Движение воздуха
Причины движения воздуха
Атмосферный воздух прибывает в состоянии непрерывного и постоянного движения. Различают три направленности движения воздуха: восходящее, нисходящее и горизонтальное. Вектор движения воздушных масс обусловлен множеством факторов и может периодически меняться, в зависимости от определенных условий.
Движение атмосферного воздуха по горизонтальному вектору иначе называется ветром. Его скорость и интенсивность зависит от температурных показателей и давления. Также существенным фактором, оказывающим влияние на направленность движения, является наличие поверхностных препятствий – сила трения, сила Кориолиса (отклоняющая). Именно факт наличия силы Кориолиса объясняет закономерности наблюдаемые на полюсах земли. Так, для Южного полушария характерно преобладание левостороннего отклонения, для Северного – правостороннее.
При рассмотрении феномена движения воздушных масс, следует принимать в расчет принцип вытеснения, объясняющий направленность движения со стороны зон высокого давления, в сторону низкого. Данным аспектом отчасти объясняется направленность ветра, но в большей степени давление влияет на скорость и силу ветра.
При высокой разнице между показателями давления двух соседствующих зон, сила и скорость ветра будут изменяться по нарастающей. Усредненный показатель – многолетней скорости ветра, имеет значение 4-9 м/с, в некоторых регионах он может достигать 15 м/с. Значение показателя выше 30 м/с – указывает на частые штормы. Для тропических ураганов характерна скорость выше 65 м/с и пиковые значения 120-125 м/с (порывы).
Еще одной единицей измерения, кроме метров и километров в секунду, скорость ветра может высчитываться в балах шкалы Бофорта, имеющей 13 делений (от 0 до 13). Скорость является ключевым показателем, определяющим в динамике, силу давления воздуха на поверхность (предметы, природные объекты, строения и т.д.) измеряемую в кг/м2.
Направление ветра определяется по плоскостному графику – розе ветров, имеющему восемь румбов, в соответствии с количеством сторон света (четыре основных и столько же промежуточных). Направленность движения ветра имеет прямую связь с силой Кориолиса и атмосферным давлением.
Ветры достаточно разнообразны и отличаются по характеру, значению и природе происхождения. В умеренных широтах доминируют ветры с западным вектором движения, так как в регионе преобладает западный перенос масс воздуха. Типичными для области являются юго-западные, северо-западные и западные ветра.
По своему происхождению, значению и характеру ветры очень разнообразны. Для умеренных широт характерны ветры западных направлений, потому что там господствует западный перенос воздушных масс – это северо-западные, западные и юго-западные ветры. Полярные регионы отличаются слабой вариативностью ветров, для них характерны ветра обратно полярной направленности, то есть дующие в сторону зон низкого давления – умеренных широт. Арктические ветра имеют смещение движения по часовой стрелке, Антарктические ветра смещены в противоположном направлении. Полярные ветра имеют высокую степень устойчивости скорость. В зонах тропических широт доминируют пассаты.
Постоянные ветры
К постоянным ветрам относятся те, что имеют неизменное направление (от зон высокого, в зоны низкого давления) в течении календарного года. К таковым справедливо причислить Антарктический и Арктический ветра, западный ветер и пассаты.
Пассатами именуются ветра постоянного типа, встречающиеся в тропических широтах и имеющих экваториальную направленность. Скорость движения ветра данного типа колеблется в диапазоне 5-6 м/с, высота охвата воздушного слоя равна 16 км. С пассатами связаны сильные океанские течения, в том числе: Бразильское и Антильское в Атлантике, Восточно-Австралийское и Минданао в Тихом океане, Мозамбикское в Индийском. В регионах пассатов преобладает теплый, сухой климат с низкой облачностью. Формирование засушливых участков – полупустынь и пустынь, происходило при участии пассатов. Вектор направленности данного ветра зависит от рассматриваемого полушария – в северном он дует с северо-востока, в южном с юго-востока.
Западный ветер, относящийся к группе постоянных, характерен для умеренных широт, имеет направленность от тропиков к 60-й параллели. Именно умеренные широты являются точкой контакта большого объёма холодного и теплого воздуха, при участие тропического, нагретого воздуха, происходит формирование благоприятных климатических условий. Теплый воздух движется со стороны тропических широт, холодный нагнетается от полярных областей.
Результатом взаимодействия воздушных масс разной температуры формируются мощные циклоны и антициклоны. Особенностью умеренного пояса являются более низкие показатели давления, что является причиной скопления здесь достаточно плотных воздушных масс.
В регионе доминирует западный перенос воздуха, т.е. перемещение воздуха с востока и с севера на запад. Направленность движения воздуха обуславливает смягчение климатических условий, характерное усреднением температуры и повышением влажности. Западные ветра приносят обильные осадки в летний период и значительное повышение температуры зимой. Северные ветра способствуют понижению температуры, южные приносят тепло. Восточный ветер менее стабильный и может быть причиной как понижения, так и повышения температуры.
Единственной закономерностью характерной для восточного ветра, является отсутствие влияние на количество осадков и уровень влажности.
Полярный климат, свойственный для антарктического и арктического пояса, характеризуется постоянством показателей воздушных масс. Арктический воздух движется с высокой скоростью, на юг, «закручиваясь» по часовой стрелке. Ярче всего его влияние можно наблюдать в северных прибрежных зонах Северной Америки и Евразии. Арктические ветра способствуют резкому понижению температуры. Антарктический ветер, дующий с юга на север, «закручиваясь» против часовой стрелки. Влияние ветра отражается в понижении температуры, отличается высокой скоростью.
Сезонные ветры
Периодические ветры, с переменным направлением, называются сезонными. Яркими представителями данного типа являются муссоны.
Муссоны – тип ветров, имеющих тенденцию к перемене направления в разные времена года. Отличаются высокой степенью устойчивости и большим территориальным охватом. Зарождение муссонов происходит из-за разницы температуры воды и суши, этот факт определяет сезонность ветра. В осенне-весенний период происходит нарушение системности и смена направленности движения. Зимой движение ветра направлено в сторону моря, летом меняется в противоположном направлении. Активность муссонов выражается в сезонном изменении погоды и значительном повышении влажности в летний период.
Характер и причины муссонов имеют различия, данный тип ветра разделяют на тропический и внетропический. Ветра внетропического типа преобладают в полярных и умеренных широтах, образуются из-за сезонной разницы давления на границе суши и моря. Зонами образования ветров являются: Корея, Северо-Восточный Китай, Дальний Восток.
Тропические муссоны образуются из-за разницы температуры нагрева полушарий. В виду перемещения зон давления в течении года приводит к замене режима зимних пассатов летними муссонами. Способствует переменам, движение западных ветров из экваториальной зоны низкого давления в другие зоны. Наибольшую устойчивость муссоны тропического типа проявляют в северных регионах Индийского океана.
Бризы – еще один тип сезонных ветров. Меняют направление движения в рамках одних суток – ночью дуют с суши, днем с моря. На образование и интенсивность влияет суточная температура. Бриз может образовываться на побережье любых крупных водоемов, в том числе озер, рек и искусственных резервуаров. Зона проникновения бризов на сушу может исчисляться десятками километров, наиболее интенсивны в теплую летнюю погоду.