- •Лекция 14. Ветер
- •1. Скорость и направление ветра
- •1.1. Скорость ветра
- •1.2. Направление ветра
- •1.3. Влияние препятствий на ветер
- •2. Силы, действующие в атмосфере:
- •2.1. Сила горизонтального барического градиента.
- •2.2. Сила Кориолиса
- •2.3. Геострофический ветер
- •2.4. Центробежная сила
- •2.5. Градиентный ветер
- •2.6. Термический ветер
- •2.7. Сила трения
- •3. Режим ветра в рб
1.3. Влияние препятствий на ветер
Всякое препятствие, стоящее на пути ветра, возмущает поле ветра. Такие препятствия могут быть крупномасштабными, как горные хребты, и мелкомасштабными, как здания, деревья, лесные полосы и т.д. воздушное течение либо огибает препятствие с боков, либо переваливает через него сверху. Чаще происходит горизонтальное обтекание. Перетекание происходит тем лучше, чем неустойчивее стратификация воздуха, т.е. чем больше вертикальные градиенты температуры в атмосфере. Перетекание воздуха через препятствия приводит к очень важным следствиям, таким, как увеличение облаков и осадков на наветренном склоне горы при восходящем движении воздуха и, наоборот, рассеяние облачности на подветренном склоне при нисходящем движении.
Рисунок
56 – Орографическое усиление
ветра
Перед препятствием и за ними иногда создаются так называемые наветренные и подветренные вихри.
Влияние полезащитных лесных полос на микроклиматические условия полей связано в первую очередь с ослаблением ветра в приземных слоях воздуха, которое создают лесные полосы. Воздух перетекает поверх лесной полосы и, кроме того, скорость его ослабевает при просачивании его сквозь просветы в полосе. Поэтому непосредственно за полосой скорость ветра резко уменьшается. С удалением от полосы скорость ветра увеличивается. Однако первоначальная, неослабленная скорость ветра восстанавливается только на расстоянии, равном 40-50-кратной высоте деревьев (в том случае, если полоса ажурная).
2. Силы, действующие в атмосфере:
сила горизонтального барического градиента;
ускорение (сила) Кориолиса;
центробежная сила;
сила тяжести (на возникновение ветра не влияет);
сила трения.
2.1. Сила горизонтального барического градиента.
Ветер возникает только под действием силы горизонтального барического градиента. Если бы характер воздушных течений зависел только от термической неоднородности поверхности земли и воздушных масс, то ветер определялся бы горизонтальным градиентом давления, и движение воздуха осуществлялось бы вдоль этого градиента от области высокого давления к области низкого. При этом скорость ветра была бы обратно пропорциональна расстоянию между изобарами.
В теоретической метеорологии силы обычно относятся к единице массы. Поэтому, чтобы выразить силу градиента давления, действующую на единицу массы, необходимо величину градиента давления разделить на плотность воздуха.
,
где ρ – плотность воздуха, – барический градиент.
По направлению эта сила совпадает с направлением нормали к изобаре в сторону убывания давления. Градиент в 1 гПа/100 км создает ускорение 0,001 м/с2 (1 мм/с2), 3 гПа/100 км – 0,003 м/с2. т.е. очень небольшие значения ускорения.
Если бы на воздух действовала только эта сила, то движение было бы равномерно ускоренным в направлении градиента (от высокого к низкому). При этом ветер достигал бы огромные, неограниченно растущие скорости. Но это в действительности не наблюдается.