Ветровой режим атмосферы

Ветер и его характеристики
Ветер представляет собой горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Его основные характеристики – направление и скорость. За направление ветра принята та часть горизонта, откуда он дует. Направление ветра определяется в градусах или румбах. Скорость ветра измеряется в м/с, в км/ч и в узлах.
1м/с = 3,6км/ч; 1узел = 1,852км/ч
Непосредственной причиной возникновения ветра является неравномерное распределение атмосферного давления вдоль земной поверхности, которое в свою очередь, является следствием неоднородного распределения температуры. Для количественной характеристики изменения давления по горизонтали пользуются понятием горизонтального барического градиента :

Причины возникновения ветра
Отношение величины горизонтального барического градиента к единицы массы воздуха (плотности воздуха) представляет собой силу барического градиента, или силу давления, под действием которой и происходит перемещение воздуха вдоль земной поверхности:
Как только некоторая масса воздуха начала двигаться, на ее движение начинают оказывать влияние другие силы: отклоняющая сила вращения Земли, сила трения и центробежная сила.
- угловая скорость вращения Земли;
- скорость воздушного потока;
- широта места.

Сила трения направлена в сторону, противоположную движению воздуха, и приводит к уменьшению скорости ветра и угла между вектором ветра и градиентом давления. В зависимости от шероховатости подстилающей поверхности, температурной стратификации атмосферы, скорости ветра её влияние сказывается в диапазоне высот от нескольких сотен метров до 1 – 1,5 км.
При движении воздушных частиц по криволинейным траекториям возникает центробежная сила, которая направлена по радиусу кривизны r траектории от центра вращения.
Особо значительна в тропических циклонах.

Особенности ветрового режима в свободной атмосфере. Градиентный ветер.
В свободной атмосфере в однородных ВМ движение частиц воздуха происходит в результате совместного действия трех сил: барического градиента, Кориолиса, центробежной. В случае равновесия действующих сил частица воздуха начинает двигаться вдоль изобар оставляя область низкого давления слева, высокое – справа. Такое установившееся движение воздуха при отсутствие сил трения называется градиентным ветром.

Особенности ветрового режима в пограничном слое атмосферы
Угол отклонения зависит от шероховатости подстилающей поверхности и широты места. Если коэффициент трения уменьшается, то угол приближается к 90о а ветер к градиентному. Над сушей, где сила трения больше, угол отклонения составляет 30-45о .Над морем, где сила трения меньше, угол может быть близок к 90о.
В нижних слоях атмосферы на движение воздушной массы оказывают влияние следующие силы: барического градиента, Кориолиса, центробежная и трения. В случае установившегося движения, когда скорость ветра не меняется со временем, при прямолинейных изобарах барический градиент уравновешивается суммой двух сил – Кориолиса и трения

Барический закон ветра (з-н. Бейс-Балло): если встать спиной к ветру, область низкого давления будет расположена слева и несколько впереди от наблюдателя, а область высокого – справа и несколько позади в северном полушарии

В циклоне в следствие сходимости воздушных потоков в центральной части начинают развиваться восходящие потоки воздуха, которые приводят к формированию сложных для полётов условий погоды. Формируется низкая сплошная облачность, осадки в виде дождя или снега в зависимости от сезона года, видимость ограниченна.
В антициклоне наоборот – вследствие расходимости потоков от центра к переферии у Земли на высотах в центральной части антициклона начинает развиваться компенсирующий нисходящий поток воздуха

Изменение градиентного ветра с высотой. Термический ветер

Значительно усложняется взлет и посадка при боковом ветре, так как в этом случае образуются дополнительные аэродинамические силы, затрудняющие управление ВС:
кренящий момент (вследствие неравномерного обдува крыла).
разворачивающий момент (вследствие несовпадения центра тяжести и центра бокового давления ветра).
Поэтому боковой ветер создает силу Z, стремящуюся развернуть ВС против ветра. При очень сильном боковом ветре коэффициент сцепления колес шасси с ВПП, который противодействует разворачивающему моменту, может оказаться недостаточным. При взлете с сильным боковым ветром значительно усложняется техника пилотирования. Выполняя посадку при боковом ветре, пилот вынужден бороться со сносом ВС, который может привести к приземлению вне ВПП.

При полете на эшелоне ветер оказывает существенное влияние на путевую скорость и угол сноса. Из навигационного треугольника скоростей видно, что путевая скорость может существенно изменяться в зависимости от того, какой ветер: попутный, боковой или встречный. Вектор путевой скорости W равен сумме векторов воздушной скорости V и скорости ветра и:
При значительной боковой составляющей скорости ветра отклонения траектории полета от курса могут составлять в отдельных случаях для дозвуковых самолетов 10...15° и более, для сверхзвуковых - 7...8°. Поэтому для достаточно точного выполнения полета по заданному маршруту необходимо учитывать угол сноса. Кроме того, ветер оказывает влияние на дальность и продолжительность полета, так как от его скорости и направления зависит километровый расход топлива.

Горно-долинные ветры возникают вследствие неравномерного нагревания склонов гор и долин между горами.
Они имеют четко выраженный суточный ход: днем они дуют из долины вверх по склону, а ночью – наоборот, со склонов гор вниз, в долину.
Горно-долинные ветры наиболее четко выражены при ясной погоде в теплое время года.
Влияние подстилающей поверхности и шероховатости местности на характер ветрового режима

Фёны – ветры, дующие с гор, вниз по склону, обычно очень теплые и сухие. Воздух при подъеме достигает состояния насыщения, водяной пар конденсируется и выделяется скрытая теплота конденсации. Поэтому при подъеме воздух охлаждается медленнее, чем нагревается при опускании.
Фёны