Переміщення повітря над поверхнею Землі в горизонтальному напрямку називаетсяветром. Вітер завжди дме з області високого тиску в область низького. Вітер характеризується швидкістю, силою і напрямком.
Швидкість вітру вимірюється в метрах в секунду і кілометрах в годину. Сила вітру вимірюється в балах (один бал приблизно дорівнює 2 м / с). Швидкість залежить від баричного градієнта: чим більше баричний градієнт, тим вище швидкість вітру. Від швидкості залежить сила вітру. Чим більше різниця атмосферного тиску між сусідніми ділянками земної поверхні, тим сильніше вітер.
Розрізняють згладжену швидкість вітру за деякий невеликий проміжок часу, протягом якого виробляються спостереження, і миттєву швидкість вітру. яка взагалі сильно коливається і часом може бути значно нижче або вище згладженої швидкості.
У земної поверхні найчастіше доводиться мати справу з вітрами, швидкості яких близько 4-8 м / сек і рідко перевищують 12-15 м / сек. Але все ж в штормах і ураганах помірних широт швидкості можуть перевищувати 30 м / сек, а в окремих поривах досягати 60 м / сек. У тропічних ураганах швидкості вітру доходять до 65 м / сек, а окремі пориви - до 100 м / сек. У маломасштабних вихорах (смерчі, тромби) можливі швидкості і більш 100 м / сек. У так званих струменевих течіях у верхній тропосфері і в нижній стратосфері середня швидкість вітру за тривалий час і на великій площі може доходити до 70-100 м / сек.
Шкала Бофорта - умовна шкала для візуальної оцінки сили (швидкості) вітру в балах по його дії на наземні предмети або за хвилювання на морі. Була розроблена англійським адміралом Ф. Бофортом в 1806 р і спочатку застосовувалася лише їм самим. У 1874 р Постійний комітет Першого метеорологічного конгресу прийняв шкалу Бофорта для використання в Міжнародній синоптичної практиці. У наступні роки шкала змінювалася і уточнювалася. Шкалою Бофорта широко користуються в морській навігації.
Словесний визначення сили вітру
Швидкість вітру, м / с
Штиль. Дим піднімається вертикально
Дзеркально гладке море
Напрямок вітру помітно але відносяться диму, але не по флюгеру
Брижі, чітко виражені хвилі
Рух вітру відчувається на обличчі, шелестить листя, приводиться в рух флюгер
Короткі хвилі, гребені не здаються склоподібним
Листя і тонкі гілки дерев весь час колишуться, вітер розвіває верхні прапори
Добре розвинені в хвилі. Гребені, склоподібним піну, зрідка утворюються маленькі білі баранці
Вітер піднімає пил і папірці, приводить в рух тонкі гілки дерев
Повітря наповнене піною і бризками. Море все вкрите смугами піни. Дуже погана видимість
Потрібно добре запам'ятати, що, кажучи про направлення вітру, мають на увазі напрям, звідки він дме. Вказати цей напрям можна, назвавши або точку горизонту, звідки дме вітер, або кут, утворений напрямом вітру з меридіаном місця, т. Е. Його азимут. У першому випадку розрізняють 8 основних румбів горизонту: північ, північний схід, схід, південний схід, південь, південний захід, захід, північний захід - і 8 проміжних румбів між ними: північ-північний схід, схід-північно схід, схід-південний схід, південь-південний схід, південь-південний захід, захід-південно-захід, захід-північний захід, північ-північний захід (рис. 68). 16 румбів, вказують напрямок, звідки дме вітер, мають такі скорочені позначення, українські та міжнародні:
Якщо напрямок вітру характеризується кутом його з меридіаном, то відлік ведеться від півночі за годинниковою стрілкою. Таким чином, північ буде відповідати 0 ° (360 °), північно-схід 45 °, схід 90 °, південь 180 °, захід 270 °. При спостереженнях над вітром у високих шарах атмосфери напрямок його, як правило, вказується в градусах, а при спостереженнях на наземних метеорологічних станціях - в румбах горизонту.
Напрямок вітру визначається за допомогою флюгера, що обертається навколо вертикальної осі. Під дією вітру флюгер приймає положення по напрямку вітру. Флюгер зазвичай з'єднується з дошкою Вільда.
На кліматичній карті панівні вітри показані стрелкамі.Поверхность суші і води нагрівається по-різному. У літній день поверхню суші нагрівається сильніше. Від нагрівання повітря над сушею розширюється і стає легше. Над водоймою в цей час повітря холодніше і, отже, важче. Якщо водойма порівняно великий, в тихий спекотний літній день на березі можна відчути легкий вітерець, що дме з води, над якою атмосферний тиск вище, ніж над сушею. Такий легкий вітерець називають дневнимбрізом. Нічний бриз, навпаки, дме з суші, так як вода охолоджується набагато повільніше і повітря над нею тепліше. Брізи можуть виникати і на узліссі.
Місцеві вітри можуть виникати не тільки на узбережжі, а й в горах.
Фён - теплий і сухий вітер, що дме з гір в долину.
Бора - поривчастий, холодний і сильний вітер, що з'являється, коли холодне повітря перевалює через невисокі хребти до теплого моря.
Сезонні вітри -муссони - змінюють свій напрямок два рази на рік. Влітку суша швидко прогрівається, і тиск повітря над її поверхнею падає. У цей час більш прохолодне повітря починає переміщатися на сушу. Взимку - все навпаки, тому мусон дме з суші на море. Зі зміною зимового мусону на літній відбувається зміна сухої малохмарною погоди на дощову. Дія мусонів сильно проявляється в східних частинах материків, де з ними сусідять величезні простори океанів, тому такі вітри часто приносять на материки рясні опади. Неоднаковий характер циркуляції атмосфери в різних районах земної кулі визначає відмінності в причинах і характері мусонів. В результаті розрізняють внетропические і тропічні мусони.
Позатропічні мусони - мусони помірних і полярних широт. Вони утворюються в результаті сезонних коливань тиску над морем і сушею. Найбільш типова зона їх поширення - Далекий Схід, Північно-Східний Китай, Корея, в меншій мірі - Японія і північно-східне узбережжя Євразії.
Тропічні мусони - мусони тропічних широт. Вони обумовлені сезонними відмінностями в нагріванні і охолодженні Північної і Південної півкуль. В результаті зони тиску зміщуються по сезонах щодо екватора в ту півкулю, в якому в даний час літо. Тропічні мусони найбільш типові і стійкі в північній частині басейну Індійського океану. Цьому значною мірою сприяє сезонна зміна режиму атмосферного тиску над Азіатським материком. З південноазіатського мусонами пов'язані корінні особливості клімату цього регіону.
Освіта тропічних мусонів в інших районах земної кулі відбувається менш характерно, коли чіткіше виражається один з них - зимовий або літній мусон. Такі мусони відзначаються в Тропічній Африці, в північній Австралії і в приекваторіальних районах Південної Америки.
Постійні вітри Землі -пассати ізападние вітри - залежать від положення поясів атмосферного тиску. Так як в екваторіальному поясі переважає низький тиск, а біля 30 ° с. ш. і ю. ш. - висока, у поверхні Землі протягом усього року вітри дмуть від тридцятих широт до екватора. Це пасати. Під впливом обертання Землі навколо осі пасати відхиляються в Північній півкулі на захід і дмуть з північного сходу на південний захід, а в Південному вони спрямовані з південного сходу на північний захід.
Від поясів високого тиску (25-30 ° с. Ш. І ю. Ш.) Вітри дмуть не тільки до екватора, але і в сторону полюсів, так як у 65 ° с. ш. і ю. ш. переважає низький тиск. Однак внаслідок обертання Землі вони поступово відхиляються на схід і створюють повітряні потоки, що переміщаються із заходу на схід. Тому в помірних широтах переважають західні вітри.
Роза вітрів (в більшості мов вона називається «Роза компаса»), - векторна діаграма, що характеризує в метеорології ікліматологіі режим вітру в даному місці за багаторічними спостереженнями і виглядає як багатокутник, у якого довжини променів, що розходяться від центру діаграми в різних напрямках (румбах горизонту ), пропорційні повторюваності вітрів цих напрямів ( «звідки» дме вітер). Розу вітрів враховують при будівництві злітно-посадочних смуг аеродромів, автомобільних доріг, планування населених місць (доцільною орієнтації будівель і вулиць), оцінці взаємного розташування житлового масиву і промзони (з точки зору напрямки перенесення домішок від промзони) і безлічі інших господарських завдань (агрономія, лісове і паркове господарство, екологія та ін.).
Роза вітрів, побудована за реальними даними спостережень, дозволяє по довжині променів побудованого багатокутника виявити напрямок панівного. або переважного вітру, з боку якого найчастіше приходить повітряний потік в дану місцевість. Тому справжня троянда вітрів, побудована на підставі ряду спостережень, може мати істотні відмінності довжин різних променів.
ля того щоб визначити панівне напрямок вітру, необхідно побудувати «розу» вітрів. Для побудови «троянди» ветровпо напрямку і повторюваності проводять з однієї точки прямі у напрямку восьми румбів і на кожній з них відкладають стільки одиниць, скільки разів в цьому напрямку за окремий проміжок часу дув вітер, кінці відрізків з'єднують прямими.
Повітряні маси і фронти.
У тропосфері виділяють відносно однорідні по температурі, вологості і іншим параметрам великі об'єми повітря - повітряні маси. Протяжність їх досягає тисяч кілометрів, вертикальна потужність - аж до верхньої межі тропосфери. Повітряні маси бувають місцеві (малорухливі) ідвіжущіеся. Останні по відношенню до підстильної поверхні ділять на теплі повітряні маси (приходять на більш холодну підстилаючої поверхню) і холодні повітряні маси (насуваються на теплішу поверхню). Взаємодія повітряних мас, їх переміщення - визначає погоду.
Залежно від районів формування виділяють чотири зональних типу повітряних мас:
- екваторіальний - формується в екваторіальній зоні, переміщаючись в північну і південну півкулі. І над морем, і над сушею завжди має високу температуру і вологість; тому на морський і континентальний непідрозділяють. При переході з океану на більш нагріту сушу з екваторіального повітря випадають тропічні дощі. За межі тропіків екваторіальний повітря (ЕВ) не поширюється.
- тропічний - повітряна маса, круглий рік формується в тропіках і субтропіках, а влітку над сушею на півдні помірних широт (південь Європи, Казахстан, Середня Азія, Забайкаллі і ін.). Зазвичай ТВ вторгається з низьких широт в більш високі, викликаючи різке підвищення температури-відлиги взимку і жарку погоду влітку. Морський ТВ відрізняється високою вологістю і температурою, контінентальний- запиленістю і більш високою температурою.
Вони розрізняються перш за все по температурі. Всі типи, крім екваторіального, діляться на підтипи. морський і континентальний залежно від характеру поверхні, над якою формується повітря.
Повітряні маси зазвичай знаходяться в постійному русі. На їх контакті утворюються великі перехідні зони - атмосферні фронти. ширина їх (500-900 км) набагато менше довжини (2-3 тис. км). Площина розділу між повітряними масами, завжди нахилена в сторону холодного повітря, називається фронтальною поверхнею. Лінія перетину фронтальної поверхні з поверхнею Землі називається лінією фронту, або просто фронтом (атмосферним фронтом). Найчастіше одна з повітряних мас виявляється більш активної, а фронт рухається.
Атмосферні фронти бувають стаціонарні і рухомі.
Якщо повітряні течії прямують по обидва боки вздовж лінії фронту і вона не переміщається помітно ні в сторону теплого, ні в бік холодного повітря, то фронт називається стаціонарним.
Рухомий фронт утворюється в тому випадку, якщо одна з повітряних мас має складову швидкості, перпендикулярну лінії фронту. Залежно від напрямку переміщення рухомі фронти поділяють на теплі і холодні. Теплий фронт утворюється при настанні теплого повітря на холодний. Лінія фронту при цьому переміщається в сторону холодного повітря. Після проходження теплого фронту настає потепління. Холодний фронт утворюється при подтекании холодного повітря під теплий. При цьому лінія фронту переміщається в сторону теплого повітря, який витісняється наверх. Після проходження холодного фронту наступає похолодання. Розрізняють холодні фронти першого і другого роду. Холодний фронт першого роду утворюється в разі повільного наступання холодного повітря. При цьому тепле повітря спокійно піднімається по фронтальній поверхні і лінія фронту рухається повільно. Холодний фронт другого роду виникає при швидкому русі холодного повітря і різкому подтекании його під тепле повітря, який підкидається вгору. Передня частина при цьому круто піднімається над земною поверхнею через те, що приземні шари повітря гальмуються тертям. Лінія фронту рухається швидко
На фронтах з теплого повітря розвиваються рухливі фронтальні циклони-величезний висхідні вихори, а з холодного воздухаантіціклони - величезні спадні вихори. З циклонами пов'язані з проясненнями, опади, зниження температури влітку, підвищення взимку. З антициклонами - ясна, суха погода, спекотна влітку, морозна взимку. В цілому при проходженні атмосферних фронтів відбуваються різкі зміни погоди: перепади температури, тиску, випадання опадів, посилення і різка зміна напрямку вітрів та ін. В формуванні клімату нашої країни, розташованої здебільшого в помірних широтах, фронтальної діяльності належить істотна роль, тому погода зазвичай нестійка, особливо в зимовий час.
Фронти мають велике значення для погоди, так як поблизу них утворюються хмари і часто випадають опади В місцях зустрічі теплого і холодного повітря зароджуються і розвиваються циклони, погода стає стійкою. Знаючи розташування атмосферних фронтів, напрямку і швидкості їх пересування, а також маючи метеорологічні дані, що характеризують повітряні маси, складають прогнози погоди.
На кліматичних картах виділяються зони, де, за середніми багаторічними даними, частіше зустрічаються повітряні маси різних типів і підтипів і де найбільш активно утворюються атмосферні фронти. Такі статистично стійкі фронтальні зони називаються кліматичними фронтами. У цих зонах великих горизонтальних контрастів температури, тиску і сильних вітрів концентруються великі запаси енергії, які витрачаються на освіту циклонів і антициклонів. Таким чином, ці зони відображають середнє багаторічне найбільш типове положення серій рухомих атмосферних фронтів.
Серед кліматичних фронтів виділяють головні і вторинні фронти.
Головні фронти є зонами розділу і взаємодії основних типів повітряних мас, контрастних насамперед по температурі. Між арктичним (антарктичним) і полярним (помірних широт) повітрям вони називаються відповідно арктичним і антарктичним фронтами, між полярним і тропічним повітрям -полярним фронтом. Розділ між теплими повітряними масами - відносно сухий тропічної і вологою екваторіальній, - вважався раніше тропічним фронтом, являє собою зону збіжності пасатів північної та південної півкуль і називається в даний час внутрішньотропічної зоною конвергенції.
Особливості головних фронтів такі. По-перше, вони простежуються вгору до самої стратосфери, часто викликаючи утворення так званих струменевих течій - дуже сильних вітрів, які досягають найбільшої величини поблизу тропопаузи. По-друге, вони не утворюють на Землі суцільних смуг, а розриваються на окремі гілки (відрізки), які носять власні назви. Особливо це помітно на прикладі полярного фронту, який поділяється на цілий ряд гілок. По-третє, ці гілки зміщуються по сезонах слідом за Сонцем: влітку фронти разом з виникаючими на них серіями циклонів мігрують в бік полюсів, взимку - до екватора, причому деякі з них в певні сезони розмиваються.
Кінці полярних фронтів, що проникають далеко в глиб тропіків, називаються пасатними фронтами. Вони поділяють в тропіках вже не полярний і тропічне повітря, а різні за властивостями маси тропічного повітря, принесеного з різних океанічних субтропічних максимумів вітрами, званими пасатами. Вторинні фронти (фронти другого порядку) утворюються зазвичай між повітряними масами різних підтипів одного і того ж географічного типу. Вони часто виникають між морським і континентальним полярним повітрям, перш за все взимку, коли температурна різниця між ними досягає максимальних значень. Такий полярний фронт намічається над центром Східно-Європейської рівнини, в зв'язку з чим Москву образно називають «прифронтовим» містом. Вторинні фронти простежуються на меншу висоту, ніж головні, - на кілька кілометрів в межах тропосфери.