Давление атмосферы и его измерения

Воздух, окружающий Землю, имеет массу, а потому давит на земную поверхность. 1 л воздуха на уровне моря весит около 1,3 г. Следовательно, на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит с силой 1,33 кг. Этот среднее давление воздуха на уровне моря, соответствующей массе ртутного столба высотой 760 мм с сечением 1 см2, принимают за нормальное. Давление воздуха измеряют также в миллибарах: 1 мм давления составляет 1,33 мбар. Итак, чтобы перевести миллиметры в миллибары, надо миллиметра давления умножить на 1,33.

Величина давления изменяется в зависимости от температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Поскольку при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается, то теплый воздух является более легким (вызывает меньшее давление), чем холодное. С поднятием воздуха вверх давление уменьшается в основном потому, что меньше высота его колонки приходится на единицу площади. Поэтому в высоких горах давление значительно меньше, чем на уровне моря. Вертикальный отрезок, через который атмосферное давление уменьшается на единицу, называется барическим степени. В нижних слоях атмосферы у поверхности давление уменьшается примерно на 10 мм на каждые 100 м поднятия.

Для измерения давления используют ртутный Столбиковая барометр, а в полевых условиях - металлический барометр-анероид. Последний представляет собой металлическую коробочку, из которой выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления дно коробочки сжимается, а при уменьшении разгибается. Эти изменения передаются на стрелку, перемещается по круговой шкале.

Ветры и их происхождение

В распределении давления на земной поверхности также оказывается зональность. Общая планетарная схема распределения давления такова: вдоль экватора простирается пояс пониженного давления; к северу и югу от него на С-40-х широтах - пояса повышенного давления, далее на 60-70 ° с. и ю. ш. - Пояса пониженного давления, в приполярных районах - области повышенного давления. Реальная картина распределения

давления гораздо сложнее, что отражено на картах июльских и январских изобар).

Неравномерное распределение давления на земном шаре вызывает движение воздуха из области повышенного давления в область пониженного. Такое движение воздуха -в горизонтальном направлении называют ветром. Чем больше разница давлений, тем сильнее дует ветер. Сила ветра оценивается от 0 до 12балив.

Направление ветра определяется по той стороной горизонта, откуда он дует. Ветер меняется в зависимости от изменения давления. Значительное влияние на его направление имеет также вращение Земли вокруг своей оси.

Общая циркуляция атмосферы. Пассаты и другие постоянные ветры

Ветры, наблюдаемых над земной поверхностью, разделяют на три группы: местные ветры, вызванные местными условиями (температурой, особенностями рельефа) ветры циклонов и антициклонов; ветры, является частью общей циркуляции атмосферы. Общую циркуляцию атмосферы образуют крупнейшие воздушные потоки планетарного масштаба, захватывающих всю тропосферу и нижнюю стратосферу (примерно до 20 км) и характеризуются относительной устойчивостью. В тропосфере к ним относятся пассаты, западные ветры умеренных широт и восточные ветры приполярных областей, муссоны. Причиной этих планетарных перемещений воздуха разница давления.

Над экватором формируется пояс пониженного давления из-за того, что здесь воздух теплый в течение года и оно, в основном, поднимается вверх (доминирует восходящее движение воздуха). В верхних слоях тропосферы оно охлаждается и разливается по направлению к высоким широтам. Сила Кориолиса, отклоняя воздушные потоки, идущие в верхней тропосфере от экватора, предоставляет им на 30-х широтах западного направления, заставляя двигаться только вдоль параллелей. Поэтому это охлажденный воздух подвергается здесь нисходящего движения, вызывая высокое давление (хотя у поверхности температуры воздуха даже выше, чем на экваторе). Эти субтропические пояса высокого давления служат основными "витророздиламы на Земле. От них объемы воздуха нижнего слоя тропосферы направляются как к экватору, так и в сторону умеренных широт.

Ветры, характеризуются устойчивостью направления и скорости, в течение всего года дуют от поясов высокого давления (25-35 ° с. И ю. Ш.) До экватора называются пассатами. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси они отклоняются от предыдущего направления, в Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южной - с юго-востока на северо-запад.

Ветры, дующие от субтропических поясов высокого давления по направлению к полюсам, отклоняясь вправо или влево в зависимости от полушария, меняют свое направление на западное. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры, хотя они и не такие стали, как пассаты.

Из областей высокого давления полярных широт по направлению к умеренных широт со сравнительно низким давлением также дуют постоянные ветры. Испытывая действия силы вращения, в Северном полушарии они северо-восточными, а в Южной - юго-восточными.

В умеренных широтах, где происходит встреча теплых воздушных масс со стороны тропиков и холодных - из полярных областей, постоянно возникают фронтальные циклоны и антициклоны, в которых и осуществляется перенос воздуха с запада на восток.

Перемещение воздуха над поверхностью Земли в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого.

Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением .

Скорость и сила ветра

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду или в баллах (один балл приблизительно равен 2 м/с). Скорость зависит от барического градиента: чем больше барический градиент, тем выше скорость ветра.

От скорости зависит сила ветра (табл. 1). Чем больше разность между соседними участками земной поверхности, тем сильнее ветер.

Шкала Бофорта — условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 г. и сначала применялась только им самим. В 1874 г. Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в Международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.

Направление ветра

Направление ветра определяется по той стороне горизонта, с которой он дует, например, ветер, дующий с юга, — южный. Направление ветра зависит от распределения давления и от отклоняющего действия вращения Земли.

На климатической карте господствующие ветры показаны стрелками (рис. 1). Ветры, наблюдаемые у земной поверхности, очень разнообразны.

Вы уже знаете, что поверхность суши и воды нагревается по-разному. В летний день поверхность суши нагревается сильнее. От нагревания воздух над сушей расширяется и становится легче. Над водоемом в это время воздух холоднее и, следовательно, тяжелее. Если водоем сравнительно большой, в тихий жаркий летний день на берегу можно почувствовать легкий ветерок, дующий с воды, над которой выше, чем над сушей. Такой легкий ветерок называют дневным бризом (от франц. brise — легкий ветер) (рис. 2, а). Ночной бриз (рис. 2, б), наоборот, дует с суши, так как вода охлаждается гораздо медленнее и воздух над ней теплее. Бризы могут возникать и на опушке леса. Схема бризов представлена на рис. 3.

Рис. 1. Схема распределения господствующих ветров на земном шаре

Местные ветры могут возникать не только на побережье, но и в горах.

Фён — теплый и сухой ветер, дующий с гор в долину.

Бора — порывистый, холодный и сильный ветер, появляющийся, когда холодный воздух переваливает через невысокие хребты к теплому морю.

Муссон

Если бриз меняет направление два раза в сутки — днем и ночью, то сезонные ветры - муссоны — меняют свое направление два раза в год (рис. 4). Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью надает. В это время более прохладный воздух начинает перемещаться на сушу. Зимой — все наоборот, поэтому муссон дует с суши на море. Со сменой зимнего муссона на летний происходит смена сухой малооблачной погоды на дождливую.

Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов, поэтому такие ветры часто приносят на материки обильные осадки.

Неодинаковый характер циркуляции атмосферы в разных районах земного шара определяет различия в причинах и характере муссонов. В результате различают внетропические и тропические муссоны.

Рис. 2. Бриз: а — дневной; б — ночной

Рис. 3. Схема бризов: а — днем; б — ночью

Рис. 4. Муссоны: а — летом; б — зимой

Внетропические муссоны — муссоны умеренных и полярных широт. Они образуются в результате сезонных колебаний давления над морем и сушей. Наиболее типичная зона их распространения — Дальний Восток, Северо-Восточный Китай, Корея, в меньшей степени — Япония и северо-восточное побережье Евразии.

Тропические муссоны — муссоны тропических широт. Они обусловлены сезонными различиями в нагревании и охлаждении Северного и Южного полушарий. В результате зоны давления смещаются по сезонам относительно экватора в то полушарие, в котором в данное время лето. Тропические муссоны наиболее типичны и устойчивы в северной части бассейна Индийского океана. Этому в немалой мере способствует сезонная смена режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южноазиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона.

Образование тропических муссонов в других районах земного шара происходит менее характерно, когда более четко выражается один из них — зимний или летний муссон. Такие муссоны отмечаются в Тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки.

Постоянные ветры Земли - пассаты и западные ветры — зависят от положения поясов атмосферного давления. Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а близ 30° с. ш. и ю. ш. — высокое, у поверхности Земли в течение всего года ветры дуют от тридцатых широт к экватору. Это пассаты. Под влиянием вращения Земли вокруг оси пассаты отклоняются в Северном полушарии к западу и дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южном они направлены с юго-востока на северо-запад.

От поясов высокого давления (25-30° с. ш. и ю. ш.) ветры дуют не только к экватору, но и в сторону полюсов, так как у 65° с. ш. и ю. ш. преобладает низкое давление. Однако вследствие вращения Земли они постепенно отклоняются к востоку и создают воздушные потоки, перемещающиеся с запада на восток. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры.

Образование ветра

Хотя воздух и невидимое для глаза, мы всегда чувствуем его движение - ветер. Главной причиной возникновения ветра является разница в атмосферном давлении над участками земной поверхности. Стоит лишь давления где-нибудь уменьшиться или увеличиться, как воздух направится от места большего давления в сторону меньшего. А равновесие давления нарушается неодинаковым нагревом различных участков земной поверхности, от которых по-разному нагревается и воздух.

Попробуем представить как это происходит на примере ветра, возникающего на побережьях морей и называется бризом . Участки земной поверхности - сушу и вода - нагреваются неодинаково. Суходол нагревается быстрее. Поэтому и воздух над ним нагреется быстрее. Оно поднимется вверх, давление снижается. Над морем в это время воздух холоднее и соответственно выше давление. Поэтому воздух с моря перемещается на сушу на место теплого. Вот и подул ветер -дневной бриз . Ночью все происходит наоборот: сушу охлаждается быстрее, чем вода. Над ним холодный воздух создает большее давление. А над водой, долго сохраняет тепло и охлаждается медленно, давление будет ниже. Холодный воздух с суши с области высокого давления перемещается в сторону моря, где давление меньше. Возникает ночной бриз .

Следовательно, разница в атмосферном давлении действует как сила, вызывает горизонтальное движение воздуха из области высокого давления в область низкого давления. Так рождается ветер.

Определение направления и скорости ветра

Направление ветра определяют за той стороной горизонта, откуда он дует. Если, например, ветер дует с мероприятия, его называют западным. Это означает, что воздух перемещается с запада на восток.

Скорость ветра зависит от атмосферного давления: чем большая разница в давлении между участками земной поверхности, тем сильнее ветер. Она измеряется в метрах в секунду. У земной поверхности ветры чаще дуют со скоростью 4-8 м / с. В древние времена, когда еще не было приборов, скорость и силу ветра определяли по местным признакам: в море - за действием ветра на воду и паруса судов, на суше - по верхушкам деревьев, отклонением дыма из труб. По многим признакам была разработана 12-балльная шкала. Она позволяет определить силу ветра в баллах, а затем и его скорость. Если ветра нет, есть его сила и скорость равны нулю, то это штиль . Ветер силой в 1 балл, едва колышет листья деревьев, называют тихим . Далее по шкале: 4 балла - умеренный ветер (5 м / с), 6 баллов - сильный ветер (10 м / с), 9 баллов - шторм (18 м / с), 12 баллов - ураган (Свыше 29 м / с). На метеостанциях силу и направление ветра определяют с помощью флюгера , а скорость - анемометра .

Сильнейшие ветры у земной поверхности дуют в Антарктиде: 87 м / с (отдельные порывы достигали 90 м / с). Наибольшая скорость ветра в Украине зафиксирована в Крыму на горе - 50 м / с.

Муссон - периодический ветер, несущий большое количество влаги, дующий зимой с суши на океан, летом - с океана на сушу. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе. Муссоны являются сезонными ветрами, которые длятся несколько месяцев каждого года в тропических районах. Этот термин возник на территории Британской Индии и близлежащих стран как название сезонных ветров, которые дуют с Индийского океана и Аравийского моря на северо-восток, принося региону значительные количества осадков. Их движение в направлении полюсов вызвано образованием районов низкого давления в результате нагрева тропических районов в летние месяцы, то есть Азии, Африки и Северной Америки с мая по июль и в Австралии в декабре.

Пассаты - постоянные ветры, дующие с довольно постоянной силой трёх-четырёх баллов; направление их практически не меняется, лишь слегка отклоняясь. Пассатами называется приповерхностная часть ячейки Хадли - преимущественные приповерхностные ветры, которые дуют в тропических районах Земли в западном направлении, приближаясь к экватору, то есть северо-восточные ветры в Северном полушарии, а юго-восточные в Южном. Постоянное движение пассатов приводит к перемешиванию воздушных масс Земли, что может проявляться в больших масштабах: например, пассаты, дующие над Атлантическим океаном, способны переносить пыль из африканских пустынь до Вест-Индии и некоторых районов Северной Америки.

Местные ветры:

Бриз - тёплый ветер, дующий с берега на море ночью и с моря на берег днём; в первом случае называется береговым бризом, а во втором - морским. Важными эффектами образования преимущественных ветров в прибрежных районах является морской и континентальный бризы. Море (или меньший водоем) нагревается медленнее суши за счет большей теплоемкости воды. Более теплый (а поэтому и более легкий) воздух над сушей поднимается вверх, создавая зоны пониженного давления. В результате образуется перепад давления между сушей и морем, который обычно составляет 0,002 атм. Благодаря этому перепаду давления прохладный воздух над морем движется к суше, создавая прохладный морской бриз на побережье. Из-за отсутствия более сильных ветров, скорость морского бриза пропорциональна разнице температур. При наличии со стороны суши ветра со скоростью более 4 м/с, морской бриз обычно не образуется.

Ночью, благодаря меньшей теплоемкости, суша охлаждается быстрее моря, и морской бриз останавливается. Когда температура суши падает ниже температуры поверхности водоема, то возникает обратный перепад давления, вызывающий (в случае отсутствия сильного ветра со стороны моря) континентальный бриз, который дует с суши на море.

Бора - холодный резкий ветер, дующий с гор на побережье или долину.

Фён - сильный тёплый и сухой ветер, дующий с гор на побережье или долину.

Сирокко - итальянское название сильного южного или юго-западного ветра, зарождающегося в Сахаре.

Переменные и постоянные ветры

Переменные ветры меняют свое направление. Таковы уже известные вам брызги (с французской "Бриз" - легкий ветер). Они изменяют свое направление дважды в сутки (Днем и ночью). Брызги возникают не только на побережьях морей, но и на берегах крупных озер и рек. Однако они охватывают лишь узкую полоску побережья, проникая в глубь суши или моря на несколько километров.

Муссоны образуются так же, как и бризы. Но они меняют свое направление дважды в год по сезонам (летом и зимой). В переводе с арабского "муссон" означает "Сезон". Летом, когда воздух над океаном нагревается медленно и давление над ним больше, влажный морской воздух проникает на сушу. Это - летний муссон, который несет ежедневные грозовые ливни. А зимой, когда высокое давление воздуха устанавливается над сушей, начинает действовать зимний муссон. Он дует с суши в сторону океана и приносит холодную сухую погоду. Итак, причиной образования муссонов является не суточные, а сезонные колебания температуры воздуха и атмосферного давления над материком и океаном. Муссоны проникают на сушу и океан на сотни и тысячи километров. Они особенно распространены на юго-восточном побережье Евразии.

В отличие от переменных, постоянные ветры дуют в одном направлении в течение года. Их образования связано с поясами высокого и низкого давления на Земле.

Пассаты - Ветры, что в течение всего года дуют от поясов высокого давления вблизи 30-х тропических широт каждого полушария до пояса низкого давления на экваторе. Под влиянием вращения Земли вокруг оси они направлены не прямо к экватору, а отклоняются и дуют с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока - в Южной. Пассаты, отличаются равномерной скоростью и удивительным постоянством, были любимыми ветрами мореплавателей.

От тропических поясов высокого давления ветры дуют не только к экватору, но и в противоположную сторону - к 60-м широт с низким давлением. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли с удалением от тропических широт они постепенно отклоняются на восток. Так возникает перемещения воздуха с запада на восток и эти ветры в умеренных широтах становятся западными .

Преимущественные ветры - ветры, которые дуют преимущественно в одном направлении над конкретной точкой земной поверхности. Являются частью глобальной картины циркуляции воздуха в атмосфере Земли, включая пассаты , муссоны , западные ветры умеренного пояса и восточные ветры полярных районов . В районах, где глобальные ветры слабы, преимущественные ветры определяются направлениями бриза и другими локальными факторами. Кроме того, глобальные ветры могут отклоняться от типовых направлений зависимости от наличия препятствий.

Для определения направления преимущественного ветра используется роза ветров . Знание направления ветра позволяет разрабатывать план защиты сельхозугодий от эрозии почв .

Роза ветров - графическое изображение частоты ветров каждого направления в данной местности, построенное в виде гистограммы в полярных координатах. Каждая черточка в кругу показывает частоту ветров в конкретном направлении, а каждый концентрический круг соответствует определенной частоте. Роза ветров может содержать и дополнительную информацию, например, каждая черточка может быть окрашена в различные цвета, соответствующие некоторому диапазона скорости ветра. Розы ветров чаще имеют 8 или 16 черточек, соответствующих основным направлениям, то есть северу (N), северо-западу (NW), западу (W) и т. д., или N, NNW, NW, NWW, W и т. д. , иногда число черточек составляет 32 . Если частота ветра определенного направления или диапазона направлений значительно превышает частоту ветра в других направлениях, говорят о наличии преимущественных ветров в этой местности.

Климатология

Пассаты и их влияние

Западные ветры умеренного пояса и их влияние

Западные ветры умеренного пояса дуют в средних широтах между 35 и 65 градусами северной или южной широты, в направлении с запада на восток к северу от области высокого давления , направляя внетропические циклоны в соответствующем направлении. Причем сильнее дуют в зимнее время, когда давление над полюсами ниже, и слабее летом.

Западные ветры приводят к развитию сильных океанских течений в обоих полушариях, но особенно мощных в южном полушарии, где в средних широтах меньше суши. Западные ветры играют важную роль в переносе теплых экваториальных вод и воздушных масс на западные побережья континентов , особенно в южном полушарии из-за преобладания океанического пространства.

Восточные ветры полярных районов

Основная статья: Восточные ветры полярных районов

Восточные ветры полярных районов - сухие холодные ветры, дующие из полярных областей высокого давления в более низкие широты. В отличие от пассатов и западных ветров, они дуют с востока на запад и зачастую являются слабыми и нерегулярными . Из-за низкого угла падения солнечных лучей холодный воздух накапливается и оседает, создавая области высокого давления, выталкивая воздух к экватору ; этот поток отклоняется на запад благодаря эффекту Кориолиса .

Влияние местных особенностей

Морской бриз

В районах, где нет мощных воздушных течений, важным фактором в формировании преобладающих ветров является бриз. Днем море прогревается на бо’льшую глубину, чем суша, поскольку вода имеет бо’льшую удельную теплоемкость , но при этом гораздо медленнее, чем поверхность земли. Температура поверхности земли поднимается, и нагревается воздух над ней. Теплый воздух менее плотный и поэтому он поднимается вверх. Этот подъём снижает давление воздуха над землей примерно на 0,2 % (на высоте уровня моря). Холодный воздух над морем, имеющий более высокое давление, течет по направлению к земле с более низким давлением, создавая прохладный бриз вблизи побережья.

Сила морского бриза прямо пропорциональна разности температур суши и моря. Ночью земля остывает быстрее, чем океан - также из-за различий в их теплоемкости. Как только температура суши опускается ниже температуры моря, возникает ночной бриз - дующий с суши на море .

Ветры в гористых районах

В местностях с неравномерным рельефом может значительно изменяться естественное направление ветра. В горных районах искажения воздушного потока более серьёзные. Над холмами и долинами возникают сильные восходящие и нисходящие потоки, вихри. Если в горной цепи есть узкий проход, ветер устремиться через него с возросшей скоростью, по принципу Бернулли. На некотором удалении от нисходящего воздушного течения воздух может оставаться неустойчивым и турбулентным, что представляет особую опасность для взлетающих и садящихся самолетов .

В результате нагрева и охлаждения холмистых склонов в течение суток могут появляться потоки воздуха, похожие морской бриз. Ночью склоны холмов охлаждаются. Воздух над ними становится холоднее, тяжелее и опускается в долину под действием силы тяжести. Такой ветер называется горным бризом или стоковым ветром. Если склоны покрыты снегом и льдом, стоковый ветер будет дуть в низину в течение всего дня. Склоны холмов, не покрытые снегом, будут нагреваться в течение дня. Тогда образуются восходящие потоки воздуха из более холодной долины.

Влияние на осадки

Преобладающие ветры оказывают значительное влияние на распределение осадков вблизи препятствий, таких как горы, которые должен преодолевать ветер. На наветренной стороне гор выпадают орографические осадки, обусловленные подъёмом воздуха вверх и его адиабатическим охлаждением, в результате чего влага, содержащаяся в нём, конденсируется и выпадает в виде осадков. Напротив, на подветренной стороне гор воздуха опускается вниз и нагревается, уменьшая таким образом относительную влажность и вероятность осадков, образуя дождевую тень . В результате, в горных районах с преобладающими ветрами наветренную сторону гор обычно характеризуется влажным климатом, а подветренную - засушливым.

Влияние на природу

Преимущественные ветры оказывают влияние и на живую природу, например, они переносят насекомых, тогда как птицы способны бороться с ветром и придерживаться своего курса . В результате, преобладающие ветры определяют направления миграции насекомых . Другим воздействием ветра на природу является эрозия . Для защиты от такой эрозии часто строят барьеры от ветра в виде насыпей, лесозащитных полос и других препятствий, ориентированных, для увеличения эффективности, перпендикулярно направлению преобладающих ветров . Преобладающие ветры также приводят к образованию дюн в пустынных районах, которые могут ориентироваться как перпендикулярно, так и параллельно направлению ветров .

Примечания

1. URS (2008). Section 3.2 Climate conditions (in Spanish). Estudio de Impacto Ambiental Subterráneo de Gas Natural Castor. Retrieved on 2009-04-26.
2. Wind rose. Архивная копия от 15 марта 2012 на Wayback Machine American Meteorological Society. Retrieved on 2009-04-25.
3. Jan Curtis (2007). Wind Rose Data. Natural Resources Conservation Service. Retrieved on 2009-04-26.
4. Glossary of Meteorology. trade winds (неопр.) (недоступная ссылка) . Glossary of Meteorology . American Meteorological Society (2009). Дата обращения 8 сентября 2008. Архивировано 22 августа 2011 года.
5. Ralph Stockman Tarr and Frank Morton McMurry (1909). W.W. Shannon, State Printing, pp. 246. Retrieved on 2009-04-15.
6. Joint Typhoon Warning Center (2006). 3.3 JTWC Forecasting Philosophies. United States Navy . Retrieved on 2007-02-11.
7. Science Daily (1999-07-14). African Dust Called A Major Factor Affecting Southeast U.S. Air Quality. Retrieved on 2007-06-10.
8. Glossary of Meteorology. Westerlies (неопр.) (недоступная ссылка) . American Meteorological Society (2009). Дата обращения 15 апреля 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.
9. Sue Ferguson. Climatology of the Interior Columbia River Basin (неопр.) (недоступная ссылка) . Interior Columbia Basin Ecosystem Management Project (7 сентября 2001). Дата обращения 12 сентября 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.
10. Halldór Björnsson (2005). Global circulation. Архивировано 22 июня 2012 года. Veðurstofu Íslands. Retrieved on 2008-06-15.
11. Barbie Bischof, Arthur J. Mariano, Edward H. Ryan. The North Atlantic Drift Current (неопр.) . The National Oceanographic Partnership Program (2003). Дата обращения 10 сентября 2008. Архивировано 22 августа 2011 года.
12. Erik A. Rasmussen, John Turner. Polar Lows. - Cambridge University Press, 2003. - P. 68.
13. Glossary of Meteorology (2009).

Ветер — движение воздуха относительно подстилающей поверхности.

Воздух — естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98-99% в сумме, а также углекислого газа, воды, водорода и пр.) образующая земную атмосферу.

Ветроуказатель — простейшее устройство для определения скорости и направления ветра, использующееся на аэродромах

На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении; на других планетах он является потоком свойственных этим планетам атмосферных газов. Сильнейшие ветры Солнечной системы наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Солнечный ветер является потоком разрежённых газов от звезды, а планетарный ветер является потоком газов, отвечающих за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Ветры, как правило, классифицируют по масштабам, скорости, видам сил, которые их вызывают, местам распространения и воздействию на окружающую среду.

Ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Продолжительность ветра также сильно варьируется: некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры — муссоны — имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. Благодаря парусным суднам, которые плыли за счет ветра, впервые появилась возможность преодолевать большие расстояния по морям и океанам. Воздушные шары, которые тоже двигались с помощью ветра, впервые позволили отправляться в воздушные путешествия, а современные летательные аппараты используют ветер для увеличения подъемной силы и экономии топлива. Однако, ветры могут быть и небезопасными, так градиентные колебания ветра могут вызвать потерю контроля над самолетом, быстрые ветры, а также вызванные ими большие волны, на больших водоемах часто приводят к разрушению штучных построек, а в некоторых случаях ветры способны увеличивать масштабы пожара.

Ветры могут влиять и на формирование рельефа, вызывая эоловые отложения , которые формируют различные виды грунтов (например, лёсс) или эрозию. Они могут переносить пески и пыль из пустынь на большие расстояния. Ветры разносят семена растений и помогают передвижению летающих животных, которые приводят к расширению видов на новой территории. Связанные с ветром явления разнообразными способами влияют на живую природу.

Панорама эоловых столбов в национальном парке Брайс каньон (Юта)

Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него. Так, при охоте на животное с острым нюхом к нему подходят с подветренной стороны — во избежание распространения запаха от охотника в сторону животного.

Вертикальное движение воздуха называется восходящим или нисходящим потоком .

Общие закономерности

Ветер вызван разницей в давлении между двумя разными воздушными областями. Если существует ненулевой барический градиент (вектор, характеризующий степень изменения атмосферного давления в пространстве ) , то ветер движется с ускорением от зоны высокого давления в зону с низким давлением. На планете, которая вращается, к этому градиенту прибавляется сила Кориолиса (одна из сил инерции, действующая на упорядоченный поток жидкости или газа во вращающейся неинерциальной системе отсчёта ) . Таким образом, главными факторами, которые образуют циркуляцию атмосферы в глобальном масштабе, является разница в нагреве воздуха и солнечным ветром между экваториальными и полярными районами, которые вызывают разницу в температуре и, соответственно, плотности потоков воздуха, а в свою очередь и разницу в давлении (а также силы Кориолиса). В результате действия этих факторов, движение воздуха в средних широтах в приповерхностной области вплотную к ветру приводит к образованию геострофического ветра (это теоретический ветер, который является результатом полного баланса между силой Кориоли́са и барическим градиентом ) и его движению, направленного практически параллельно изобарам (э то процесс, происходящий при неизменном давлении ) .

Важным фактором, который говорит о перемещениях воздуха, является его трение о поверхность, которая задерживает это движение и заставляет воздух двигаться в сторону зон с низким давлением. Кроме того, локальные барьеры и локальные градиенты температуры поверхности способны создавать местные ветры. Разница между реальным и геострофическим ветром называется агеострофическим ветром . Он отвечает за создание хаотичных вихревых процессов, таких как циклоны и антициклоны . В то время как направление приповерхностных в тропических и полярных районах определяется преимущественно эффектами глобальной циркуляции атмосферы, которые в умеренных широтах обычно слабые и циклоны вместе с антициклонами заменяют друг друга и изменяют свое направление каждые несколько дней.

Глобальные эффекты ветрообразования

В большинстве районов Земли преобладают ветры, дующие в определенном направлении. Возле полюсов обычно доминируют восточные ветры, в умеренных широтах — западные, тогда как в тропиках снова доминируют восточные ветры. На границах между этими поясами — полярном фронте и субтропическом хребте — находятся зоны затишья, где преобладающие ветры практически отсутствуют. В этих зонах движение воздуха преимущественно вертикальное, из-за чего возникают зоны высокой влажности (вблизи полярного фронта) или пустынь (вблизи субтропического хребта).

Пасса́т

Циркуляция атмосферы

Циркуляция атмосферы — система замкнутых течений воздушных масс, проявляющихся в масштабах полушарий или всего земного шара. Подобные течения приводят к переносу вещества и энергии в атмосфере как в широтном, так и в меридиональном направлениях, из-за чего являются важнейшим климатообразующим процессом, влияя на погоду в любом месте планеты.

Схема глобальной циркуляции атмосферы

Основная причина циркуляции атмосферы — солнечная энергия и неравномерность её распределения на поверхности планеты, в результате чего различные участки почвы, воздуха и воды имеют различную температуру и, соответственно, различное атмосферное давление (барический градиент). Кроме Солнца на движение воздуха влияет вращение Земли вокруг своей оси и неоднородность её поверхности, что вызывает трение воздуха о почву и его увлечение.

Воздушные течения по своим масштабам изменяются от десятков и сотен метров (такие движения создают локальные ветра) до сотен и тысяч километров, приводя к формированию в тропосфере циклонов, антициклонов, муссонов и пассатов. В стратосфере происходят преимущественно зональные переносы (что обуславливает существование широтной зональности). Глобальными элементами атмосферной циркуляции являются так называемые циркуляционные ячейки — ячейка Хадли , ячейка Феррела , полярная ячейка .

Ячейка Хэдли — это элемент циркуляции земной атмосферы, наблюдаемый в тропических широтах. Он характеризуется восходящим движением у экватора, направленным к полюсу потоком на высоте 10-15 км, нисходящим движением в субтропиках и потоком по направлению к экватору у поверхности. Эта циркуляция непосредственно связана с такими явлениями как пассаты, субтропические пустыни и высотные струйные течения.

Ячейка Хэдли, одна из трёх атмосферных циркуляционных ячеек, которые перемещают тепло по направлению к полюсам и определяют погоду на Земле

Основная движущая сила атмосферной циркуляции - это энергия солнца, которая в среднем нагревает атмосферу больше у экватора и меньше у полюсов. Атмосферная циркуляция переносит энергию по направлению к полюсам, таким образом уменьшая градиент температур между экватором и полюсами. Механизм, при помощи которого это реализуется, различается в тропических и внетропических широтах.

Между 30° с.ш. и 30° ю.ш. этот транспорт энергии реализуется за счёт относительно простой циклической циркуляции. Воздух поднимается у экватора, переносится по направлению к полюсам у тропопаузы, опускается в субтропиках и возвращается к экватору у поверхности. В высоких широтах транспорт энергии осуществляется циклонами и антициклонами, которые перемещают относительно тёплый воздух по направлению к полюсам, а холодный по направлению к экватору в одной и той же горизонтальной плоскости. Тропическая циркуляционная ячейка называется ячейкой Хэдли.

В районе тропопаузы, когда воздух перемещается по направлению к полюсам, он испытывает действие силы Кориолиса, которая поворачивает ветер направо в Северном полушарии и налево в Южном полушарии, создавая тропическое высотное струйное течение, которое направлено с запада на восток. Можно представить это себе как кольцо воздуха, старающееся сохранить свой угловой момент в абсолютной системе координат (не вращающейся с Землёй). Когда кольцо воздуха перемещается по направлению к полюсу, то оказывается ближе к оси вращения и должно вращаться быстрее, что создаёт струйные течения, вращающиеся быстрее чем сама Земля, которые называются струйными течениями и направлены с запада на восток по отношению к поверхности. Аналогично у поверхности воздух, возвращающийся к экватору, вращается на запад, или замедляется с точки зрения невращающегося наблюдателя, поскольку отдаляется от оси вращения. Эти приповерхностные ветра называются пассаты.

Ячейка Феррела (Ферреля) — элемент циркуляции земной атмосферы в умеренном поясе, находится примерно между 30 и 65 градусами северной широты и 30 и 65 градусами южной широты и ограничена субтропическим хребтом с экваториальной стороны и полярным фронтом с полярной. Ячейка Феррела считается второстепенным циркуляционным элементом и полностью зависит от ячейки Хадли и полярной ячейки. Теория существования этой ячейки была разработана американским метеорологом Уильямом Феррелом в 1856 году.

Фактически, ячейка Феррела действует как подшипник качения между ячейкой Хадли и полярной ячейкой, поэтому её иногда называют зоной перемешивания. На приполярной границе, ячейка Феррела может перекрываться с полярной ячейкой, а на экваториальной — с ячейкой Хадли. Преобладающие приповерхностные ветры, что соответствуют этой ячейке, называются западными ветрами умеренного пояса. Однако локальные эффекты легко изменяют ячейку: так, Азиатский антициклон значительно сдвигает ее на юг, фактически делая разрывной.

Тогда как ячейка Хадли и полярная ячейка замкнутые, ячейка Феррела не обязательно является таковой, в результате чего западные ветры умеренных широт не так регулярны, как пассаты или восточные ветры полярных районов, и зависят от местных условий. Хотя высотные ветры действительно западные, приповерхностные ветры часто и резко меняют свое направление. Отсутствие быстрого движения к полюсам или к экватору не позволяет этим ветрам ускоряться, в результате при прохождении циклона или антициклона ветер может быстро изменить направление, и в течение дней дуть в восточном или ином направлении.

Расположение ячейки сильно зависит от расположения соответствующего ей высотного струйного потока, определяющего расположение полосы приповерхностных циклонов. Хотя общее движение воздуха у поверхности ограничено примерно 30 и 65 градусами северной и южной широт, высотное обратное движение воздуха выражено значительно менее чётко.

Полярная ячейка , или полярный вихрь — элемент циркуляции земной атмосферы в приполярных районах Земли, имеет вид приповерхностного вихря, который закручивается на запад, выходя из полюсов; и высотного вихря, закручивающегося к востоку.

Это довольно простая циркуляционная система, движущей силой которой служит разница в нагреве земной поверхности у полюсов и на умеренных широтах. Хотя в районе полярного фронта около 60 градусов южной и северной широт воздух холоднее и суше, чем в тропиках, но он все еще ​​достаточно теплый, чтобы образовать конвекционный поток. Циркуляция воздуха ограничена тропосферой, то есть слоем от поверхности до высоты около 8 км. Тёплый воздух поднимается на низких широтах и ​​движется к полюсам в верхних слоях тропосферы. Достигая полюсов, воздух охлаждается и опускается, образуя зону высокого давления — полярный антициклон.

Приповерхностный воздух движется между зоной высокого давления полярного антициклона и зоной низкого давления полярного фронта, отклоняясь на запад под действием силы Кориолиса, в результате чего у поверхности формируются восточные ветры — восточные ветры полярных районов, окружающие полюс в виде вихря.

Поток воздуха от полюсов образует очень длинные волны — волны Россби, которые играют важную роль в определении пути высотного струйного потока в верхней части ячейки Феррела, циркуляционной ячейки, которая находится на низких широтах.

Преобладающие ветры

Преимущественные или преобладающие ветры — ветры, которые дуют преимущественно в одном направлении над конкретной точкой земной поверхности. Являются частью глобальной картины циркуляции воздуха в атмосфере Земли, включая пассаты, муссоны, западные ветры умеренного пояса и восточные ветры полярных районов. В районах, где глобальные ветры слабы, преимущественные ветры определяются направлениями бриза и другими локальными факторами. Кроме того, глобальные ветры могут отклоняться от типовых направлений зависимости от наличия препятствий.

Влияние преобладающего ветра на хвойное дерево в западной Турции

Для определения направления преимущественного ветра используется роза ветров. Знание направления ветра позволяет разрабатывать план защиты сельхозугодий от эрозии почв.

Песчаные дюны в прибрежных и пустынных местах могут ориентироваться вдоль либо перпендикулярно направлению постоянного ветра. Насекомые дрейфуют по ветру, а птицы умеют летать независимо от преобладающего ветра. Преобладающие ветры в гористых местностях могут привести к значительной разнице в осадках на наветренных (влажных) и подветренных (сухих) склонах.

Роза ветров — графическое изображение частоты ветров каждого направления в данной местности, построенное в виде гистограммы в полярных координатах. Каждая черточка в кругу показывает частоту ветров в конкретном направлении, а каждый концентрический круг соответствует определенной частоте. Роза ветров может содержать и дополнительную информацию, например, каждая черточка может быть окрашена в различные цвета, соответствующие некоторому диапазона скорости ветра. Розы ветров чаще имеют 8 или 16 черточек, соответствующих основным направлениям, то есть северу (N), северо-западу (NW), западу (W) и т. д., или N, NNW, NW, NWW, W и т. д., иногда число черточек составляет 32. Если частота ветра определенного направления или диапазона направлений значительно превышает частоту ветра в других направлениях, говорят о наличии преимущественных ветров в этой местности.

Роза ветров Международного аэропорта Фресно-Йосемити, Калифорния, 1961—1990 годы

Роза ветров — диаграмма, характеризующая в метеорологии и климатологии, режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям и выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях (румбах горизонта), пропорциональны повторяемости ветров этих направлений («откуда» дует ветер). Розу ветров учитывают при строительстве взлётно-посадочных полос аэродромов, автомобильных дорог, планировке населенных мест (целесообразной ориентации зданий и улиц), оценке взаимного расположения жилмассива и промзоны (с точки зрения направления переноса примесей от промзоны) и множества других хозяйственных задач (агрономия, лесное и парковое хозяйство, экология и др.).

Роза ветров, построенная по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление господствующего , или преобладающего ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в данную местность. Поэтому настоящая роза ветров, построенная на основании ряда наблюдений, может иметь существенные различия длин разных лучей. То, что в геральдике традиционно называют «розой ветров» — с равномерным и регулярным распределением лучей по азимутам сторон света в данной точке — всего лишь географическое обозначение основных географических азимутов сторон горизонта в виде лучей.

Примеры различных представлений

Роза ветров помимо направления ветра может демонстрировать частоту ветров (дискретизированную по определённому признаку - в день, в месяц, в год), а также силу ветра, продолжительность ветра (минут в день, минут в час). Причём могут существовать розы ветров как для обозначения средних значений, так и для обозначения максимальных значений. Также возможно создание комплексной розы ветров, на которой будут присутствовать диаграммы двух и более параметров. Приведённые ниже примеры показывают различные варианты прочтения диаграмм:

Восьмилучевая роза ветров

Здесь подразумевается такое же расположение сторон света, как на компасе. На каждом из лучей отмечена точка, расстояние от которой до центра являет собой (в определённом оговоренном масштабе) количество дней за прошедший месяц, когда преобладал ветер данного направления. Точки на лучах соединены между собой и полученный многоугольник заштрихован.

16-лучевая роза ветров

Стороны света указаны в виде буквенных обозначений. Каждый из 16 лучей, характеризующий то или иное направление, изображается как отрезок, на котором в масштабе отмечена средняя скорость для каждого направления ветра за истекшие сутки.

360-лучевая роза ветров

Изображение автоматически сгенерированное метеорологической программой на основании показаний приборов. На диаграмме отображена графически максимальная скорость ветра за отчётный период.

Роза ветров с числовыми значениями и дополнительными пометками

На каждом из лучей длина отрезка дублируется в виде числового значения, которое описывает количество дней за определённый период, когда преобладал ветер данного направления. Знаки на концах отрезков обозначают максимальную скорость ветра. Число в центре диаграммы характеризует количество безветренных дней. Судя по диаграмме, можно судить, что период составлял 90 дней, из которых 8 дней было безветренно, 70 дней отмечены на направлениях числами, остальные 12 дней и два направления, видимо, посчитали малозначащими и числами отмечены не были.

Тропические ветры

Пассатами называется приповерхностная часть ячейки Хадли — преобладающие приповерхностные ветры, дующие в тропических районах Земли в западном направлении, приближаясь к экватору, то есть северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южном. Постоянное движение пассатов приводит к перемешиванию воздушных масс Земли, что может проявляться в очень больших масштабах: например, пассаты, дующие над Атлантическим океаном, способны переносить пыль с африканских пустынь до Вест-Индии и некоторых районов Северной Америки.

Циркуляционные процессы Земли, которые приводят к ветрообразованию

Муссоны являются преобладающими сезонными ветрами, что ежегодно в течение нескольких месяцев дуют в тропических районах. Термин возник на территории Британской Индии и окрестных стран как название сезонных ветров, которые дуют с Индийского океана и Аравийского моря на северо-восток, принося в регион значительное количество осадков. Их движение по направлению к полюсам вызвано образованием районов низкого давления в результате нагрева тропических районов в летние месяцы, то есть Азии, Африки и Северной Америки с мая по июль, и Австралии в декабре.

Пассаты и муссоны являются главными факторами, которые приводят к образованию тропических циклонов над океанами Земли.

Пасса́т (от исп. viento de pasada — ветер, благоприятствующий переезду, передвижению) — ветер, дующий между тропиками круглый год, в Северном полушарии с северо-восточного, в Южном — с юго-восточного направления, отделяясь друг от друга безветренной полосой. На океанах пассаты дуют с наибольшей правильностью; на материках и на прилегающих к последним морям направление их отчасти видоизменяется под влиянием местных условий. В Индийском океане, вследствие конфигурации берегового материка, пассаты совершенно меняют свой характер и превращаются в муссоны.

Карта ветров над Атлантикой

Благодаря своему постоянству и силе в эпоху парусного флота пассаты наряду с западными ветрами были основным фактором для построения маршрутов движения судов в сообщении между Европой и Новым Светом.

Вследствие действия солнечных лучей в экваториальной полосе нижние слои атмосферы, сильнее нагреваясь, поднимаются вверх и стремятся по направлению к полюсам, между тем как внизу приходят новые более холодные потоки воздуха с севера и с юга; вследствие суточного вращения Земли согласно силе Кориолиса эти течения воздуха принимают в Северном полушарии направление в сторону юго-запада (северо-восточный пассат), а в Южном полушарии — направление на северо-запад (юго-восточный пассат). Чем ближе какая-либо точка земного шара лежит к полюсу, тем меньший круг она описывает в сутки, и следовательно, тем меньшую скорость приобретает; таким образом, текущие из более высоких широт воздушные массы, обладая меньшей скоростью, чем точки земной поверхности на экваториальной полосе, вращающиеся с запада на восток, должны отставать от них и, следовательно, давать течение с востока на запад. В малых широтах, близко от экватора, разность в скоростях для одного градуса очень незначительна, так как меридианные дуги становятся почти взаимно параллельными, и потому в полосе между 10° с.ш. и 10° ю.ш. притекающие слои воздуха, соприкасаясь с земной поверхностью, приобретают скорость точек последней; вследствие этого вблизи экватора северо-восточный пассат принимает опять почти северное направление, а юго-восточный пассат почти южное и, взаимно встречаясь, дают полосу безветрия. В полосе пассатов между 30° с.ш. и 30° ю.ш. в каждом полушарии дуют два пассатных ветра: в Северном полушарии внизу северо-восточный, вверху юго-западный, в Южном внизу — юго-восточный, вверху северо-западный. Верхнее течение называется антипассат , противопассат , или верхний пассат . За 30° северной и ю.ш. верхние, идущие от экватора, слои воздуха опускаются к поверхности земли и правильность экваториального и полярного течений прекращается. С полярной границы пассата (30°) часть воздушной массы возвращается к экватору как нижний пассат, а другая часть течет в более высокие широты и является в Северном полушарии как юго-западный или западный ветер, а в Южном — как северо-западный или западный ветер.

Когда относительно холодные воздушные массы из умеренных широт поступают в субтропики, происходит нагревание воздуха и развитие мощных конвективных потоков (подъём воздушных масс) со скоростью подъёма 4 метра в секунду. Образуются кучевые облака. На высоте 1200-2000 м образуется задерживающий слой: изотермический (температура не меняется с высотой) или инверсионный (температура увеличивается с высотой). Он задерживает развитие облачности, поэтому осадков очень мало. Лишь изредка встречаются мелкокапельные дожди.

Нижние пассаты между тропиками; на Атлантическом и Тихом океанах, были известны ещё морякам древности. Спутники Колумба были сильно встревожены этими ветрами, уносившими их безостановочно на запад. Правильное объяснение происхождения пассата впервые дал английский астроном Джон Гадлей (1735). Полоса безветрия передвигается на север или юг, смотря по состоянию солнца на экваторе; таким же образом меняются границы области пассатов как на севере, так и на юге в разные времена года. В Атлантическом океане северо-восточный пассат дует зимой и весной между 5° и 27° с.ш., а летом и осенью между 10° и 30° с.ш. Юго-восточный пассат зимой и весной достигает 2° с.ш., а летом и осенью 3° с.ш., переходя таким образом через экватор и превращаясь постепенно в южный и в юго-западный ветер. Область безветрия между пассатами в Атлантическом океане лежит севернее экватора и в декабре и январе имеет 150 морских миль в ширину, а в сентябре 550 миль. В Тихом океане экваториальные границы области пассатов менее изменчивы, чем в Атлантическом; северо-восточный пассат в Тихом океане достигает только 25° с.ш., а в Атлантическом 28° с.ш. Вообще юго-восточный пассат сильнее северо-восточного: он не встречает никаких препятствий на обширных водных пространствах, и этим объясняется то, что он заходит в северное полушарие.

Муссо́н (от араб. موسم(«māvsim») — время года, посредством фр. mousson ) — устойчивые ветра, периодически меняющие свое направление; летом дуют с океана, зимой — с суши; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса (Дальний Восток). Муссонный климат характеризуется повышенной влажностью в летний период.

В каждом месте области муссонов в течение каждого из двух основных сезонов существует режим ветра с резко выраженным преобладанием одного направления над другими. При этом в другом сезоне преобладающее направление ветра будет противоположным или близким к противоположному. Таким образом, в каждой муссонной области есть летний и зимний муссоны с взаимно противоположными или, по крайней мере, с резко различными преобладающими направлениями.

Конечно, кроме ветров преобладающего направления, в каждом сезоне наблюдаются и ветры других направлений: муссон испытывает перебои. В переходные сезоны, весной и осенью, когда происходит смена муссонов, устойчивость режима ветра нарушается.

Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение каждого сезона, а их сезонная смена - с коренными изменениями в распределении давления от сезона к сезону. Преобладающие барические градиенты резко меняют направление от сезона к сезону, вместе с этим меняется и направление ветра.

В случае муссонов, как и в случае пассатов, устойчивость распределения вовсе не означает, что в течение сезона над данным районом удерживается один и тот же антициклон или одна и та же депрессия. Например, зимой над Восточной Азией последовательно сменяется целый ряд антициклонов. Но каждый из этих антициклонов сохраняется относительно долго, а число дней с антициклонами значительно превышает число дней с циклонами. В результате антициклон получается и на многолетней средней климатической карте. Северные направления ветра, связанные с восточными перифериями антициклонов, преобладают над всеми другими направлениями ветра; это и есть зимний восточно-азиатский муссон . Итак, муссоны наблюдаются в тех районах, где циклоны и антициклоны обладают достаточной устойчивостью и резким сезонным преобладанием одних над другими. В тех же областях Земли, где циклоны и антициклоны быстро сменяют друг друга и мало преобладают одни над другими, - режим ветра изменчив и не похож на муссонный. Так обстоит дело и в большей части Европы.

Летом муссоны дуют с океана на материки, зимой — с материков на океаны; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса (например, Дальний Восток). Наибольшей устойчивостью и скоростью ветра муссоны обладают в некоторых районах тропиков (особенно в экваториальной Африке, странах Южной и Юго-Восточной Азии и в Южном полушарии вплоть до северных частей Мадагаскара и Австралии). В более слабой форме и на ограниченных территориях муссоны обнаруживаются и в субтропических широтах (в частности, на юге Средиземного моря и в Северной Африке, в области Мексиканского залива, на востоке Азии, в Южной Америке, на юге Африки и Австралии).

Над хр. Виндхья (Индия)

Калькутта (Индия)

Аризона (США)

Дарвин (Австралия)

Западные ветры умеренного пояса — преобладающие ветры, дующие в умеренном поясе примерно между 35 и 65 градусами северной и южной широты, от субтропического хребта до полярного фронта, часть глобальных процессов циркуляции атмосферы и приповерхностная часть ячейки Феррела. Эти ветры дуют преимущественно с запада на восток, точнее с юго-запада в Северном полушарии и с северо-запада в Южном полушарии и могут образовывать внетропические циклоны на своих границах, где градиент скорости ветра высок. Тропические циклоны, которые проникают в зону этих ветров через субтропический хребет, теряя силу, вновь усиливаются благодаря градиенту скорости западных ветров умеренного пояса.

Карта пассатов и западных ветров умеренного пояса

Западные ветры умеренного пояса сильнее дуют зимой, когда давление над полюсами ниже, и слабо — летом. Эти ветры наиболее сильны в Южном полушарии, где меньше суши, которая имеет свойство отклонять или задерживать ветер. Полоса сильных западных ветров умеренного пояса расположена между 40 и 50 градусами южной широты и известна как «ревущие сороковые». Эти ветры играют важную роль в образовании океанических течений, переносящих теплые экваториальные воды к западным берегам континентов, особенно в Южном полушарии.

Карта Гольфстрима, составленная Бенджамином Франклином

Восточные ветры полярных районов , приповерхностная часть полярных ячеек, это преимущественно сухие ветры, дующие от приполярных зон высокого давления к районам низкого давления вдоль полярного фронта.

Эти ветры обычно слабее и менее регулярные, чем западные ветры умеренных широт. Из-за малого количества солнечного тепла, воздух в полярных районах охлаждается и опускается вниз, образуя районы высокого давления и выталкивая приполярный воздух в направлении более низких широт. Этот воздух в результате силы Кориолиса отклоняется на запад, образуя северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южной.

Локальные эффекты ветрообразования возникают в зависимости от наличия локальных географических объектов. Одним из таких эффектов является перепад температур между не очень отдаленными участками, который может быть вызван различными коэффициентами поглощения солнечного света или разной теплоёмкостью поверхности. Последний эффект сильнее всего проявляется между сушей и водной поверхностью и вызывает бриз. Другим важным локальным фактором является наличие гор, которые выступают как барьер на пути ветров.

Важнейшие местные ветры на Земле

Местные ветры — ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории.

К местным ветрам относятся бриз, меняющий своё направление дважды в сутки, горно-долинные ветры, бора, фён, суховей, самум и многие другие.

Возникновение местных ветров связано главным образом с разностью температурных условий над крупными водоемами (бризы) или горами, их простиранием относительно общих циркуляционных потоков и расположением горных долин (фен, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин). Некоторые из них по существу являются воздушными течениями общей циркуляции атмосферы, но в определённом районе они обладают особыми свойствами, и потому их относят к местным ветрам и дают им собственные названия.

Например, только на Байкале вследствие разницы прогревания воды и суши и сложного расположения крутосклонных хребтов с глубокими долинами различают не менее 5 местных ветров: баргузин — теплый северо-восточный, горный — северо-западный ветер, вызывающий мощные штормы, сарма — внезапный западный ветер, достигающий ураганной силы до 80 м/с, долинные — юго-западный култук и юго-восточный шелоник.

Афганец

Афга́нец — сухой, пекущий местный ветер, с пылью, который дует в Центральной Азии. Имеет юго-западный характер и дует в верховьях Амударьи. Дует от нескольких суток до нескольких недель. Ранней весной с ливнями. Очень агрессивен. В Афганистане называется кара-буран , что означает чёрная буря или боди шурави - советский ветер.

Биза

Биза (Bise) - холодный и сухой северный или северо-восточный ветер в горных районах Франции и Швейцарии. Бизе сходен с борой.

Бора

Бора́ (итал. bora , от греч. βορέας — северный ветер; «борей» — холодный северный ветер) — сильный холодный порывистый местный ветер, возникающий в случае, когда поток холодного воздуха встречает на своём пути возвышенность; преодолев препятствие, бора с огромной силой обрушивается на побережье. Вертикальные размеры боры — несколько сот метров. Затрагивает, как правило, небольшие районы, где невысокие горы непосредственно граничат с морем.

Схема возникновения боры

В России особенно сильны боры Новороссийской бухты и Геленджикской бухты (где имеют северо-восточное направление и дуют более 40 дней в году), Новой Земли, берегов Байкала (сарма возле пролива Ольхонские ворота), чукотского города Певек (т. н. «южак»).

Последствия боры, Новороссийск, 11 ноября 1993 г.

Корабле-круше-ние в результате боры, Новороссийск, 1993 г.

Новороссийск, 1997 г.

В Европе наиболее известны боры Адриатического моря (в районе городов Триест, Риека, Задар, Сень и др.). В Хорватии ветер называют бу́ра . Сходен с борой и ветер «норд» в районе Баку, мистраль на Средиземноморском побережье Франции от Монпелье до Тулона, «нортсер» в Мексиканском заливе. Продолжительность боры — от суток до недели. Суточный перепад температур во время боры может достигать 40°C.

Бора

Бора возникает в Новороссийске и побережье Адриатики в тех случаях, когда холодный фронт подходит к прибрежному хребту с северо-востока. Холодный фронт сразу же переваливает через невысокий хребет. Под воздействием силы тяжести холодный воздух низвергается вниз по горному хребту, при этом приобретая большую скорость.

Перед появлением боры у вершин гор можно наблюдать густые облака, которые жители Новороссийска называют «борода» . Первоначально ветер крайне неустойчив, меняет направление и силу, но постепенно приобретает определённое направление и огромную скорость — до 60 м/с на Маркотхском перевале близ Новороссийска. В 1928 году был зарегистрирован порыв ветра в 80 м/с. В среднем скорость ветра при боре достигает в районе Новороссийска зимой более 20 м/с. Падая на поверхность воды, этот нисходящий поток вызывает штормовой ветер, вызывающий сильное волнение на море. При этом резко понижается температура воздуха, которая перед началом боры была над теплым морем достаточно высокой.

Иногда бора вызывает значительные разрушения в прибрежной полосе (так, в Новороссийске в 2002 году бора стала причиной гибели нескольких десятков человек); на море ветер способствует сильному волнению; усилившиеся волны затапливают берега и также приносят разрушения; при сильных морозах (в Новороссийске порядка −20...−24 °C) они застывают, и образуется ледяная корка (на Адриатике единственное место, где образуется ледяная корка, это город Сень). Иногда бора ощущается и далеко от берега (на Черном море на 10-15 километров вглубь моря, на Адриатике при некоторых синоптических положениях охватывает значительную часть моря).

Разновидностями боры являются трамонтана , сарма.

Трамонта́на (итал. tramontana — «из-за гор» ) — холодный северный и северо-восточный ветер в Италии, Испании,Франции и Хорватии. Является разновидностью ветра Бора. Возникает из-за разницы между высоким давлением в материковой Европе и низким в Средиземном море. Трамонтана может развивать скорость до 130 км/ч.

Облака трамонтаны, южная Франция

Форма названия немного различается в каждой стране. В английский язык перешло из итальянского (tramontana), которое, в свою очередь, является изменённым латинским словом trānsmontānus (trāns- + montānus). В Каталонии и Хорватии ветер носит название «трамунтана» (Tramuntana). В Испании, на острове Майорка (Mallorca), есть горная область Серра-де-Трамунтана. Serra de Tramuntana (Сэрра де Трамунтана) - Каталанский вариант, Sierra de Tramontana (Сиерра де Трамонтана) - Испанский вариант названия этих гор. В Хорватии Трамонтаной называют северную оконечность острова Црес.

Бриз

Бриз (фр. brise ) — ветер, который дует на побережье морей и больших озёр. Направление бриза меняется дважды в сутки: дневной (или морской) бриз дует с моря на разогретое дневными лучами Солнца побережье. Ночной (или береговой) бриз имеет обратное направление.

A: Морской бриз (дневной), B: Береговой бриз (ночной)

Скорость бриза небольшая, и составляет 1—5 м/с, редко больше. Бриз заметен только в условиях слабого общего переноса воздуха, как правило в тропиках, а в средних широтах — в устойчивую безветренную погоду. Вертикальная высота (мощность) воздушного слоя — днем до 1—2 км, ночью — несколько меньше. На большей высоте наблюдается обратное течение — антибриз. Бризовая циркуляция затрагивает области побережья и моря шириной 10—50 км. Морской бриз понижает температуру воздуха в дневное время и делает воздух более влажным. Бриз чаще бывает летом, когда разница температур между сушей и водоёмом достигает наибольших значений.

Гармсиль

Гармсиль (тадж. Гармсел ) — сухой и жаркий ветер типа фёна, дующий преимущественно летом с юга и юго-востока в предгорьях Копетдага и Западного Тянь-Шаня.

Фён (нем. Föhn , от лат. favonius — римского эквивалента Зефира) — сильный, порывистый, тёплый и сухой местный ветер, дующий с гор в долины.

Холодный воздух с высокогорий быстро опускается вниз по сравнительно узким межгорным долинам, что приводит к его адиабатическому нагреванию. При опускании на каждые 100 м воздух нагревается примерно на 1°C. Спускаясь с высоты 2500 м, он нагревается на 25 градусов и становится тёплым, даже горячим. Обычно фён продолжается менее суток, но иногда длительность доходит до 5 суток, причём изменения температуры и относительной влажности воздуха могут быть быстрыми и резкими.

Фёны особенно часты весной, когда резко возрастает интенсивность общей циркуляции воздушных масс. В отличие от фёна, при вторжении масс плотного холодного воздуха образуется бора.

Название этого ветра стало нарицательным для бытового электроприбора для высушивания волос — фена. Слово вошло в нашу речь в слегка искаженном виде из-за неточной транслитерации немецкой торговой марки Fön, под которой выпускались данные электроприборы с 1908 года.

(Продолжение следует)