між тропіками й полюсом збільшується від літа до зими. В окремих районах мінімум швидкості вітру спостерігається взимку, а максимум - навесні. Такий річний хід зумовлений отут пануванням у холодну пору долі антициклонів, які характеризуються холодними й слабкими вітрами.

Так, у денні годи­ни напрям вітру в приземному підшарі виявляється ближчим до напрямку градієнтного вітру, а вночі - кут відхилення від градієнтного вітру більший, ніж удень.

Оскільки за рахунок обміну кількістю руху між шарами повітря відбувається вирівнювання швидкостей вітру й тому в нижній частині граничного шару за рахунок турбулентності вдень вітер посилюється, а у верхній його частині він слабшає. Вночі, навпаки, вітер у верхній частині граничного шару посилюється, а в приземних підшарах слабшає. Очевидно, повинен існувати деякий рівень, де відбувається поворот добового ходу вектора швидкості вітру. Цей рівень названий висотою оборотності добового ходу швидкості вітру. Він залежить здебільшого від пересічного добового значення коефіцієнта турбу­лентності (~к): при великих ~к (влітку) висота оборотності становить сотні метрів, при малих - десятки.