Ветер. Влияние препятствий на ветер.

Движение воздуха относительно земной поверхности называется ветром. Как правило, имеется в виду горизонтальная составляющая движения. Иногда говорят о восходящем или нисходящем ветре, т. е. учитывают вертикальную составляющую

Направление ветра определяется с помощью флюгера,

ветра.. Чтобы охарактеризовать ветровой режим какого-либо места, определяют повторяемость того или иного румба ветра за определенный промежуток времени. В одних районах повторяемость различных направлений ветра за длительное время почти одинакова, в других — наблюдается хорошо выраженное преобладание одних направлений над другими в течение всего сезона или года Повторяемость и направление ветра зависят от условий общей циркуляции и (отчасти) от окружающего рельефа.

Чтобы охарактеризовать климатический режим ветра, можно для каждого пункта построить диаграмму распределения повторяемости направлений ветра по основным румбам — так называемую розу ветров

Скорость ветра у земной поверхности измеряется анемометрами разной конструкции или флюгером Вильда.

Направлением ветра в метеорологии называют направление, откуда он дует. Указать это направление можно либо назвав точку горизонта, откуда дует ветер, либо определив угол, образуемый направлением ветра с меридианом, т. е. его азимут.

движение воздуха не является строго упорядоченным.(ламинарным), когда отдельные объемы воздуха движутся параллельно окружающим объемам с одинаковой скоростью. Наоборот, ветер всегда обладает турбулентностью: отдельные объемы воздуха в потоке ветра перемещаются не по параллельным путям. В общем турбулентном потоке воздуха отдельные объемы движутся неправильным образом, в воздухе возникают многочисленные беспорядочно движущиеся вихри и струи разных размеров. Отдельные массы воздуха, увлекаемые вихрями и струями — так называемыми элементами турбулентности, движутся очень сложно по отношению к общему переносу. Они могут двигаться по всем направлениям, в том числе и перпендикулярно к общему или среднему направлению ветра и даже против него. Эти элементы турбулентности — не молекулы, а крупные объемы воздуха, линейные размеры которых измеряются сантиметрами, метрами, десятками метров. Следовательно, на общий направленный перенос воздуха накладывается множество хаотических, беспорядочных движений отдельных элементов турбулентности по сложным переплетающимся траекториям. Турбулентный характер движения проявляется в порывистости ветра, т. е. в резких пульсациях мгновенных скоростей и направлений ветра, которые колеблются около некоторых средних значений.

Турбулентность возникает вследствие различия скоростей ветра. Разность скоростей ветра в соседних слоях называется сдвигом ветра. Особенно велик сдвиг ветра в нижних слоях атмосферы, где воздух испытывает трение о земную поверхность

и скорость ветра быстро растет с высотой. Поэтому в нижних слоях атмосферы особенно велика турбулентность, причем она может развиваться в термически однородном потоке воздуха. Поэтому условно можно говорить о динамической турбулентности. Но в развитии турбулентности принимает участие и так называемая архимедова, или гидростатическая сила, т. е. сила плавучести. Более теплые и, следовательно, менее плотные объемы по сравнению с окружающим воздухом всплывают вверх. Массы воздуха более холодные и более плотные, чем окружающий воздух, опускаются вниз. Такое перемещение, воздуха за счет различий в плотности происходит тем интенсивнее, чем быстрее падает температура с высотой, т. е. чем больше вертикальный градиент температуры. Поэтому можно условно говорить о термической турбулентности, определяемой температурными условиями.

В реальной атмосфере турбулентность всегда обусловлена обоими факторами, и правильнее говорить о большей или меньшей роли термического фактора в ее возникновении н развитии.

Зримым следствием турбулентности является порывистость ветра, которая проявляется в постоянно и быстро меняющихся пульсациях скорости и направления ветра около некоторых средних значений. Причина колебаний (пульсаций или флуктуации) ветра — турбулентность.

Из вышеизложенного ясно, что порывистость ветра тем больше, чем больше турбулентность. Следовательно, она сильнее выражена над сушей, чем над морем. Особенно велика порывистость в районах со сложным рельефом местности. Она больше летом, чем зимой; имеет послеполуденный максимум в суточном ходе.

В атмосфере турбулентность является причиной болтанки самолетов. Болтанка особенно велика в сильно развитых облаках конвекции.

Влияние препятствий на ветер

Всякое препятствие, стоящее на пути ветра, видоизменяет или, как часто говорят, возмущает поле ветра. Препятствия могут быть крупномасштабными, как горные системы и горные хребты, мезомасштабными, как отдельные долины, и мелкомасштабным и, как здания, лесные полосы и т.д. В соответствии с размерами препятствия и масштаб возмущений в поле ветра так же различен. В зависимости от размеров препятствия и от

сратификации воздушного потока он либо обтекает препятствие с боков, либо переваливает через него сверху, либо обтекает его в нижних слоях и переваливает через него в верхних. Перетекание происходит тем легче, чем устойчивее стратификация воздуха, т.е. чем больше вертикальные градиенты температуры в атмосфере. Перетекание воздуха через препятствие приводит к очень важным метеорологическим следствиям. Вынужденный подъем, адиабатическое расширение воздуха, а следовательно, падение температуры и приближение к насыщению способствуют увеличению облаков и осадков на наветренных склонах гор и горных хребтов. Нисходящее движение на подветренных склонах способствует удалению воздуха от насыщения, что приводит к недостатку осадков.

Обтекая препятствие, ветер перед ним ослабевает, но с боковых сторон усиливается, особенно у выступов препятствий (мысы береговой линии, углы зданий и др.). Происходит это по тому, что линии тока с боковых сторон и у углов препятствий сужаются. Непосредственно за препятствием скорость ветра уменьшается, там наблюдается ветровая тень.

Очень существенное усиление ветра происходит при попадании воздушного потока в суживающееся орографическое ложе, например между двумя сближающимися горными хребтами. При движении воздушного потока в таких условиях ему приходится

протекать через все меньшее поперечное сечение. Так как сквозь уменьшающееся поперечное сечение должно пройти столько же воздуха, сколько его было вначале, то скорость должна все время увеличиваться. Именно этим объясняются очень сильные ветры в некоторых районах. Тем же объясняется и усиление ветра в проливах между высокими островами и даже на городских улицах.

Иногда перед хребтами и за ними создаются так называемые наветренные и подветренные вихри. Эти вихри имеют горизонтальную ось, направленную параллельно хребту. Поэтому они создают в приземном слое атмосферы ветер, дующий от препятствия на наветренной стороне, и ветер, дующий к препятствию на подветренной стороне. В некоторых случаях дующий от препятствия на наветренной стороне ветер достигает штормовой силы.

Влияние полезащитных лесных полос на микроклиматические условия полей связано в первую очередь с ослаблением ветра в приземном слое воздуха, которое вызывают лесные полосы. Воздух задерживается перед лесной полосой и перетекает через нее, скорость ветра ослабевает также при просачивании воздуха сквозь просветы в полосе. Поэтому непосредственно за полосой скорость ветра уменьшается. С удалением от полосы скорость ветра постепенно увеличивается.