Круговые изобары
При круговых изобарах движение воздуха будет криволинейным, так как к силам, действующим на воздух добавляется ещё и центробежная сила.
Рис. 11 Круговое движение в циклоне
Градиентная сила в циклоне направлена от периферии к центру, вектор скорости отклонён вправо, центробежная сила перпендикулярна вектору скорости и направлена по радиусу траектории от её центра, сила трения противоположна вектору скорости. Движение воздуха в циклоне направленно против часовой стрелки, от периферии к центру. Воздух из окружающих районов стремиться втекать в центр циклона. Для компенсации этого втекания в центральной части циклона развивается восходящее движение воздуха – воздух из нижних слоёв поднимается в более высокие слои атмосферы.
В антициклоне движение воздуха направленно от центра к периферии, то есть воздух стремиться вытекать из области антициклона за его пределы, в центральной части антициклона для компенсации вытекания развивается нисходящее движение воздуха из вышележащих слоев атмосферы в нижние слои.
Барический закон Бейс-Балло
Можно определить области высокого и низкого давления. Если встать спиной к ветру, то область низкого давления будет расположена слева и несколько впереди наблюдателя, область высокого давления справа и позади наблюдателя (для Северного полушария).
Рис. 12 Круговое движение
в антициклоне
Изменение скорости ветра и направления с увеличением высоты
С высотой сила трения уменьшается, поэтому скорость ветра увеличивается, одновременно происходит изменения его направления, оно приближается к направлению изобар. В приземном слое, до высоты 30 метров, скорость ветра быстро возрастает, а направление не изменяется, затем происходит увеличение скорости ветра и изменение его направления. В Северном полушарии ветер будет поворачивать вправо, в Южном – влево до тех пор, пока его направление не приблизится к геострофическому ветру.
Высота, начиная с которой ветер можно считать геострофическим зависит от:
характера подстилающей поверхности
стратификации атмосферы
величины скорости ветра
Чем больше шероховатость поверхности, тем на большую высоту распространяется сила трения. При неустойчивой стратификации наблюдается конвекция, происходит перемешивание слоев атмосферы, сглаживание скоростей. В этом случае ветер приближается к градиентному на высотах более 1500 метров.
При устойчивой стратификации турбулентное перемешивание почти отсутствует, обмен воздушными массами ослаблен, скорость ветра в нижних частях атмосферы мала и с высотой быстро достигает направления градиентного. В этих случаях высота слоя трения 300-500 м.
Рис. 13 Изменение направления и скорости ветра с увеличением высоты
Приземный ветер отклоняется от горизонтального градиента давления в среднем на 60 вправо (в Северном полушарии), постепенно увеличиваясь с высотой и на уровне трения становится градиентным, достигая угла 90. Над морем угол у поверхности составляет примерно 70 - 80, над сушей (где больше трение) – 40 - 50.
Если стратификация атмосферы неустойчивая, то уже вблизи подстилающей поверхности угол может быть около 80, однако, поворот его к направлению геострафического ветра будет происходить медленно с увеличением высоты.
Если стратификация атмосферы устойчива, особенно при инверсиях, то приземный ветер отклоняется от градиента давления влево на угол 20 – 30,затем с увеличением высоты резко поворачивает вправо.