Геострофический ветер, Движение ветра в криволинейных изобарах, Движение при наличии трения, Круговые изобары, Барический закон Бейс-Балло, Изменение скорости ветра и направления с увеличением высоты кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое геострофический ветер, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое геострофический ветер, барический закон , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Климатология и Метеорология .

геострофический ветер

Простейшее движение воздуха, которое можно предположить теоретически – это прямолинейное, равномерное, без трения. Такое движение при отклоняющей силе отличной от нуля называют геострофическим ветром. В реальной атмосфере он имеет место на высотах более 1000 – 1500 метров.

В однородном барическом поле градиентная сила направлена везде одинакова по направлению и величине. При отсутствии силы трения на движущийся воздух действует градиентная сила F_G, направленная перпендикулярно изобарам и отклоняющая сила А, направленная перпендикулярно движению.

При установившемся движении градиентная и отклоняющие силы уравновешивают друг друга (одинаковы по величине, но противоположны по знаку), поэтому в Северном полушарии сила Кориолиса всегда направлена вправо от вектора скорости под прямым углом. Отсюда следует, что сила градиента направлена под прямым углом к скорости влево. Таким образом, геострофический ветер дует вдоль изобар. ; .

Рис. 9 Градиентная сила

Скорость геострофического ветра прямо пропорциональна барическому градиенту и обратно пропорциональна плотности воздуха и географической широте.

Ветер у земной поверхности всегда отличается от геострофического по скорости и направлению, так как сила трения у поверхности велика, а для геострофического ветра предполагается равной нулю.

Движение ветра в криволинейных изобарах

В случае криволинейных изобар направление градиента давления, а значит и градиента силы, будет меняться от одной точки к другой, поэтому движение воздуха будет криволинейным.

При отсутствии силы трения на движение воздуха действуют:

1. Градиентная F_G

2. Отклоняющая А

3. Центробежная С

Скорость в любой точке направлена по касательной, отклоняющая сила направлена под прямым углом к скорости. В области барического минимума (циклон) градиентная сила направлена от периферии к центру барической системы и уравновешивается центробежной и отклоняющей силами, совпадающими по направлению. В случае антициклона отклоняющая сила уравновешивается градиентной и центробежной силами.

Такой теоретический случай равномерного движения воздуха по круговым орбитам без учета влияния трения называют градиентным ветром. Скорость градиентного ветра легко рассчитать по формуле:

F_G - А  С = 0

Движение при наличии трения

Рис. 10 Движение воздуха при наличии трения

Движение воздуха у земной поверхности сопровождается силой трения. Рассмотрим установившееся движение воздуха при прямолинейных и параллельных изобарах. Для случая прямолинейных изобар движение воздуха будет прямолинейным и равномерным, но направление не будет совпадать с направлением изобар. На движение воздуха в точке О действуют:

1. Градиентная сила F_G

2. Отклоняющая сила А, направленная перпендикулярно вектору скорости вправо от него

3) R – сила трения противоположна вектору скорости

Угол между и тем больше, чем больше широта и меньше трение. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . На экваторе, где  = 0 и  = 0, направление движения совпадает с градиентом. В умеренных широтах угол над океанами составляет 60-70, а над сушей 45-50.

Круговые изобары

При круговых изобарах движение воздуха будет криволинейным, так как к силам, действующим на воздух добавляется еще и центробежная сила.

Рис. 11 Круговое движение в циклоне

Градиентная сила в циклоне направлена от периферии к центру, вектор скорости отклонен вправо, центробежная сила перпендикулярна вектору скорости и направлена по радиусу траектории от ее центра, сила трения противоположна вектору скорости. Движение воздуха в циклоне направленно против часовой стрелки, от периферии к центру. Воздух из окружающих районов стремиться втекать в центр циклона. Для компенсации этого втекания в центральной части циклона развивается восходящее движение воздуха – воздух из нижних слоев поднимается в более высокие слои атмосферы.

В антициклоне движение воздуха направленно от центра к периферии, то есть воздух стремиться вытекать из области антициклона за его пределы, в центральной части антициклона для компенсации вытекания развивается нисходящее движение воздуха из вышележащих слоев атмосферы в нижние слои.

барический закон Бейс-Балло

Можно определить области высокого и низкого давления. Если встать спиной к ветру, то область низкого давления будет расположена слева и несколько впереди наблюдателя, область высокого давления справа и позади наблюдателя (для Северного полушария).

Рис. 12 Круговое движение

в антициклоне

Изменение скорости ветра и направления с увеличением высоты

С высотой сила трения уменьшается, поэтому скорость ветра увеличивается, одновременно происходит изменения его направления, оно приближается к направлению изобар. В приземном слое, до высоты 30 метров, скорость ветра быстро возрастает, а направление не изменяется, затем происходит увеличение скорости ветра и изменение его направления. В Северном полушарии ветер будет поворачивать вправо, в Южном – влево до тех пор, пока его направление не приблизится к геострофическому ветру.

Высота, начиная с которой ветер можно считать геострофическим зависит от:

1. характера подстилающей поверхности

2. стратификации атмосферы

3. величины скорости ветра

Чем больше шероховатость поверхности, тем на большую высоту распространяется сила трения. При неустойчивой стратификации наблюдается конвекция, происходит перемешивание слоев атмосферы, сглаживание скоростей. В этом случае ветер приближается к градиентному на высотах более 1500 метров.

При устойчивой стратификации турбулентное перемешивание почти отсутствует, обмен воздушными массами ослаблен, скорость ветра в нижних частях атмосферы мала и с высотой быстро достигает направления градиентного. В этих случаях высота слоя трения 300-500 м.

Рис. 13 Изменение направления и скорости ветра с увеличением высоты

Приземный ветер отклоняется от горизонтального градиента давления в среднем на 60  вправо (в Северном полушарии), постепенно увеличиваясь с высотой и на уровне трения становится градиентным, достигая угла 90. Над морем угол у поверхности составляет примерно 70 - 80, над сушей (где больше трение) – 40 - 50.

Если стратификация атмосферы неустойчивая, то уже вблизи подстилающей поверхности угол может быть около 80, однако, поворот его к направлению геострафического ветра будет происходить медленно с увеличением высоты.

Если стратификация атмосферы устойчива, особенно при инверсиях, то приземный ветер отклоняется от градиента давления влево на угол 20 – 30,затем с увеличением высоты резко поворачивает вправо.

Для определения силы ветра могут служить следующие признаки (схема 78).

Слабый ветер

• Флаг слегка отклоняется от древка.

• Дым из трубы слабо отклоняется.

• Платок колышется и слегка развевается.

• Трава колышется.

• На кустах колеблются ветки и листья.

• На деревьях качаются ветки и шелестят листья.

Умеренный ветер

• Флаг держится развернутым и развевается.

• Дым из трубы отклоняется и тянется, не разрываясь.

• Платок развевается.

• Трава наклоняется к земле.

• Кусты качаются.

• На деревьях отклоняются тонкие ветви и сильно колышутся листья.

Сильный ветер

• Флаг с шумом развертывается и держится горизонтально.

• Дым из трубы резко отклоняется и разрывается.

• Платок рвется из рук. 4 Трава стелется по земле.

• Кусты удерживаются наклоненными.

• На деревьях качаются сучья и отклоняются большие ветви.

2-3 м/с (слабый)	4-6 м/с (умеренный)	8-12 м/с (сильный)
Cлабо отклоняется	Отклоняется и тянется, не разрываясь	Резко отклоняется и разрывается
Колышется слегка отрывается от древка	Держится развернутым и развевается	С шумом развертывается и держится горизонтально
Качаются тонкие ветки и шелестят листья	Отклоняются и сильно колышутся тонкие ветки	Отклоняются толстые и качаются тонкие ветки
Колышется и слегка развевается	Развевается	Вырывается из рук

Схема 78. Скорость ветра

Исследование, описанное в статье про геострофический ветер, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое геострофический ветер, барический закон и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Климатология и Метеорология

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про геострофический ветер