Градиентный ветер в основных барических системах

При движении воздуха по криволинейными траекториям на него действуют три силы: сила барического градиента, сила Кориолиса и центробежная сила. При установившемся движении сумма этих сил должна быть равна нулю.

В циклоне сила барического градиента направлена к его центру, центробежная сила-по радиусу кривизны изобар. Сила Кориолиса вместе с центробежной силой должна уравновешивать силу барического градиента, поэтому она будет иметь одинаковое направление с центробежной силой. Поскольку воздушный поток в северном полушарии должен отклоняться под действием силы Кориолиса вправо, градиентный ветер будет направлен вдоль изобар, оставляя центр циклона слева.

На рис4.3(а) направление действующих сил на воздушную частицу показано для точки А. Если аналогичные построения действующих сил провести для точек В,С,Д получим, что направление градиентного ветра в циклоне изменяется против часовой стрелки.

В антициклоне сила барического градиента F_р и центробежная сила F_ц будут направлены вдоль радиуса кривизны от центра антициклона, а сила Кориолиса F_к –к его центру. В результате градиентный ветер в антициклоне будет направлен вдоль изобар (при этом его центр останется справка) и будет изменяться по часовой стрелке (рис.4.3 б).

У поверхности земли ветер дует под углом к изобарам, оставляя низкое давление слева. В различных частях циклонов и антициклонов направление ветра изменяется по следующему правилу: если встать спиной к ветру, то в циклоне его центр будет слева и несколько впереди, а в антициклоне его центр будет справа и несколько позади (закон Бейс-Балло).

 

F_ц

D

а)

 

 

Н

F_ц Ал КА F_ц F_ц

 

F_ц

 

 

Ветер в циклоне

F_Ц

D Fk

б)

 

Н

F_ц F_Ц

F_Ц

Ветер в антициклоне

Рис4.3 Направление градиентного

ветер в пограничном слое

градиентный ветер

векторы сил

 

а) б)

 

Н

 

 

В

 

 

в) Н

 

 

В В

 

Н

Рис 4.4 Направление градиентного ветра

а- в ложбине б- гребне в) в седловине градиентный ветер ветер в пограничной слое.

Направление градиентного ветра у поверхность земли и в других барических системах (ложбина, гребель, седловина) показан на рис 4.4.

Таким образом в любой точке барической системы градиентный ветер на высоте 1000-1500м по отношению к приземнолеу ветру поворачивает вправо.

 

Изменение ветра с высотой

С подъемом на высоту изменяется скорость и направление ветра. В пограничном слое ветер с высотой изменяется в основном под влиянием трения воздуха о земную поверхность. Коэффициент трения с высотой уменьшается, а скорость ветра увеличивается. При этом происходит поворот ветра вправо до тех пор, пока ветер не станет градиентным, т.е. будет дуть вдоль изобар, оставляя низкое давление слева. Так на высоте 500м скорость ветра примерно в 2 раза больше, чем у поверхности земли. Выше пограничного слоя, в свободной атмосфере градиентный ветер изменяется с высотой по направлению и скорости. Основной причиной является изменение горизонтального барического градиента

под влиянием неодинакового температурного режима (горизонтального градиента температуры) над различными районами Земли. Ветер с высотой, как правило, усиливается и может поворачивать вправо или влево. Но иногда наблюдаются случаи, когда скорость ветра с высотой убывает или на высотах ветер меняет направление на противоположное приземному ветру.

 

Суточный ход скорости ветра

В пограничном слое атмосферы для скорости ветра характерен значительный суточный ход. Вблизи земли скорость ветра днем имеет максимальное значение, а ночью – минимальное, на высотах же она максимальная ночью и минимальная днем.

Суточный ход скорости ветра в нижнем слое атмосферы достигает наибольших значений во время сухой малооблачной погоды с большим суточным ходом температуры и при незначительных её адвентивных изменениях, что наиболее характерно для южной и восточной частей антициклона.

Известно, что на высотах более 100м суточный ход скорости ветра является обратным её суточному ходу у земной поверхности: ночью скорость ветра увеличивается, а днем уменьшается. Средняя амплитуда суточного хода скорости ветра уменьшается с высотой.

Суточный ход скорости ветра наиболее четко выражен в летние месяцы во всех районах. В зимние месяцы суточный ход ветра выражен слабее. На равнинных станциях и в холмистой местности наибольшая скорость ветра наблюдается в сроки, близкие к полудню по среднему солнечному времени и ночные сроки. На горных станциях наибольшая скорость ветра отмечается ночью, а наименьшая –днем. В закрытых долинах и котловинах, а также на плато на блюдется обычно такой же суточный ход ветра, как на равнинных станциях. На станциях, расположенных на вершинах холмов, как правило, более сглаженный суточный ход ветра, чем на станциях, расположенных в долинах и котловинах.