Шкала бофорта для визуальной оценки силы ветра. Скорость, сила и направление ветра

1. Возникновение ветра. Воздух прозрачен и бесцветен, но все мы знаем, что он существует, так как чувствуем его дви­жение. Воздух всегда находится в движении. Его перемещение в горизонтальном направлении и называется ветром .

Причиной возникновения ветра является разница в атмосферном давлении над участками земной поверхности. Стоит давлению на каком-либо участке увеличить­ся или уменьшиться, как воздух устремля­ется от места большего давления в сторону меньшего. Существуют различные причины, из-за которых нарушается равно­весие атмосферного давления. Главная - не­одинаковое нагревание земной поверхности и различие температур на разных участках.

Рассмотрим это явление на примере ветра бриза, который образуется на берегу моря или крупного озера. На про­тяжении суток бриз дважды меняет свое направление. Проис­ходит это из-за разницы температуры и атмосферного давления над сушей и водной поверхностью днем и ночью. Суша, в отличие от моря, быстро нагревается днем и быстро остывает ночью. Днем на сушей пониженное давление, а над водной поверхностью повышенное, ночью – наоборот. Поэтому дневной бриз дует с моря (озера) на более теплую сушу, ночной - с более охлажденной суши на море (рис. 20). (Объясните образование ночного бриза.) Эти ветры охватывают сравнительно узкую полосу побережья.

2. Направление и скорость ветра. Сила ветра. Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра определяется сто­роной горизонта, откуда он дует (рис. 21). (Как называется ветер, дующий на юг? на запад?) Скорость ветра зависит от атмосферного давления: чем больше разность давления, тем сильнее ветер. На этот показатель ветра влияет трение и плотность воздуха. На вершинах гор ветер усиливается. Любое препятствие (горные системы и горные хребты, здания, лесные полосы и др.) влияют на скорость и направления ветра. Обтекая препятствие, ветер перед ним ослабевает, но с боковых сторон усиливается. Значительно возрастает скорость ветра, например, между двумя близко расположенными горными хребтами. (Почему на открытой местности ветер сильнее, чем в лесу?)

Скорость ветра обычно измеряется в метрах в секунду (м/с). Силу ветра можно оценить по его воздействию на наземные предметы и море в баллах шкалы Бофорта (от 0 до 12 баллов) (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Шкала Бофорта для определения силы ветра

Вы уже знаете, что скорость и направление ветра устанавливают по флюгеру (рис. 22). Флюгер состоит из флюгарки, указателя сторон горизонта, металлической пластинки и дуги со штифтами. Флюгарка свободно вращается на вертикальной оси и устанавливается по ветру. По ней и указателю сторон горизонта определяется направление ветра. Скорость ветра устанавливается по отклонению металлической пластинки от вертикального положения до одного из штифтов дуги. Флюгер на метеорологических станциях устанавливается на высоте 10-12 м над земной поверхностью.

Для более точного измерения скорости ветра используют специальный прибор - анемометр (рис. 23).

Обычная скорость ветра у земной по­верхности составляет 4-8 м/с, и она ред­ко превышает 11 м/с (рис.24). Однако бывают ве­тры разрушительной силы - это штормы (скорость ветра более 18 м/с) и ураганы (более 29 м/с). Скорость ветра в тропиче­ских ураганах достигает 65 м/с, а при от­дельных порывах - даже до 100 м/с. Очень слабый ветер (со скоростью не более 0,5 м/с) или безветрие называется штилем. (При каких условиях наблюдается штиль?)

Скорость ветра, как и направление, постоянно меняется, как во времени, так и в пространстве. Характер движения воздуха можно увидеть, наблюдая за падением снежинок при ветре. Снежинки совершают беспорядочные движения: то взлетают вверх, то опускаются, то описывают сложные петли.

Наглядное представление о повто­ряемости ветров за определенное вре­мя (месяц, сезон, год) дает роза вет­ров (рис. 25). Строят ее следующим образом: проводят восемь главных направле­ний горизонта и на каждом по при­нятому масштабу откладывают повто­ряемость соответствующего ветра. Для этого берутся средние многолетние данные. Концы получен­ных отрезков соединяются. В центре (кружке) указывается по­вторяемость штилей.

? Проверь себя

Это интересно

Сильные ветры вызывают большое разрушение на суше и волнение на море. В мощных атмосферных вихрях (смерчах) скорость ветра достигает 100 м/с. Они поднимают и перемещают автомобили, здания, мосты. Особенно разрушительные смерчи (торнадо) наблюдаются в США (рис.26). Ежегодно отмечается от 450 до 1500 торнадо с числом жертв в среднем около 100 человек.

Скорость ветра можно оценить визуально по его воздействию на окружающие наблюдателя предметы. В 1805 Фрэнсис Бофорт (Francis Beaufort), моряк британского флота, разработал 12-балльную шкалу для характеристики силы ветра на море. позволяет оценивать скорость ветра без использования каких-либо приборов. В 1926 к этой шкале были добавлены оценки скорости ветра на суше. Чтобы различать ураганные ветры разной силы, Бюро погоды США в 1955 расширило шкалу до 17 баллов.

Сегодня 12-балльная принята Всемирной метеорологической организацией для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 метров над открытой ровной поверхностью. Волнение моря тоже характеризуется баллами, но другими; шкала волнения имеет девять баллов. На приводимой здесь таблице баллы волнения сопоставлены с баллами ветра. Параметры волнения даны для открытой акватории, в прибрежной зоне волнение меньше.

Шкала Бофорта таблица

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 году и сначала применялась только им самим. В 1874 году 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.

1. Сила ветра

Оптимальная скорость параплана составляет 28-35 км/ч. С этими скоростями обычно летают вблизи склона в динамике. Поэтому ветер сильнее 8 м/с считается сильным и не пригодным для полетов. Восходящий поток нужной для парения силы образуется при ветре не менее 3 м/с. (При условии, что ветер дует перпендикулярно склону)

Шкала силы ветра

Вот примерная таблица, соотносящая скорость ветра (в м/с и км/ч) и признаки, позоляющие эту скорость определить "на глазок":

Штиль 0-0 2 0 Полный штиль, дым поднимается вертикально

Тихий 0.3-1.5 1-5 Ветер еле ощутим, дым слабо колеблется

Легкий ветер 1,6-3,3 6-11 Ветер колышет листья деревьев

Слабый ветер 3,4-5,4 12-19 Сильно колышутся листья деревьев, волнения на воде, ветер развевает флаги

Умеренный ветер 5,5-7,9 20-28 Колышутся тонкие ветки деревьев

Свежий ветер 8-10,7 29-38 Качаются ветви, в водоемах движется вода

Сильный ветер 10,8-13,8 39-49 Качаются толстые ветви деревьев, шумит лес

Очень сильный ветер 13,9-17,1 50-61 Гнутся тонкие стволы деревьев, ломаются большие ветви

Штормовой ветер 17,2-20,7 62-74 Гнутся толстые стволы, ломаются большие сучья

Шторм 20,8-22,4 75-88 Шторм ломает слабые деревья, сносит с крыш черепицу

Сильный шторм 24,5-28,4 89-102 Шторм ломает слабые деревья, сносит с крыш черепицу

Ураганный ветер свыше 32,7 свыше 118 Ветер разрушает здания, валит лес, возможны человеческие жертвы

Ураган 28,5-32,6 103-117 Ветер разрушает здания, валит лес, возможны человеческие жертвы

2. Изменение силы ветра.

Скорость движения воздушных слоев над поверхностью земли изменяется: трение о поверхность тормозит приземные слои. Эффект торможения зависит от степени неровности поверхности.

Кроме того, существует эффект увеличения скорости воздушного потока над вершиной холма. Над вершиной происходит сужение воздушного потока со стороны холма и, как следствие, увеличение его скорости (закон Бернулли). Эти два эффекта надо учитывать при планировании полета в динамике и при заходе на посадку. Так же учитывайте, что в провалах, расчленяющих склон (резкое понижение рельефа), воздушный поток ускоряется, а подъемная сила уменьшается. Остерегайтесь таких мест.

Подъемная сила ветра уменьшается по мере отклонения его от перпендикулярного к склону. Чем круче склон, тем более он чувствителен к таким изменениям. Кроме того, на сложном рельефе (например, склон подковообразной формы), изменения ветра даже на 10 градусов может вызвать сильную турбулентность.

Питерским пилотам, летающим в Можайке, надо обратить внимание на полеты на северо-восточном склоне. Даже при небольшом отклонении ветра к северу, юго-восточный склон создает мощную турбулентность, и полеты становятся очень опасными.

4. Термичка

Термальные полеты - это вершина парапланерного спорта. Однако, на небольших склонах, термичка может представлять серьезную опасность. Термик пригоден для обработки (набора высоты) начиная с 50 метров от земли (обычно выше). На малой высоте термичка создает сильную турбулентность, вызывает внезапные сильные порывы ветра. На практике на небольших склонах (ок.30 метров) полеты в термичку возможны при ветре не более 5 м/с. В период солнечной активности обучение сильно затруднено

Кроме того, существует эффект увеличения скорости воздушного потока над вершиной холма. Над вершиной происходит сужение воздушного потока со стороны холма и, как следствие, увеличение его скорости (закон Бернулли). Эти два эффекта надо учитывать при планировании полета в динамике и при заходе на посадку.

Так же учитывайте, что в провалах, расчленяющих склон (резкое понижение рельефа), воздушный поток ускоряется, а подъемная сила уменьшается. Остерегайтесь таких мест.

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.