14. Поле ветра

Ветер характеризует движение воздуха, которое является тур­булентным (неупорядоченным). Однако можно определить (измерить) некоторое осредненное значение ветра, поскольку неупорядоченные мелкомасштабные колебания нивелируются. Именно этот осредненный ветер определяется на метеорологических станциях и при температурно-ветровом зондировании. Поле ветра — векторное поле и характеризуется в каждой точке направлением и скоростью. Важными характеристиками поля ветра являются вертикальные градиенты модуля и вектора скорости. Вертикальный градиент модуля Гv определяется как разность значений скорости ветра на границах слоя единичной толщины. Эта величина часто называется градиентом скорости. Вертикальный градиент вектора скорости Гv определяется как разность векторов скорости на границах того же единичного слоя. Эту величину часто называют сдвигом ветра.

В среднем изменение скорости ветра с высотой значительно больше изменения направления, поэтому часто эти две характери­стики численно мало отличаются. У земной поверхности поле ветра отличается значительной слож­ностью, так как даже небольшие неоднородности подстилающей поверхности оказывают существенное влияние и на скорость, и на направление ветра. В свободной атмосфере поле ветра более сгла­женное. Изменчивость ветра. Ветер является сильно изменчи­вым метеорологическим параметром. Определяющей характеристикой для изменения направления ветра является скорость ветра, а именно: направление приобретает большую устойчивость при больших скоростях ветра. Изменчивость направления при данной скорости остается практически одинаковой для всей тропосферы, но резко уменьшается при переходе в стратосферу, что объясняется большей устойчивостью направления градиентов температуры и давления в стратосфере по сравнению с тропосферой. Для временной изменчивости скорости ветра Qv основные выводы сводятся к следующему.1.Изменчивость скорости имеет максимум в районе тропопаузы.2.Изменчивость скорости в тропосфере близка к изменчивости скорости в стратосфере.3. Изменчивость скорости ветра мало зависит от времени года, однако большая повторяемость сильных ветров зимой приводит к некоторому ее увеличению. Временная изменчивость ветра имеет существенное значение при статистическом прогнозе ветра на различных высотах, в первую очередь для оценки его будущих вероятных значений и выбора до­верительных интервалов за некоторый промежуток времени. Для пространственной изменчивости ветра Гарифулин получил данные, приведенные в 1. Пространственная изменчивость направления ветра на вы­сотах 5—9 км примерно одинакова, но она зависит, во-первых, от скорости (больше скорость — меньше изменчивость) и, во-вторых, от направления (по потоку заметно меньше, чем поперек потока).2. Пространственная изменчивость скорости ветра указывает на несколько меньшую устойчивость восточного ветра. Сохраняется зависимость изменчивости от направления по потоку и поперек потока. Данные о пространственной изменчивости широко используются для определения радиуса действия аэрологической станции, густоты аэрологической сети и экстраполяции данных о ветре на неосвещен­ную территорию. Особенно заметны временная и пространственная изменчивости ветра у земной поверх­ности, где существенную роль играет трение. Связь поля ветра с полем давления. Поле ветра тесным образом связано с полем давления. Наличие такой связи проявляется в соответствии барических систем определенным системам синоптического масштаба. Связь между полями давления и ветра широко используется в практике синоптического анализа. Так, при проведении изобар (изогипс AT) на картах погоды, помимо значений давления (геопо­тенциала), обязательно учитываются сведения о скорости и направ­лении ветра, несущие дополнительную информацию о густоте и на­правлении изобар (изогипс). С другой стороны, при определении ветра в пунктах, где отсутствуют данные измерений, обычно предва­рительно путем интерполяции находится распределение давления (геопотенцнала) в окрестностях этого пункта, а затем с использова­нием градиентных моделей или моделей, учитывающих трение, «восстанавливаются» скорость и направление ветра. Согласование полей давления и ветра является обязательным элементом выполняемого с помощью ЭВМ объективного анализа метеорологической информации. В процессе такого анализа должно быть учтено, что поле ветра, особенно в слое трения, значительно больше, чем поле давления, подвержено влиянию сравнительно мелкомасштабных возмущений. Основной причиной этих возмущений является неоднородность подстилающей поверхности, под влиянием которой формируются так называемые местные системы ветра (бризы, горно-долинные ветры и др.).