38. Геострофический ветер. Градиентный ветер.

Геострофический ветер

Равномерное прямолинейное горизонтальное движение воздуха в отсутствие силы трения, при равновесии силы горизонтального барического градиента и отклоняющей силы вращения Земли. Г. В. направлен по параллельным прямолинейным изобарам, отклоняясь от барического градиента на прямой угол — в северном полушарии вправо и в южном влево. Геострофический ветер — частный случай градиентного ветра.

Градиентный ветер - равномерное горизонтальное движение воздуха при отсутствии силы трения по прямолинейным и круговым траекториям, совпадающим с изобарами.

Градиентный ветер образуется при условии равновесия между действующей силой градиента давления, а также центробежной и отклоняющей силой вращения Земли.

Градиентный ветер приблизительно соответствует действительному ветру в свободной атмосфере циклона или антициклона.

39. Влияние трения на скорость и направление ветра. Изменение ветра с высотой. Суточный ход ветра. Барический закон ветра. Связь ветра с изменениями давления.

Барический закон ветра (закон Бейс-Балло): если стать спиной к ветру, то область низкого давления будет расположена слева и несколько впереди наблюдателя, а область высокого давления справа и несколько позади наблюдателя.

СУТОЧНЫЙ ХОД ВЕТРА—изменение скорости и направления ветра в течение суток. Обычно ветер усиливается днем, когда в результате дневного прогрева увеличивается турбулентность. Направление ветра в ясный день стремится следовать „за солнцем". У земной поверхности ветер ночью ослабевает. В верхней части пограничного слоя атмосферы суточный ход обратный, т. е. скорость ветра наименьшая днем, наибольшая — ночью. Между верхней и нижней частями -пограничного слоя существует переходный слой, в котором суточные изменения скорости ветра наименьшие.

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕТРА С ВЫСОТОЙ— увеличение скорости ветра с высотой в нижнем километровом слое атмосферы вследствие увеличения турбулентного трения, скорость ветра увеличивается по степенному или логарифмическому закону. Усиление ветра с высотой происходит тем интенсивнее, чем больше горизонтальный градиент температуры и чем ближе совпадают направления барического и термического градиентов. Изменение скорости ветра с высотой зависит еще и от вертикального -распределения температуры.

Ветер возникает в связи с неравномерным распределением атмосферного давления, т. е. в связи с наличием горизонтальных разностей давления.

Мерой неравномерности распределения давления является горизонтальный барический градиент. Воздух стремится двигаться от высокого давления к низкому по наиболее короткому пути; это и есть направление барического градиента. При этом воздух получает ускорение тем большее, чем больше барический градиент. Следовательно, барический градиент есть сила, сообщающая воздуху ускорение, т. е. вызывающая ветер и меняющая скорость ветра.

Только сила барического градиента приводит воздух в движение и увеличивает его скорость. Все другие силы, проявляющиеся при движениях воздуха, могут лишь тормозить движение и отклонять его от направления градиента.

Отклоняющая сила вращения Земли

Будем под вращающейся системой координат разуметь поверхность вращающейся Земли, а под телом — воздух. На вращающейся Земле поворотное ускорение (здесь и дальше речь идет о его горизонтальной составляющей) направлено в северном полушарии вправо от скорости, в южном — влево.

Условно можно назвать поворотное ускорение отклоняющей силой вращения Земли (отнесенной к единице массы) или силой Кориолиса.

Влияние трения на скорость и направление ветра

Скорость ветра уменьшается вследствие трения настолько, что у земной поверхности (на высоте флюгера) над сушей она примерно вдвое меньше, чем скорость геострофического ветра, рассчитанная для того же барического градиента.

С высотою сила трения быстро убывает и скорость ветра поэтому возрастает, пока на высоте

Сила трения влияет и на направление ветра. Представим себе равномерное прямолинейное движение воздуха при наличии силы трения (геотриптический ветер). Это значит, что должны уравновешиваться три силы: градиента, отклоняющая и трения.

Трение в атмосфере это сила, которая сообщает уже существующему движению воздуха отрицательное ускорение, т.е. замедляет движение и меняет его направление. Эта сила направлена противоположно направлению скорости. С высотой она убывает. Вызывается сила, трением воздуха о шероховатую поверхность, за счет турбулентности потока, вызванного неравномерным прогревом или охлаждением поверхности.

Скорость ветра уменьшается за счет трения над сушей примерно вдвое по сравнению с геострофическим ветром, рассчитанным для того же барического градиента. Над морем скорость действующего ветра составляет около двух третей скорости геострофического ветра. Море обеспечивает меньшее трение воздуха, чем суша.

Сила трения влияет и на направление ветра. За счет трения ветер может отклоняться от направления градиентного.