Влияние трения на скорость и направление ветра



Скорость ветра уменьшается вследствие трения настолько, что у земной поверхности (на высоте флюгера) над сушей она примерно вдвое меньше, чем скорость геострофического ветра, рассчитанная для того же барического градиента. Например, в Берлине средняя годовая скорость ветра у земной поверхности 4,8 м/сек, а средняя скорость геострофического ветра, вычислен­ного по приземным барическим градиентам, 9,5 м/сек.

Рис. 79. Геотриптический ветер (равномерное прямолинейное движение воздуха при наличии силы трения).

G — сила барического градиента, А — отклоняющая сила вращения Земли, R — сила трения, V — скорость ветра.

 

Над мо­рем скорость действительного ветра составляет около двух тре­тей от скорости геострофического ветра.

С высотою сила трения быстро убывает и скорость ветра поэтому возрастает, пока на высоте, близкой к 1000 м, не стано­вится очень близкой к скорости геострофического ветра, по край­ней мере всреднем. В Берлине средняя годовая скорость ветра на высоте 1000 м равна 10,2 м/сек, т. е. немногим больше, чем приземная скорость геострофического ветра.

Сила трения влияет и на направление ветра.

Представим себе равномерное прямолинейное движение воз­духа при наличии силы трения (геотриптический ветер).Это значит, что должны уравновешиваться три силы: градиента, откло­няющая и трения (рис. 79). Так как сила трения направлена противоположно скорости, то она не лежит на одной прямой с отклоняющей силой вращения Земли. Поэтому и сила гра­диента, уравновешивающая сумму двух остальных сил, не может лежать на одной прямой с отклоняющей силой. Как видно из рис. 79, она будет составлять со скоростью ветра не прямой, а острый угол. Иными словами, скорость ветра будет направлена не по изобарам.Она будет пересекать изобары, отклоняясь при этом от градиента вправо (в северном полушарии), но составляя с ним некоторый угол меньше прямого.

Рис. 80. Изобары (сплошные кривые) и линии тока (прерывистые кривые) в нижних слоях циклона (слева) и антициклона (справа).

 

Скорость ветра можно в этом случае разложить на две составляющие — по изобаре и по градиенту.

Если представить себе равномерное движение воздуха при круговых изобарах и при наличии силы трения, мы придем к аналогичному выводу. И в этом случае сила трения не совпа­дает по направлению с отклоняющей силой; поэтому и сила барического градиента не лежит на одной прямой с отклоняю­щей силой. Скорость ветра также будет отклоняться от изобар, имея составляющую, направленную по барическому градиенту.

При этом в циклоне, где градиенты направлены от перифе­рии к центру, ветер тоже будет иметь составляющую, направлен­ную к центру. Она присоединяется к составляющей, направлен­ной по изобарам против часовой стрелки. Поэтому в нижних слоях циклона ветер будет дуть против часовой стрелки, втекая от периферии к центру. В антициклоне же составляющая по изобарам будет направлена по часовой стрелке, и к ней присое­диняется составляющая, направленная по градиенту наружу, от центра антициклона к периферии. Ветер в нижних слоях анти­циклона будет дуть по часовой стрелке, одновременно вынося воздух изнутри антициклона к периферии.

Проведя линии тока в нижних слоях циклона, мы увидим, что они представляют собой спирали, закручивающиеся против часовой стрелки и сходящиеся к центру циклона. Центр ци­клона будет для линий тока точкой сходимости. В нижних слоях антициклона линии тока представляют собой спирали, расходя­щиеся по часовой стрелке от центра антициклона. Последний будет для линий тока точкой расходимости (рис. 80).

Понятно, что в южном полушарии спиралеобразные линии тока будут направлены в циклоне по часовой стрелке и в анти­циклоне против часовой стрелки. Но составляющая скорости ветра, нормальная к изобарам, будет и там в циклоне направ­лена внутрь, а в антициклоне наружу.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 289; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ