1.2 Прогноз напрямку та швидкості вітру біля поверхні землі та на висотах

Прогноз напрямку та швидкості вітру складають на основі прогнозу полів тиску (приземного та на висотах). Поле тиску тісно пов’язане з полем вітру. Це обумовлено тим, що єдина активна сила, яка призводить до переміщення повітря (вітру) – це горизонтальна складова градієнту тиску. У практиці синоптичного аналізу використовується геострофічна модель зв’язку цих двох полів. Звичайно розглядають карти майбутнього положення баричних утворень та атмосферних фронтів з ретельним контролем швидкості їх переміщення та еволюції. Треба також спостерігати за оперативною інформацією у вигляді штормових оповіщень та попереджень центральних і місцевих органів служби погоди.

Прогноз напрямку та швидкості вітру біля поверхні землі. У прогнозі повинні бути вказані напрямок та швидкість вітру, середні за 5…10-хвилинний період часу, а також екстремальні значення і можливі пориви вітру, якщо цього потребують інтереси споживачів.

Порівняно мало є галузей народного господарства, котрих би дуже цікавив прогноз напрямку вітру, виняток становить, мабуть, тільки авіація та спеціалісти-метеорологи. Однак, в будь-якому випадку прогноз напрямку вітру дається синоптичним методом. Синоптик, оцінивши і спрогнозувавши синоптичне положення баричних утворень, визначає переважаючий напрямок вітру, який найбільш часто в прогнозах погоди вказується по восьми румбам.

Метод О.С.Звєрєва. Очікувана швидкість вітру визначається за графіком (рис. 1.2) з урахуванням горизонтального градієнта тиску, пори року і часу доби.

Рис. 1.2 – Графік залежності швидкості вітру від величини горизонтального градієнта тиску.

Метод О.Г.Богаткіна рекомендує визначати швидкість вітру за емпіричною формулою:

и = k |pp|, (1.3)

де и – швидкість вітру, м·с^-1; k – напівемпіричний коефіцієнт (k = 2,5 для північного заходу Європейської території Росії); рр – абсолютна величина баричної тенденції за останній строк спостережень, гПа/3 год.

Формула дає досить задовільні результати, особливо в зонах холодних фронтів.

Визначення швидкості поривів вітру можна проводити, використовуючи напівемпіричну формулу:

и_пор = и_ср + k и_ср, (1.4)

де и_ср – середня швидкість вітру, м·с^-1.

Коефіцієнт k підбирається для кожного пункту, приблизно він дорівнює 0,5.

Метод визначення швидкості вітру в зоні фронту (рис. 1.8) заснований на розрахунку горизонтального градієнта тиску (гПа/100 км) і швидкості переміщення фронту (V_фр, км·год^-1).

Рис. 1.8 – Графік для визначення швидкості вітру в зоні фронту.

Прогноз вітру у граничному шарі атмосфери та на висотах. У граничному шарі атмосфери (ГША) вертикальний розподіл швидкості вітру обумовлюється термічною та динамічною взаємодією струменю вітру з підстильною поверхнею Землі, що обертається навколо своєї осі. Способи прогнозу вітру у ГША можна розподілити на дві групи – гідродинамічні та фізико-статистичні, які досить детально викладені в «Практикумі з синоптичної метеорології» та «Практикумі з авіаційної метеорології».

Для прогнозу вітру вище граничного шару використовують прогностичні карти абсолютної топографії (АТ) ізобаричних поверхонь 850, 700, 500, 400, 300, 200 гПа та інші. При необхідності складення прогнозу вітру на рівні, який міститься між цими поверхнями, його отримують за допомогою інтерполяції даних між двома відповідними ізобаричними поверхнями, якщо між ними відсутні струминні течії (СТ).

Напрямок вітру на висотах наближується до напрямку ізогіпс, а швидкість вітру встановлюється за допомогою градієнтної лінійки, або її можна розрахувати за формулою:

(1.5)

де - горизонтальний градієнт геопотенціалу в районі розрахунку на прогностичній карті, гп.дам/1°мер.;l – параметр Коріоліса; g – прискорення сили тяжіння, м·с^-2.

Для визначення швидкості градієнтного вітру при криволінійних ізогіпсах по розрахованій швидкості геострофічного вітру V_g та радіусу кривизни ізогіпси використовують номограми для урахування циклонічної або антициклонічної кривизни ізогіпси. Цей спосіб прогнозу детально описаний в «Практикумі з синоптичної метеорології».

Абсолютно очевидно, що прогноз вітру на висотах розробляється в основному, лише в інтересах авіації. Однак із-за недоліку часу на складення прогнозу синоптик іноді вимушений заміняти прогноз вітру його фактичними значеннями, що допустимо у вільній атмосфері при швидкостях вітру більше 30 км·год^-1. Крім того, в розпорядженні синоптика майже завжди є прогностичні карти температури і вітру на різних рівнях, за допомогою яких можна вирішити проблему прогнозу швидкості вітру на висотах.