21. Скорость и направление ветра. Климатическое описание ветра в данном пункте наблюдений. Порывистость ветра. Суточный ход ветра.

Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности. Ветер характеризуется вектором скорости. Под скоростью ветра понимают только числовое значение этого вектора, т.е. путь, проходимый индивидуальным объемом воздуха относительно земной поверхности за единицу времени. Направление вектора скорости называется направлением ветра. За направление ветра принимают азимут точки, откуда ветер дует.

Скорость ветра измеряется в м/с, в км/ч и в узлах (морская миля в час). Чтобы перевести скорость ветра из м/с в узлы, нужно ее умножить на 2. Скорость ветра также оценивается в баллах по шкале Бофорта (максимум – 12). Различают сглаженную и мгновенную скорость ветра. Скорость ветра измеряется анемометрами или флюгером Вильда.

Для атмосферных движений характерна квазигоризонтальность, т.е. скорость горизонтального переноса на несколько порядков превышает вертикальные скорости.

Для указания направления ветра используется 16 румбов: 8 основных и 8 промежуточных. Направление ветра измеряется с помощью флюгера и указателей румбов. Различают мгновенное и сглаженное направление ветра. Чтобы охарактеризовать климатический режим ветра, можно для каждого пункта построить диаграмму распределения повторяемости ветра по румбам – розу ветров. Для характеристики скорости строят розу средних скоростей ветров или совмещенные диаграммы направлений и скоростей. Для характеристики направлений ветров за определенный период используют равнодействующую всех направлений или преобладающее направление ветра.

В каждой точке атмосферы имеется ветер (штиль – ветер нулевой скорости). Таким образом, можно представить пространственное распределение ветра в виде векторного поля. Силовые линии этого поля (вектора являются касательными к ним) являются линии тока. Густота линий тока пропорциональна скорости ветра. Линии, соединяющие точки с одинаковыми скоростями ветра, называются изотахами.

Часто на картах линий тока наблюдаются точки и линии сходимости и расходимости, а также односторонние линии сходимости. Исходя из соображений сохранения массы, сходимость линий тока должна сопровождаться восходящим движением стекающегося воздуха, расходимость – нисходящим движением растекающегося воздуха. Причиной сходимости или расходимости в поле ветра могут быть особенности в распределении поля давления, влияние трения, орография подстилающей поверхности.

Зримым следствием турбулентности является порывистость ветра, которая проявляется в постоянно и быстро меняющихся пульсациях скорости и направления ветра. Причина – турбулентность. При особенно сильной и внезапной порывистости говорят о шквалистом ветре.

Порывистость можно характеризовать отношением размаха колебаний скорости ветра за некоторый промежуток времени к средней скорости за то же время. Под размахом подразумевается разность между

последовательными максимумом и минимумом мгновенной скорости.

Порывистость ветра тем больше, чем больше турбулентность. Следовательно, она сильнее выражена над сушей, чем над морем. Особенно велика порывистость в районах со сложным рельефом местности. Она больше летом, чем зимой, имеет послеполуденный максимум в суточном ходе.

Суточный ход ветра. В слое трения обнаруживается суточный ход скорости ветра. У земной поверхности над сушей максимум скорости ветра наблюдается около 14ч., минимум ночью или утром. Начиная примерно с высоты 500 м суточный ход обратный: с максимумом ночью и минимумом днем. Амплитуда суточного хода скорости ветра над сушей – около половины среднего суточного значения скорости. Особенно велика она летом в ясную погоду.

Надо морем суточный ход скорости ветра незначителен.

Причина суточного хода ветра – суточный турбулентный обмен. При развитии конвекции в первой половине дня вертикальное перемешивание между приземным слоем и вышележащими слоями воздуха усиливается, а во второе половине дня и ночью ослабевает. Усиленное дневное перемешивание приводит к выравниванию скоростей ветра между приземным слоем и вышележащей частью слоя трения. Воздух сверху, обладающий большими скоростями, в процессе обмена переносится вниз, в результате чего общая скорость ветра внизу днем возрастает. В то же время приемный воздух, замедленный трением перемещается вверх, вследствие чего в верхней части слоя трения происходит уменьшение скорости. Ночью при ослабленном вертикальном перемешивании скорость ветра внизу будет меньше чем днем, а вверху больше. Над океаном некоторое усиление конвекции приходиться на ночь, поэтому и суточный максимум ветра наблюдается ночью.

Суточный ход обнаруживается и в направлении ветра. Возрастание скорости утром и днем в приземном слое над сушей сопровождается вращением ветра вправо, по часовой стрелке, убывание скорости и правое – при ослаблении. В южном полушарии – в обратном направлении.

Причина - суточный ход турбулентного обмена. При дневном усилении обмена направление ветра в приземном слое приближается к направлению ветра в верхней части слоя трения. Следовательно, ветер поворачивает вправо – правое вращение. При ночном ослаблении обмена ветер приземного слоя в меньшей степени выравнивается с ветром более высоких слоев, поэтому ночью происходит удаление приземного ветра от изобар, т.е. левое вращение. В верхней части слоя трения условия противоположные.