Вопрос 9. Градиентный ветер. Барический закон ветра.

Градиентный ветер (U_g) – установившееся движение воздуха при отсутствии силы трения. Если центробежная сила равна нулю, то градиентный ветер называется геострофическим.

Геострофический ветер формируется под действиемсилы горизонтального барического градиента и силы Кориолиса. При установившемся движении эти силы уравновешиваются.

Ветер в свободной атмосфере направлен таким образом, что если встать лицом по направлению воздушного потока, то низкое давление воздуха будет находиться слева, а высокое давление - справа от наблюдателя. Эта законо­мерность носит название барического закона ветра для свободной атмо­сферы. Закон отражает связь между барическим полем и ветром в атмосфере.

Если в северном полушарии наблюдатель стоит лицом по направлению вет­ра, то область низкого давления будет располагаться слева и несколько впереди, а область высокого давления - справа и несколько позади от наблюдателя. Это закон Бейс-Балло или барический закон ветра для пограничного слоя атмо­сферы.

Вопрос 10. Барические системы.

Ложбина на приземной карте погоды (барическая ложбина) — вытянутая область пониженного атмосферного давления с незамкнутыми изобарами. Ось ложбины - линия наименьшего давления воздуха вдоль барической ложбины.

Гребень на приземной карте погоды (барический гребень) - вытянутая область повышенного атмосферного давления с незамкнутыми изобарами. Ось гребня - линия наибольшего давления воздуха вдоль гребня.

Седловина на приземной карте погоды - барическое поле с незамкнуты­ми изобарами между двумя циклонами и антициклонами, расположенными крест-накрест.

Вопрос 11. Силы, действующие в атмосфере.

Ветер воз­никает под действием силы горизонтального барического градиента (G), которая определяется по формуле:

G=-(1/ρ)*(ΔP/ΔS)

где ρ - плотность воздушной частицы; -(ΔP/ΔS) горизонтальный барический градиент, характеризующий распределение атмосферного давления по гори­зонтали и равный изменению давления воздуха на единицу наименьшего расстояния между изобарическими поверхностями.

Сила горизонтального барического градиента равна ускорению, которое полу­чает воздушная частица под действием горизонтального барического градиента. Эта сила направлена по кратчайшему расстоянию между изобарическими поверх­ностями в сторону понижения давления воздуха в горизонтальном направлении. Под действием силы горизонтального барического градиента воздушная частица начинает перемещаться из области высокого давления в область низкого давления.

Сила Кориолиса (А) - отклоняющая сила вращения Земли, всегда дейст­вует в направлении, перпендикулярном направлению движения воздушной частицы. Эта сила направлена по отношению к вектору ветра в северном по­лушарии вправо, а в южном полушарии - влево.

Сила Кориолиса, действующая на воздушную частицу, определяется по формуле

где ω - угловая скорость вращения Земли; φ- географическая широта; U -скорость ветра. На экваторе сила Кориолиса равна нулю, а на полюсе прини­мает максимальное значение, равное 2 ωU.

Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную направле­нию движения воздушной частицы, Сила трения значительна в пограничном слое атмосферы, уменьшается с увеличением высоты и близка к нулю на уровне трения.

Сила трения, действующая на воздушную частицу, определяется по фор­муле

где U - скорость ветра, k - коэффициент трения, характеризующий шерохо­ватость (неровности) подстилающей поверхности.

Центробежная сила (С) возникает при движении воздушной частицы по криволинейной траектории и направлена по радиусу кривизны траектории от центра вращения.

С=U^2/r