Zrozumienie wiatrów

Atmosfera w ruchu

Obrazy Buena Vista / Getty Images

Wiatr może być kojarzony z niektórymi z najgorszych warunków pogodowych złożone burze , ale jego początki nie mogły być prostsze.

Zdefiniowany jako poziomy ruch powietrza z jednego miejsca do drugiego, wiatry powstają z różnic w ciśnienie powietrza . Ponieważ nierównomierne ogrzewanie powierzchni Ziemi powoduje te różnice ciśnień, ostatecznie źródłem energii, które generuje wiatr, jest słońce .

Po rozpoczęciu wiatru za kontrolę jego ruchu odpowiada kombinacja trzech sił – siły gradientu ciśnienia, siły Coriolisa i tarcia.

Siła gradientu ciśnienia

Jest to ogólna zasada meteorologii, że powietrze przepływa z obszarów o wyższym ciśnieniu do obszarów o niższym ciśnieniu. Gdy tak się dzieje, cząsteczki powietrza w miejscu wyższego ciśnienia narastają, gdy przygotowują się do pchania w kierunku niższego ciśnienia. Ta siła, która popycha powietrze z jednego miejsca do drugiego, jest znana jako siła gradientu ciśnienia . Jest to siła, która przyspiesza przesyłki lotnicze, a tym samym powoduje wianie wiatru.

Siła „pchająca” lub siła gradientu ciśnienia zależy od (1) różnicy ciśnień powietrza i (2) odległości między obszarami ciśnienia. Siła będzie większa, jeśli różnica ciśnień jest większa lub odległość między nimi jest mniejsza i odwrotnie.

Siła Coriolisa

Gdyby Ziemia się nie obracała, powietrze przepływałoby prosto, w bezpośredniej drodze od wysokiego do niskiego ciśnienia. Ale ponieważ Ziemia obraca się w kierunku wschodnim, powietrze (i wszystkie inne swobodnie poruszające się obiekty) są odchylane na prawo od ich toru ruchu na półkuli północnej. (Są odchylone w lewo na półkuli południowej). To odchylenie jest znane jako Siła Coriolisa .

Siła Coriolisa jest wprost proporcjonalna do prędkości wiatru. Oznacza to, że im silniejszy wiatr wieje, tym silniejszy Coriolis odchyli go w prawo. Coriolis jest również zależny od szerokości geograficznej. Jest najsilniejszy na biegunach i słabnie im bliżej 0° szerokości geograficznej (równik). Po osiągnięciu równika siła Coriolisa nie istnieje.

Tarcie

Chwyć stopę i przesuń ją po wyłożonej wykładziną podłodze. Opór, jaki odczuwasz, kiedy to robisz – przesuwając jeden obiekt po drugim – jest tarciem. To samo dzieje się z wiatrem wieje nad powierzchnią ziemi . Tarcie przechodzące przez teren – drzewa, góry, a nawet glebę – przerywa ruch powietrza i działa, aby je spowolnić. Ponieważ tarcie zmniejsza wiatr, można je traktować jako siłę, która przeciwstawia się sile gradientu ciśnienia.

Należy zauważyć, że tarcie występuje tylko w promieniu kilku kilometrów od powierzchni Ziemi. Powyżej tej wysokości jego efekty są zbyt małe, aby je brać pod uwagę.

Pomiar wiatru

Wiatr jest wielkość wektorowa . Oznacza to, że składa się z dwóch elementów: szybkości i kierunek .

Prędkość wiatru jest mierzona za pomocą anemometru i podawana w milach na godzinę lub węzły . Jego kierunek jest określony z wiatrowskaz lub wiatrołap i jest wyrażony w kategoriach kierunku z którego wieje . Na przykład, jeśli wiatry wieją z północy na południe, mówi się, że na północ lub od północy.

Wagi wiatru

Jako sposób na łatwiejsze powiązanie prędkości wiatru z obserwowanymi warunkami na lądzie i morzu oraz spodziewaną siłą sztormu i zniszczeniem mienia, powszechnie stosuje się skale wiatru.

Skala wiatru Beauforta
Wynaleziona w 1805 roku przez Sir Francisa Beauforta (oficera i admirała Royal Navy) skala Beauforta pomogła żeglarzom oszacować prędkość wiatru bez użycia przyrządów. Zrobili to, dokonując wizualnych obserwacji zachowania morza podczas wiatru. Obserwacje te zostały następnie dopasowane do mapy w skali Beauforta i można było oszacować odpowiednią prędkość wiatru. W 1916 r. skala została rozszerzona o ziemię.
Oryginalna skala składa się z trzynastu kategorii od 0 do 12. W latach czterdziestych dodano pięć dodatkowych kategorii (od 13 do 17). Ich użycie było zarezerwowane dla cyklonów tropikalnych i huraganów. (Te liczby Beauforta są rzadko używane, ponieważ skala Saffira-Simpsona służy temu samemu celowi.)Skala huraganu Saffira-Simpsona
Skala Saffira-Simpsona opisuje prawdopodobne skutki i zniszczenia mienia spowodowane przez huragan w momencie lądowania lub przelotu w oparciu o siłę maksymalnej utrzymującej się prędkości wiatru. Dzieli huragany na pięć kategorii, od 1 do 5, na podstawie wiatrów.Ulepszona skala Fujita
Wzmocniona Skala Fujita (EF) ocenia siłę tornad na podstawie ilości szkód, jakie mogą spowodować ich wiatry. Dzieli tornada na sześć kategorii, od 0 do 5, na podstawie wiatrów.

Terminologia wiatru

Terminy te są często używane w prognozach pogody, aby przekazać konkretną siłę i czas trwania wiatru.

Terminologia	Zdefiniowana jako...
Lekki i zmienny	Prędkość wiatru poniżej 7 węzłów (8 mph)
Bryza	Delikatny wiatr 13-22 węzłów (15-25 mph)
Poryw	Uderzenie wiatru, które powoduje wzrost prędkości wiatru o ponad 10 węzłów (12+ mph), a następnie zmniejszenie o ponad 10 węzłów (12+ mph)
Wichura	Obszar utrzymujących się wiatrów powierzchniowych 34-47 węzłów (39-54 mil na godzinę)
Szkwał	Silny wiatr, który zwiększa 16+ węzłów (18+ mph) i utrzymuje ogólną prędkość 22+ kts (25+ mph) przez co najmniej 1 minutę