Ветер - meteonaa.esy.es

Ветер
Лектор: д.т.н., профессор Гусейнов Н.Ш.
Определение ветра

В основном, ветер является
горизонтальным движением
воздуха относительно
поверхности.
Измерение ветра

Направление ветра


направление, откуда дует ветер.
Скорость измеряется Узел (KT)
 Километры в час (KPH)
 Метры в секунду (MPS)

Измерение ветра

Скорость ветра обычно измеряется, с помощью
анемометра.
Описание данных
о
ветре
Станционный круг

Приземные
синоптические
карты
Ветер

Высотные
карты
Широта
Долгота
Основная причина
возникновения ветра

Воздух перемещается из области
Высокого давления в область
НИЗКОГО давления под влиянием
Силы Барического Градиента (СБГ).
Закон Бейс-Балло

Бейс-Балло, Christoph H(endrick)
D(iederick) 1817 -- 1890 Метеоролог,
родился в Kloetinge, в Голландии. Он учился
и преподавал в Университете Утрехт и
основал Метеорологического Института в
1854 году. Он был изобретателем системы
погодных сигналов. Он утверждал закон
направления ветра относительно
атмосферного давления в 1857 (Закон БейсБалло).
Закон Бейс-Балло

В Северном полушарии, если Вы стоите
в направлении ветра

Низкое давление будет на левой стороне

Высокое давление будет на правой
стороне

Противоположный эффект наблюдается
в южном полушарии
Низкое
Высокое
Север. пол.
Юж. Низкое
пол.
Высокое
Сила барического градиента
Сила барического градиента
В

Барический градиент
Н
Основной силой, вызывающей возникновение ветра,
является:

Сила барического градиента.
Сила барического градиента

Сила барического градиента выражается
как изменение давления на расстоянии :
PGF 
p
d
Сила барического градиента



Направлено от Высокого давления к Низкому
давлению, под прямым углом к изобарам.
Близко расположенные изобары указывают на
большие градиенты давления, сильные
взаимодействия и сильные ветры.
С другой стороны если между изобарами большое
расстояние, это указывает на небольшие
градиенты давления, слабые силы и слабые ветры
Геострофическая сила



Также известна как Сила Кориолиса
Названный в честь 19-ого C. Французского
ученого, Гаспар Кориоли.
Это стандартная сила, вызванная
вращением Земли.
Сила Кориолиса


Вследствие силы Кориолиса в Северном
полушарии воздушный поток движется в
правую сторону
А в Южном полушарии воздушный поток
движется в левую сторону.
Сила Кориолиса
вызвана вращением земли
объекты отклоняются
в правую сторону в
северном полушарии
северное полушарие
южное полушарие
объекты отклоняются
в левую сторону в
южном полушарии
очевидное отклонение перемещения объектов
относительно наблюдателя на земле
сила
барического
градиента
Н
В
Сила
Кориолиса
Полученная
траектория
В северном полушарии, воздух перемещающийся от
высокого давления к низкому давлению, направлен в
правую сторону вследствие силы Кориолиса
Геострофический ветер


Ветер, дующий выше слоя трения под
влиянием Силы Кориолиса.
Геострофический ветер направлен
параллельно изобарам (линиям
постоянного атмосферного давления на
определённой высоте)
Геострофический ветер
Низкое
СБГ
СБГ
сила барического
градиента (СБГ)
СБГ
Устойчивый
Геострофический
ветер
СБГ
СБГ
БГ
БГ
БГ
Высокое
БГ
Геострофическая сила
GF  2VSin(lat)
• Геострофическая сила – сила возникающая
под воздействием вращения земли
• Это - величина, зависит от нижеуказанных:
– Скорость ветра (v).
– Географической широты.
– 2 может считаться константой
Условия для истинного
Геострофического Ветра




Ветер выше слоя трения.
Дует вдоль параллельных изобар.
Сила барического градиента.
Больше, чем 10° С/Ю от Экватора
Шкала геострофического ветра
Шкала геострофического ветра
Геострофическая шкала в узлах для изобар в интервалах на 4 мб
Геострофический
ветер
• Геострофический
ветер дует вдоль
изобар
деталь
вышеупомянутой
карты
высокое давление
низкое
давление
Геострофический
ветер
Градиентный ветер



Некоторые изобары прямые и
параллельные.
Большинство ветров дует вдоль
кривых изобар.
Когда ветер дует вдоль кривых изобар,
его называют Градиентный ветер.
Свойства градиентного ветра


На более высоких уровнях
градиентный ветер
наблюдается чаще, чем
геострофический ветер.
А на низких уровнях
градиентный ветер
наблюдается реже чем
геострофический ветер.
Высокий градиентный ветер
в северном полушарии
Низкий градиентный ветер
в южном полушарии
Н
В
сила барического
градиента
Сила Кориолиса
ветер
сила барического
градиента
центробежная сила
ветер
Сила Кориолиса
центробежная сила
Градиентный ветер
Низкое
Геострофический ветер, V
Барический градиент, G
Сила Кориолиса, С
Центробежная сила, Cf
(Действие направленное наружу)
Градиентный ветер
Высокое
Геострофический ветер, v
Барический градиент, G
Сила Кориолиса, С
Центробежная сила, Cf
(Действие направленное наружу)
Градиентный ветер
PGF- Сила барического градиента
G – Сила Кориолиса
GF - Сила градиента
Пропорциональный
геострофический
поток
В
Н
Н
В
CF = циклострофическая сила
PGF = Сила барического градиента
Циклострофический ветер




например, Торнадо и
Пыльные бури
Сила барического
градиента > Сила
Кориолиса
Сила барического
градиента =
Центробежная сила
Получающийся поток
- циклострофический
ветер
Эффекты поверхностного трения
СБГ
СБГ
• Поверхностное
трение уменьшает
скорость ветра
• Геострофическая
сила уменьшается
• Сила трения и сила
Кориолиса
объединяет
равновесие сила
барического
градиента.
Поверхностное трение
Причины:
В
H
Максимумы,
Расходящиеся на
поверхности
L
Минимумы,
Сходящиеся на
поверхности
Н
Поверхностный ветер по
сравнению с геострофическим
ветром
Изобар
Геострофический
ветер
Изобар
Дневное изменение ветра в
пограничном слое

изменение скорости и направления ветра в течение
суток. Обычно ветер усиливается днем:
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
Дневное изменение ветра в
пограничном слое

В более высоких слоях (1,7—10 км) ветры днем
сильнее, чем ночью, на 5—8 %, особенно под
тропопаузой.

Это сопровождается дневным поворотом ветра
вправо на 7—10°.

Если в среднем ночью господствует югозападный ветер, то днем он становится западо юго - западным.
Изменение ветра через фронт на
поверхности
область ветра вокруг фронта
выше слоя трения
в слое трения
Конвергенция и Дивергенция
верхний воздушный поток
Конвергенция
Дивергенция
понижение
Дивергенция
восхождение
Конвергенция
Конвергенция и Дивергенция на
побережье
Адиабатическое
охлаждение
Конвергенция
суша
море
Адиабатическое
нагревание
Дивергенция
суша
море
Дневное изменение приземного ветра
(Северное полушарие)
•
Над сушей:

Днем:
 Скорость
геострофического ветра
приблизительно 50%
 Направление
30°

приблизительно изменяется
Ночью:
 Направление
40°
приблизительно изменяется
Дневное изменение приземного ветра
(Северное полушарие)

Над океаном

Днем/Ночью:
Скорость геострофического ветра приблизительно
70%
 Направление приблизительно изменяется 10°,

Ветер в долине
направленный
на большой
скорости через
долины
Н
отклонённый
В
холодный плотный
устойчивый воздух
отклонённый
Например, Мистраль — холодный северо-западный
ветер, дующий с Севенн на средиземноморское
побережье Франции в зимние и весенние месяцы
Катабатические ветры
Катабатический ветер
например, БОРА
сильный
холодный
порывистый
ветер,
возникающий в
случае, когда
поток холодного
воздуха встречает
на своём пути
возвышенность;
наиболее
известны
боры Адриатичес
кого моря
Анабатический ветер
Восходящий
ветер,
направленный
вверх по склонам
или по
поверхности слоя
более плотного
воздуха. Эти
ветры обычно
наблюдается во
время дневного
времени в
солнечной погоде
Морской бриз
Коротковолно
вая радиация
Нагревание
ПЕРВОЕ ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
Н
В
Уровень
давления
увеличивается с
высотой
В
Н
МОРСКАЯ БРИЗОВАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ
Н
В
Морской бриз


Морской бриз понижает
температуру воздуха в
дневное время и делает
воздух более влажным.
Бриз чаще бывает летом,
когда разница температур
между сушей и водоёмом
достигает наибольших
значений
Морской бриз




Первоначально морской бриз 90°
направлен к берегу.
Эффект Кориолиса заставляет ветер
менять направление по часовой
стрелке приблизительно 45° к
концу дня.
В низких широтах (то есть,
тропических) скорость морского
бриза может превышать 20 КТ.
В экваториальных широтах из за
отсутствия силы Кориолиса воздух
движется от высокого к низкому
давлению.
Береговой бриз
(Ночью)
Длинноволновая
радиация
Охлаждение
Н
ПЕРВОЕ ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
В
Уровень
давления
уменьшается с
высотой
Н
В
БЕРЕГОВАЯ БРИЗОВАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ
В
Н
Береговой бриз


Скорость ночного берегового бриза
редко превышает несколько КТ.
Береговой бриз наблюдается только в
устойчивых погодах.