Gradijentni vjetar je stvarni vjetar kako se vjetar mijenja sa visinom. Ovdje je vjerovatno potrebno po mojim riječima, ili nisam našao Izgled centara snježnih naboja
1. Osnovni pojmovi i definicije
SNJEŽNE NALOGE (SNOW CHARGE), prema poznatom klasičnom Meteorološkom rječniku 1974. izdanja [ 1 ] - to je: "... naziv kratkotrajne, intenzivne kiše u obliku snijega (ili snježnih kuglica) iz kumulonimbusnih oblaka, često sa snježnim naletima."
I u glosarima Meteoslovara - POGODA.BY [ 2 ]: “ Snježni "naboji"- veoma intenzivne snježne padavine, praćene naglim pojačanjem vjetra tokom njihovog prolaska. Snježni "naboji" se ponekad prate u kratkim intervalima. Obično se vide iza linija ciklona i na sekundarnim hladnim frontovima. Opasnost od snježnih "naboja" je da vidljivost naglo pada na skoro nulu kada prođu"
Osim toga, ova intenzivna i opasna vremenska pojava za avijaciju opisana je iu savremenom elektronskom priručniku za obuku „Avijacija i vrijeme“ [3] kao: pljusak susnježica i snijeg sa kišom), koji izgledaju kao "snježne snimke" - brzo pokretne zone vrlo intenzivnih snježnih padavina, doslovno "urušavanje" snijega sa naglim smanjenjem vidljivosti, često praćeno snježnim olujama (snježna oluja) u blizini površine Zemlje.
Snježna naboja je moćna, svijetla i kratkotrajna (obično traje samo nekoliko minuta) vremenska pojava, koja je, prema novonastalim vremenskim prilikama, vrlo opasna ne samo za letove lakih aviona i helikoptera na malim visinama, već i za svih tipova vazduhoplova (vazduhoplova) u nižem sloju atmosfere tokom poletanja i početnog penjanja, kao i pri sletanju. Ova pojava, kao što ćemo vidjeti u nastavku, ponekad čak uzrokuje nesreću (nesreću). Važno je da se uz održavanje uslova za formiranje snježnih naboja u regionu njihovo prolaženje može ponoviti na istom mjestu!
Da bi se poboljšala sigurnost letova aviona, potrebno je analizirati uzroke nastanka snježnih gomila i meteorološke prilike u njima, prikazati primjere relevantnih nesreća, te izraditi preporuke za osoblje kontrole letenja i meteorološku službu letova kako bi se da se izbjegnu nezgode, ako je moguće, u uslovima prolaska snježnih naboja.
2. Izgled centara snježnih naboja
Budući da najopasnije grudve snijega u pitanju nisu toliko česte, da bi se razumio problem važno je da svi avijatičari imaju ispravne (uključujući i vizualne) predstave o ovom moćnom prirodnom fenomenu. Stoga se na početku članka nudi za gledanje video primjer tipičnog prolaska takvog snježnog naboja u blizini površine Zemlje.
Rice. 1 Približavanje zoni snježne naplate. Prve kadrove iz videa pogledajte: http://rutube.ru/video/728d027f45b8ae5356c962f70f40d6dd/
Zainteresovanim čitaocima nudimo za gledanje i neke video epizode prolaska snježnih naboja u blizini Zemlje:
i drugi (pogledajte internet pretraživače).
3. Proces formiranja centara snježnih naboja
Sa stanovišta meteorološke situacije, tipični uslovi za nastanak zimskih olujnih centara slični su onima koji nastaju tokom formiranja snažnih centara pljuskova i grmljavine ljeti - nakon što je nastupila hladna invazija i, shodno tome, nastali uslovi za dinamičku konvekciju. Istovremeno se brzo formiraju kumulonimbusni oblaci, koji ljeti daju džepove obilnih padavina u obliku intenzivne kiše (često s grmljavinom), au hladnoj sezoni - u obliku džepova velikog snijega. Obično se takvi uslovi tokom hladne advekcije uočavaju u zadnjem delu ciklona - i iza hladnog fronta i u zonama sekundarnih hladnih frontova (uključujući i blizu njih).
Razmotrimo dijagram tipične vertikalne strukture centra snježnog naboja u fazi maksimalnog razvoja, koji se formira ispod kumulonimbusnog oblaka u uslovima hladne advekcije zimi.
Rice. 2 Opća shema vertikalnog presjeka centra snježne naboje u fazi maksimalnog razvoja (A, B, C - AP tačke, vidi stav 4. članka)
Dijagram pokazuje da intenzivne obilne padavine koje padaju iz kumulonimbusnog oblaka "zahvataju" zrak, što rezultira snažnim strujanjem zraka prema dolje, koji se, približavajući se Zemljinoj površini, "širi" dalje od izvora, stvarajući naglo povećanje vjetra u blizini Zemlje. (uglavnom - u smjeru kretanja fokusa, kao na dijagramu). Sličan fenomen "uvlačenja" vazdušnog toka prema dole padajućim tečnim padavinama takođe se primećuje u toploj sezoni, stvarajući "front naleta" (škvali) koji se javlja kao pulsirajući proces ispred pokretne ćelije grmljavine - vidi literaturu na smicanje vjetra [4].
Dakle, u zoni prolaska intenzivnog izvora snježnog naboja, u nižim slojevima atmosfere mogu se očekivati sljedeće vremenske pojave opasne za avijaciju, opterećene nesrećama: snažne silazne zračne struje, jak vjetar u blizini Zemlje, i područja naglog pogoršanja vidljivosti u snježnim padavinama. Razmotrimo odvojeno ove vremenske pojave sa snježnim opterećenjem (vidi paragrafe 3.1, 3.2, 3.3).
3.1 Snažne silazne zračne struje u središtu snježnog punjenja
Kao što je već spomenuto, u graničnom sloju atmosfere može se uočiti proces formiranja područja jakih silaznih strujanja zraka uzrokovanih intenzivnim padavinama [4]. Ovaj proces je uzrokovan zanošenjem zraka padavinama, ako te padavine imaju veliku veličinu elemenata sa povećanom stopom pada, a uočava se i visok intenzitet ovih padavina („gustina“ letećih padavina). Osim toga, važno je u ovoj situaciji da se uoči efekat „razmjene“ vazdušnih masa po vertikali – tj. pojava sekcija kompenzacionih strujanja vazduha usmerenih odozgo prema dole, zbog prisustva sekcija uzlaznih struja tokom konvekcije (slika 3), u kojima oblasti padavina igraju ulogu "okidača" ove moćne vertikalne razmene.
Rice. 3 (ovo je kopija slike 3-8 iz [4]). Formiranje silaznog strujanja tokom faze sazrevanja b) zahvaćeno kišom (crvena kutija).
Snaga rezultujućeg silaznog strujanja vazduha usled uključivanja intenzivnih padavina direktno zavisi od veličine padavina (elemenata) padavina. Velike čestice padavina (Ø ≥ 5 mm) obično padaju brzinom od ≥ 10 m/s pa stoga velike mokre snježne pahulje razvijaju najveću brzinu pada, jer mogu imati i dimenzije > 5 mm, a za razliku od suhog snijega imaju mnogo niže "jedro". Sličan efekat se javlja i ljeti u žarištu intenzivne padavine grada, koja također uzrokuje snažno strujanje zraka prema dolje.
Stoga se u središtu „mokrog“ snježnog naboja (pahuljica) naglo povećava „hvatanje“ zraka padavinama, što dovodi do povećanja brzine silaznog toka zraka u padavinama, koja u ovim slučajevima ne samo da može doseći , ali čak i premašuju svoje “ljetne” vrijednosti pri jakim pljuskovima. U ovom slučaju, kao što je poznato, vertikalne brzine strujanja od 4 do 6 m/s smatraju se „jakim“, a više od 6 ms „vrlo jakim“ [4].
Velike vlažne snježne pahulje obično se javljaju pri blago pozitivnim temperaturama zraka, pa je stoga očito da će upravo takva temperaturna podloga doprinijeti nastanku jakih, pa čak i vrlo jakih silaznih strujanja zraka u snježnom naboju.
Na osnovu navedenog, sasvim je očito da u zoni snježnog naboja u fazi njegovog maksimalnog razvoja (posebno sa vlažnim snijegom i pozitivnom temperaturom zraka) mogu nastati i jaka i vrlo jaka vertikalna strujanja zraka, koja predstavljaju ekstremno opasnost za letove bilo koje vrste aviona.
3.2 Vjetar oluje u blizini Zemljeblizu centra snježne naboje.
Silazni tokovi zračnih masa, koji su spomenuti u tački 3.1. članka, približavajući se Zemljinoj površini, prema zakonima plinske dinamike, počinju naglo „teći“ horizontalno od izvora u graničnom sloju atmosfere (gore do visine stotina metara), stvarajući buran vetar (Sl.2).
Stoga, u blizini centara oluje u blizini Zemlje, nastaju „fronte naleta“ (ili „naleti“) - škvalne zone koje se šire od izvora, ali su „asimetrične“ horizontalno u odnosu na lokaciju izvora, budući da se obično kreću u isti smjer kao fokus horizontalno (slika 4).
Sl.4 Struktura fronte naleta (naleta) koja se širi od izvora oluje u graničnom sloju atmosfere u pravcu kretanja izvora
Ovakva „vetrovna“ fronta olujnih udara obično se pojavljuje iznenada, kreće se prilično velikom brzinom, prolazi kroz određeno područje za samo nekoliko sekundi i karakteriše je naglo pojačanje olujnog vetra (15 m/s, ponekad i više) i značajno povećanje u turbulenciji. Front naleta se „odkotrlja“ od granice izvora kao proces koji pulsira u vremenu (bilo da se pojavljuje ili nestaje), a u isto vrijeme, oluja u blizini Zemlje uzrokovana ovim frontom može doseći udaljenost do nekoliko kilometara od izvor (ljeti sa jakom grmljavinom - više od 10 km).
Očigledno, takva oluja u blizini Zemlje, uzrokovana prolaskom fronte naleta u blizini izvora, predstavlja veliku opasnost za sve tipove letjelica u letu u graničnom sloju atmosfere, što može izazvati nesreću. Primjer prolaska takve fronte naleta u uvjetima polarnog mezociklona iu prisustvu snježnog pokrivača dat je u analizi helikopterske nesreće na Svalbardu [5].
Istovremeno, u uslovima hladne sezone, dolazi do intenzivnog "punjenja" vazdušnog prostora letećim snežnim pahuljama u snežnoj naletu, što dovodi do naglog smanjenja vidljivosti u ovim uslovima (vidi dole - stav 3.3. članak).
3.3 Oštar pad vidljivosti u snježnom opterećenjui sa snježnom olujom u blizini Zemlje
Opasnost od snježnih naboja leži i u činjenici da se vidljivost u snijegu u njima obično naglo smanjuje, ponekad do gotovo potpunog gubitka vidne orijentacije tokom njihovog prolaska. Veličine snježnih nameta variraju od stotina metara do kilometra ili više.
Kada se vetar pojača u blizini Zemlje na granicama snežnog naboja, posebno u blizini izvora - u zoni fronte naleta u blizini Zemlje, nastaje "snežna nalet" koja se brzo kreće, kada u vazduhu u blizini Zemlje može biti , pored intenzivnog snega koji pada odozgo, i sneg je podizao vetar sa površine (sl. 5).
Rice. 5 Snježna navale u blizini Zemlje u blizini snježne naboje
Stoga su uslovi snježne oluje u blizini Zemlje često situacija potpunog gubitka prostorne orijentacije i vidljivosti samo do nekoliko metara, što je izuzetno opasno za sve vidove transporta (i kopnene i vazdušne), a u ovim uslovima vjerovatnoća nesreća je velika. Kopnena vozila u snježnoj oluji mogu da se zaustave i „sačekaju“ takve vanredne situacije (što se često dešava), ali je letelica prinuđena da nastavi kretanje, au situacijama potpunog gubitka vizuelne orijentacije to postaje izuzetno opasno!
Važno je znati da je tokom snježne oluje u blizini izvora snježnog naboja, pokretna zona gubitka vidne orijentacije tokom prolaska snježne oluje u blizini Zemlje prilično ograničena u prostoru i obično samo 100–200 m (rijetko više), a izvan zone snježnih oluja, vidljivost se obično poboljšava.
Vidljivost postaje bolja između snježnih slojeva, a samim tim i dalje od snježnog sloja - često čak i na udaljenosti stotina metara od njega i dalje, ako u blizini nema snježne oluje, snježna zona se može vidjeti čak iu obliku neki pokretni "snježni stup". Ovo je veoma važno za brzo vizuelno otkrivanje ovih zona i njihovo uspešno „zaobilaženje“ – da bi se obezbedila bezbednost leta i upozorenje posade aviona! Osim toga, zone snježne naboje se dobro detektuju i prate savremenim meteorološkim radarima, koji bi u ovim uslovima trebalo da se koriste za meteorološku podršku letova oko aerodroma.
4. Vrste nesreća sa snježnim naknadama
Očigledno je da avioni koji u letu padaju u snježne uslove imaju značajne poteškoće u održavanju sigurnosti letenja, što ponekad dovodi do odgovarajućih nesreća. Razmotrimo dalje tri takva tipična AP odabrana za članak - to su slučajevi u t.t. A, B, C ( označeni su na slici 2) na tipičnom dijagramu centra snježne naboje u fazi maksimalnog razvoja.
ALI) 19. februara 1977. u blizini sela Tapa, Estonska SSR, avion AN-24T, prilikom sletanja na vojni aerodrom, nalazi se na kliznoj padini, nakon što je prošao DPRM (referentni radio marker dugog dometa), već je na visini od oko 100 m iznad piste (piste), upao u snažno snježno punjenje u uslovima potpunog gubitka vidljivosti. Istovremeno, letelica je naglo i naglo izgubila visinu, usled čega je dodirnula visoki dimnjak i pala, svih 21 osoba. u avionu su poginuli.
Ova nesreća se očigledno dogodila kada je letelica udarila u nizvodno u snijegu na nekoj visini iznad površine zemlje.
AT) 20. januara 2011 helikopter AS - 335 NRA-04109 u blizini jezera Sukhodolskoye, Priozerski okrug, Lenjingradska oblast. leteo na maloj visini i vidljivosti Zemlje (prema spisima predmeta). Opća meteorološka situacija u ovom slučaju, prema podacima meteorološke službe, bila je sljedeća: let ovog helikoptera je obavljen u ciklonalnim uslovima oblačnog vremena sa obilnim padavinama i pogoršanjem vidljivosti u zadnjem dijelu sekundarnog hladnog fronta... padavine su uočene u vidu snijega sa kišom, uz prisustvo pojedinačnih kišne zone . U ovim uslovima helikopter je tokom leta „zaobilazio“ centre obilnih padavina (bile su vidljive), ali je prilikom pokušaja spuštanja iznenada udario u „ivicu“ snežnog naboja, naglo izgubio visinu i pao na tlo. kada se vetar pojačao blizu Zemlje u snežnoj oluji. Na sreću, niko nije stradao, ali je helikopter ozbiljno oštećen.
Uslovi stvarnog vremena na mjestu nesreće (prema protokolima saslušanja svjedoka i oštećenih): „...to se dogodilo uz prisustvo padavina u obliku snijega sa kišom...u mješovitim padavinama.. što je pogoršalo horizontalnu vidljivost u području obilnih snježnih padavina ….” Ova nesreća se očigledno dogodila u t. U skladu sa sl. 2, tj. na mjestu gdje se u blizini vertikalne granice već formirala zona snježnog naboja snježna nalet.
SA) 6. aprila 2012. helikopter "Agusta" na jezeru. Yanisyarvi u okrugu Sortavalsky u Kareliji, kada leti na visini do 50 m u mirnim uslovima i sa vidljivošću Zemlje, na udaljenosti od oko 1 km od centra snježnih padavina (centar je bio vidljiv posadi ), doživio je turbulencije u snježnoj oluji koja je proletjela blizu Zemlje i helikopter je, naglo gubeći visinu, udario o tlo. Na sreću, niko nije stradao, helikopter je oštećen.
Analiza uslova ove nesreće pokazala je da se let odvijao u koritu ciklona u blizini brzo približavajućeg i intenzivnog hladnog fronta, a nesreća se dogodila gotovo u najfrontalnijoj zoni u blizini Zemlje. Podaci iz vremenskog dnevnika tokom prolaska ovog fronta kroz zonu aerodroma pokazuju da su tokom njegovog prolaska u blizini Zemlje uočeni snažni džepovi kumulonimbusnih oblaka i obilnih padavina (naboji mokrog snega), a primećeno je i pojačanje vetra u blizini Zemlje. do 16 m/s.
Dakle, očigledno je da se ova nesreća dogodila, doduše, izvan same snježne padavine, koju helikopter nikada nije pogodio, ali je završio u području u koje je iznenada i velikom brzinom „pukla“ snježna naleta izazvana udaljenim snježnim nabojem. Zbog toga je došlo do dobacivanja helikoptera u turbulentnu zonu fronta naleta, kada je nastala snježna naleta. Na slici 2, ovo je tačka C - vanjska zona granice snježnog škvadra, "kotrljajući se" kao front naleta u blizini Zemlje od izvora snježnog naboja. dakle, i veoma je važno da je zona snježne naplate opasna za letove ne samo u ovoj zoni, ali i na udaljenosti od kilometra od nje - izvan granica pada samog snježnog naboja u blizini Zemlje, gdje fronta naleta koju formira najbliži centar snježne naboje i koja izaziva snježnu navalu može "najuriti"!
5. Opšti zaključci
Zimi, u zonama prolaska hladnih atmosferskih frontova različitih tipova u blizini površine Zemlje i neposredno nakon njihovog prolaska, obično se pojavljuju kumulonimbusi i centri čvrstih padavina padaju u obliku jakog snijega (uključujući snježne „pahuljice“), snijega zrna, pljuskovi mokrog snijega ili snijeg sa kišom. Kada padne veliki snijeg, može doći do oštrog pogoršanja vidljivosti, do potpunog gubitka vidne orijentacije, posebno u snježnoj oluji (sa pojačanjem vjetra) u blizini površine Zemlje.
Sa značajnim intenzitetom procesa formiranja obilnih padavina, tj. sa velikom "gustinom" ispadanja elemenata u fokusu, i sa povećanom veličinom ispadanja čvrstih elemenata (posebno "mokrih"), brzina njihovog pada naglo raste. Iz tog razloga dolazi do snažnog efekta "uvlačenja" zraka padavinama, uslijed čega u središtu takvih padavina može doći do snažnog silaznog strujanja zraka.
Vazdušne mase u silaznom toku koje su nastale u izvoru čvrstih padavina, približavajući se Zemljinoj površini, počinju da se „šire“ dalje od izvora, uglavnom u pravcu kretanja izvora, stvarajući snežnu zonu oluje koja brzo širi se nekoliko kilometara od granice izvora - slično ljetnjoj fronti udara koja se javlja u blizini snažnih ljetnih grmljavinskih centara. U zoni ovako kratkotrajne snježne oluje, pored velikih brzina vjetra, mogu se uočiti i jake turbulencije.
Dakle, snježne oblake su opasne za letove aviona kao oštar gubitak vidljivosti u padavinama, kao i jaki silazni udari u samom snježnom oblaku, kao i snježna oluja u blizini izvora blizu površine Zemlje, koja je prepuna odgovarajućih nesreća u zona snježnog sloja.
U vezi sa izuzetnom opasnošću od snježnih naknada za rad avijacije, kako bi se izbjegle nesreće uzrokovane njima, potrebno je striktno pridržavati se niza preporuka kako za osoblje kontrole letenja, tako i za operativne radnike Hidrometeorološke podrške za Avijacija. Ove preporuke su dobijene na osnovu analize akcidenata i materijala povezanih sa snježnim nabojima u nižim slojevima atmosfere na području aerodroma, a njihova implementacija smanjuje vjerovatnoću nesreće u zoni snježnih naboja.
Za zaposlene u Hidrometeorološkoj službi koji obezbjeđuje rad aerodroma, u vremenskim uslovima pogodnim za pojavu snježnih nameta na području aerodroma, potrebno je u formulaciju prognoze za aerodrom uključiti informaciju o mogućnosti pojave snijega naknade u području aerodroma i vjerovatno vrijeme ove pojave. Osim toga, potrebno je ove informacije uključiti u konsultacije sa posadama aviona u odgovarajućim vremenskim periodima za koje se predviđa da će padati snijeg.
Za period predviđene pojave snježnih naplata na području aerodroma, dežurni prognostičar radi utvrđivanja stvarne pojave snježnih naplata, potrebno je pratiti informacije koje ima sa meteoroloških radara, a takođe i redovno zatražiti od dispečerske službe (prema vizuelnim podacima sa kontrolnog tornja - kontrolnog tornja, aerodromske službe i informacijama sa bočnih VS) o stvarnom izgledu džepova snježnih naboja u području aerodroma.
Po prijemu informacije o stvarnom nastanku snježnih naknada u području aerodroma, odmah pripremiti odgovarajuće olujno upozorenje i dostaviti ga aerodromskoj kontrolnoj službi i unijeti ove podatke u emitovana meteorološka upozorenja za posade aviona koji se nalaze u području aerodroma.
Služba kontrole letenja za period prognozirane pojave snježnih gomila na području aerodroma potrebno je pratiti pojavu snježnih gomila prema radarskim podacima, vizuelnim osmatranjima kontrolnog tornja, informacijama aerodromskih službi i posada aviona.
U slučaju stvarne pojave snježnih gomila na području aerodroma, o tome treba obavijestiti meteorologa i, ukoliko postoje relevantni podaci, hitno dostaviti posadama aviona informacije o lokaciji snježnih gomila na kliznu padinu i na putanju uspona nakon poletanja za vrijeme polijetanja treba započeti. Posadama vazduhoplova potrebno je preporučiti, ako je moguće, izbjegavanje pada aviona u zonu snježne naboje, kao i snježne oluje u blizini Zemlje u blizini snježne naboje.
Posada aviona kada letite na maloj visini i primate upozorenje od kontrolora o vjerovatnoći ili prisutnosti grudvi snijega, trebali biste pažljivo pratiti njihovu vizualnu detekciju u letu.
Prilikom otkrivanja džepova snježnih naboja u letu u nižim slojevima atmosfere, potrebno ih je, ako je moguće, „zaobići” i izbjeći ulazak u njih, pridržavajući se pravila: NE ULAZI, NE PRILAZI, ODLAZI.
O uočenim džepovima snježnih nameta odmah obavijestiti dispečera. Istovremeno, ako je moguće, treba izvršiti procjenu lokacije centara snježnih naboja i snježnih oluja, njihovog intenziteta, veličine i smjera pomjeranja.
U ovoj situaciji sasvim je prihvatljivo odbiti poletanje i/ili slijetanje zbog detekcije izvora intenzivnog snježnog naboja ili snježne oluje, uočene na kursu ispred aviona.
Književnost
- Khromov S.P., Mamontova L.I. Meteorološki rječnik. Gidrometeotzdat, 1974.
- Meteorološki rječnik - pojmovnik meteoroloških pojmova POGODA.BY http://www.pogoda.by/glossary/?nd=16
- Glazunov V.G. Avijacija i vrijeme. Elektronski udžbenik. 2012.
- Vodič za smicanje vjetra niskog nivoa. Doc.9817 AN/449 ICAO Međunarodna organizacija civilnog vazduhoplovstva, 2005. http://aviadocs.net/icaodocs/Docs/9817_cons_ru.pdf
- Glazunov V.G. Meteorološki pregled pada Mi-8MT na helidromu Barentsburg (Svalbard) 30.03.2008.
- Automatski meteorološki radarski kompleks METEOR-METEO-CELL. ZAO Institut za radarsku meteorologiju (IRAM).
Mnogi pridošlice u jahtanju čuli su za "zakon o bejzbol kapama" koji na neki način koriste iskusni nautičari u pomorskoj plovidbi. Unaprijed treba reći da ovaj zakon nema veze ni sa pokrivalima za glavu ni s pomorskom opremom općenito. „Zakon bejzbol kape“ u morskom slengu je barični zakon vetra, koji je svojevremeno otkrio član Carske akademije nauka u Sankt Peterburgu Christopher Buys-Ballot, koji se na engleski često naziva Bais- Glasački listić. Ovaj zakon objašnjava zanimljiv fenomen – zašto se vjetar na sjevernoj hemisferi u ciklonima okreće u smjeru kazaljke na satu – odnosno udesno. Ne treba se brkati sa rotacijom samog ciklona, gdje se vazdušne mase okreću suprotno od kazaljke na satu!
Akademik H. H. Buys-Ballot
Buys-Ballot i zakon baričkog vjetra
Buys-Ballot je bio izvanredan holandski naučnik iz sredine 19. stoljeća, koji je proučavao matematiku, fiziku, hemiju, mineralogiju i meteorologiju. Unatoč tako širokom spektru hobija, postao je poznat upravo kao otkrivač zakona, kasnije nazvan po njemu. Buys-Ballot je bio jedan od prvih koji je aktivno sprovodio aktivnu saradnju naučnika iz različitih zemalja, njegujući ideje Svjetske akademije nauka. U Holandiji je stvorio Institut za meteorologiju i sistem upozorenja za predstojeće oluje. Kao priznanje za zasluge svjetskoj nauci, zajedno s Amperom, Darwinom, Geteom i drugim predstavnicima nauke i umjetnosti, Buys-Ballot je izabran za stranog člana Akademije nauka u Sankt Peterburgu.
Što se tiče stvarnog zakona (ili "pravila") Bays-Ballot-a, onda, striktno govoreći, prvi spomen zakona o baričkom vjetru datira s kraja 18. stoljeća. Tada je njemački naučnik Brandis prvi iznio teorijske pretpostavke o devijaciji vjetra u odnosu na vektor koji povezuje područja visokog i niskog pritiska. Ali svoju teoriju nije mogao dokazati u praksi. Tek sredinom 19. stoljeća akademik Buys-Ballot je uspio utvrditi ispravnost Brandisovih pretpostavki. Štaviše, uradio je to čisto empirijski, odnosno kroz naučna zapažanja i merenja.
Suština Bays-Ballovog zakona
Bukvalno, „Bays-Balloov zakon“, koji je naučnik formulisao 1857. godine, glasi: „Vetar blizu površine, osim subekvatorijalnih i ekvatorijalnih širina, odstupa od baričkog gradijenta za određeni ugao udesno, a južni pravac – lijevo.” Barični gradijent je vektor koji pokazuje promjenu atmosferskog tlaka u horizontalnom smjeru iznad površine mora ili ravnog kopna.
barični gradijent
Ako prevedete Bays-Baloov zakon sa naučnog jezika, onda će to izgledati ovako. U Zemljinoj atmosferi uvijek postoje područja visokog i niskog tlaka (u ovom članku nećemo analizirati razloge za ovu pojavu, kako se ne bismo izgubili u divljini). Kao rezultat toga, zrak struji iz područja visokog tlaka u područje nižeg tlaka. Logično je pretpostaviti da bi takvo kretanje trebalo ići pravolinijski: to je smjer i pokazuje vektor koji se naziva "barički gradijent".
Ali ovdje dolazi u obzir sila kretanja Zemlje oko svoje ose. Tačnije, sila inercije onih objekata koji se nalaze na površini Zemlje, ali nisu povezani krutom vezom sa zemaljskim svodom - "Coriolisova sila" (naglasak na posljednjem "i"!). Takvi objekti uključuju vodu i zrak atmosfere. Što se tiče vode, odavno je uočeno da na sjevernoj hemisferi rijeke koje teku u meridijanskom smjeru (od sjevera prema jugu) više zapljuskuju desnu obalu, dok lijeva ostaje niska i relativno ujednačena. Na južnoj hemisferi je suprotno. Drugi akademik Sankt Peterburgske akademije nauka, Karl Maksimovič Baer, mogao je da objasni ovaj fenomen. Izveo je zakon prema kojem na vodu koja teče utiče Koriolisova sila. Nemajući vremena da se okreće zajedno sa čvrstom površinom Zemlje, voda koja teče po inerciji "pritišće" desnu obalu (na južnoj hemisferi, odnosno lijevu), kao rezultat toga, ispirajući je. Ironično, Baerov zakon je formulisan iste 1857. godine kao i Bays-Ballov zakon.
Na isti način, pod djelovanjem Coriolisove sile, pomiče se atmosferski zrak koji se kreće. Kao rezultat, vjetar počinje skretati udesno. U ovom slučaju, kao rezultat djelovanja sile trenja, ugao otklona je blizak pravoj liniji u slobodnoj atmosferi i manji od prave linije blizu površine Zemlje. Gledano u pravcu površinskog vjetra, najniži pritisak na sjevernoj hemisferi bit će lijevo i malo naprijed.
Odstupanja u kretanju vazdušnih masa na severnoj hemisferi pod uticajem sile Zemljine rotacije. Vektor baričnog gradijenta prikazan je crvenom bojom, usmjeren pravo iz područja visokog tlaka u područje niskog tlaka. Plava strelica je smjer Coriolisove sile. Zelena - smjer kretanja vjetra, koji odstupa pod utjecajem Coriolisove sile od baričkog gradijenta
Upotreba Bays-Ballovog zakona u pomorskoj plovidbi
Na potrebu da se ovo pravilo može primijeniti u praksi ukazuju mnogi udžbenici o plovidbi i pomorstvu. Konkretno, Samoilov "Pomorski rječnik" koji je objavio Narodni komesarijat mornarice 1941. Samojlov daje iscrpan opis baričkog zakona vjetra u odnosu na pomorsku praksu. Njegove upute bi mogle biti prihvaćene od strane modernih jedriličara:
“...Ako se brod nalazi u neposrednoj blizini područja svjetskog okeana, gdje se često javljaju uragani, potrebno je pratiti očitanja barometra. Ako igla barometra počne da pada i vjetar postane jači, onda je mogućnost uragana velika. U tom slučaju potrebno je odmah odrediti u kojem se smjeru nalazi centar ciklona. Da bi to učinili, mornari koriste pravilo Base Ballo - ako stojite leđima okrenuti vjetru, tada će se središte uragana nalaziti oko 10 tačaka lijevo od jibea na sjevernoj hemisferi, a isto toliko na desno - na južnoj hemisferi.
Zatim morate odrediti u kojem dijelu uragana se brod nalazi. Da bi se odredila lokacija što je prije moguće, jedrenjak mora odmah otploviti, a parobrod mora zaustaviti automobil. Nakon toga, potrebno je izvršiti zapažanja promjene vjetra. Ako se smjer vjetra postupno mijenja s lijeva na desno (u smjeru kazaljke na satu), tada je plovilo na desnoj strani putanje ciklona. Ako se smjer vjetra promijeni u suprotnom smjeru, onda ulijevo. U slučaju kada se smjer vjetra uopće ne mijenja, brod je direktno na putu uragana. Da biste se udaljili od središta uragana na sjevernoj hemisferi, trebate učiniti sljedeće:
* prebacivanje broda na desnu stranu;
* u isto vrijeme, ako se nalazite desno od centra ciklona, tada biste trebali ležati u bliskom pogonu;
* ako je na lijevoj strani ili u centru kretanja - do naslona.
Na južnoj hemisferi je suprotno, osim kada je brod u centru ciklona koji napreduje. Ove kurseve je potrebno pratiti sve dok brod ne napusti putanju centra ciklona, što se može odrediti barometrom koji je počeo da raste.
A naša web stranica pisala je o pravilima za izbjegavanje tropskih ciklona u članku "".
24. Barički zakon vjetra
Iskustvo potvrđuje da stvarni vjetar u blizini zemljine površine uvijek (sa izuzetkom geografskih širina blizu ekvatora) odstupa od baričkog gradijenta pod oštrim uglom udesno na sjevernoj hemisferi i lijevo na južnoj. Odavde slijedi takozvani barički zakon vjetra: ako na sjevernoj hemisferi stojite leđima okrenuti vjetru, i licem na mjesto gdje vjetar duva, tada će najniži pritisak biti lijevo i nešto ispred, a najveći pritisak će biti desno i nešto iza.
Ovaj zakon je empirijski pronađen u prvoj polovini 19. veka. Baza Ballo i nosi njegovo ime. Slično tome, stvarni vjetar u slobodnoj atmosferi uvijek duva gotovo duž izobara, ostavljajući (na sjevernoj hemisferi) nizak pritisak na lijevoj strani, tj. odstupajući od baričkog gradijenta udesno za ugao blizu pravog. Ova odredba se može smatrati proširenjem zakona baričkog vjetra na slobodnu atmosferu.
Barični zakon vjetra opisuje svojstva stvarnog vjetra. Dakle, obrasci geostrofičkog i gradijentnog kretanja zraka, tj. pod pojednostavljenim teorijskim uslovima, oni su uglavnom opravdani pod složenijim stvarnim uslovima realne atmosfere. U slobodnoj atmosferi, uprkos nepravilnom obliku izobara, smjer vjetra je blizak izobarama (odstupa od njih po pravilu 15-20°), a brzina mu je bliska brzini geostrofnog vjetra. .
Isto vrijedi i za strujne linije u površinskom sloju ciklona ili anticiklona. Iako ove strujne linije nisu geometrijski pravilne spirale, one su ipak spiralne prirode i u ciklonima konvergiraju prema centru, a u anticiklonima se odvajaju od centra.
Frontovi u atmosferi stalno stvaraju takve uslove kada se dvije vazdušne mase različitih svojstava nalaze jedna do druge. U ovom slučaju, ove dvije zračne mase su razdvojene uskom prijelaznom zonom koja se zove front. Dužina takvih zona je hiljade kilometara, širina samo desetine kilometara. Ove zone su nagnute u odnosu na zemljinu površinu sa visinom i mogu se pratiti prema gore najmanje nekoliko kilometara, a često i do same stratosfere. U prednjoj zoni, pri prelasku iz jedne vazdušne mase u drugu, temperatura, vjetar i vlažnost zraka dramatično se mijenjaju.
Frontovi koji razdvajaju glavne geografske tipove vazdušnih masa nazivaju se glavnim frontovima. Glavni frontovi između arktičkog i umjerenog zraka nazivaju se arktičkim, između umjerenog i tropskog zraka - polarnim. Podjela između tropskog i ekvatorijalnog zraka nema karakter fronte, ova podjela se naziva intertropska zona konvergencije.
Širina fronta u horizontalnom smjeru i njegova debljina u vertikalnom smjeru su male u odnosu na dimenzije zračnih masa koje se njime razdvajaju. Stoga, idealizirajući stvarne uslove, moguće je predstaviti front kao međuprostor između vazdušnih masa.
Na raskrsnici sa zemljinom površinom, frontalna površina čini liniju fronta, koja se ukratko naziva i frontom. Ako frontalnu zonu idealizujemo kao interfejs, onda je to za meteorološke veličine površina diskontinuiteta, jer nagla promena temperature i nekih drugih meteoroloških veličina u frontalnoj zoni dobija karakter skoka na interfejsu.
Frontalne površine prolaze koso u atmosferi (slika 5). Kada bi obje zračne mase bile nepokretne, tada bi se topli zrak nalazio iznad hladnog, a površina fronta između njih bila bi horizontalna, paralelna s horizontalnim izobaričnim površinama. Pošto se vazdušne mase kreću, površina fronta može postojati i biti očuvana, pod uslovom da je nagnuta prema ravnoj površini, a samim tim i do nivoa mora.
Rice. 5. Prednja površina u vertikalnom presjeku
Teorija frontalnih površina pokazuje da ugao nagiba zavisi od brzina, ubrzanja i temperature vazdušnih masa, kao i od geografske širine i od ubrzanja slobodnog pada. Teorija i iskustvo pokazuju da su uglovi nagiba čeonih površina prema zemljinoj površini vrlo mali, reda lučnih minuta.
Svaki pojedinačni front u atmosferi ne postoji beskonačno. Fronte se stalno pojavljuju, izoštravaju, zamagljuju i nestaju. Uvjeti za nastanak frontova uvijek postoje u određenim dijelovima atmosfere, pa frontovi nisu rijedak slučaj, već stalna, svakodnevna karakteristika atmosfere.
Uobičajeni mehanizam za formiranje frontova u atmosferi je kinematičan: frontovi nastaju u takvim poljima kretanja zraka koja spajaju čestice zraka različitih temperatura (i drugih svojstava),
U takvom polju kretanja horizontalni temperaturni gradijenti se povećavaju, a to dovodi do stvaranja oštrog fronta umjesto postepenog prijelaza između zračnih masa. Proces formiranja fronta naziva se frontogeneza. Slično, u poljima kretanja koja pomiču čestice zraka jedna od druge, već postojeći frontovi mogu biti zamućeni, tj. pretvaraju se u široke prelazne zone, a veliki gradijenti meteoroloških vrijednosti koji su postojali u njima, posebno temperature, bit će izglađeni.
U stvarnoj atmosferi frontovi, po pravilu, nisu paralelni sa vazdušnim strujanjima. Vjetar na obje strane fronta ima komponente normalne na prednju stranu. Dakle, sami frontovi ne ostaju u istom položaju, već se kreću.
Prednji dio se može kretati ili prema hladnijem ili prema toplijem zraku. Ako se linija fronta pomiče blizu tla prema hladnijem zraku, to znači da se klin hladnog zraka povlači i prostor koji je njime oslobođen zauzima topli zrak. Takav front se naziva topli front. Njegov prolazak kroz mjesto osmatranja dovodi do promjene hladne zračne mase u toplu, a samim tim i do povećanja temperature i određenih promjena drugih meteoroloških veličina.
Ako se linija fronta pomiče prema toplom zraku, to znači da se klin hladnog zraka pomiče naprijed, topli zrak ispred njega se povlači, a također ga potiskuje naviše hladni klin koji napreduje. Takav front se naziva hladnim frontom. Tokom njenog prolaska topla vazdušna masa se zamenjuje hladnom, temperatura opada, a drastično se menjaju i druge meteorološke veličine.
U području frontova (ili, kako se obično kaže, na frontalnim površinama) nastaju vertikalne komponente brzine zraka. Najvažniji je posebno čest slučaj kada je topli vazduh u stanju uređenog uzlaznog kretanja, tj. kada se istovremeno sa horizontalnim kretanjem pomera i prema gore iznad klina hladnog vazduha. S tim je povezan i razvoj oblačnog sistema iznad čeone površine sa kojeg padaju padavine.
Na toplom frontu, kretanje prema gore pokriva moćne slojeve toplog zraka preko cijele frontalne površine, vertikalne brzine su ovdje reda 1 ... 2 cm / s s horizontalnim brzinama od nekoliko desetina metara u sekundi. Stoga kretanje toplog zraka ima karakter klizanja prema gore duž čeone površine.
Klizanje prema gore uključuje ne samo sloj zraka neposredno uz čeonu površinu, već i sve slojeve iznad, često do tropopauze. Kao rezultat toga, nastaje opsežan sistem cirostratusa, altostratus - nimbostratus oblaka, iz kojih padaju obilne padavine. U slučaju hladnog fronta, uzlazno kretanje toplog vazduha ograničeno je na užu zonu, ali su vertikalne brzine mnogo veće nego na toplom frontu, a posebno su jake ispred hladnog klina, gde je topao vazduh. istisnut hladnim vazduhom. Dominiraju kumulonimbusi sa pljuskovima i grmljavinom.
Veoma je važno da svi frontovi budu povezani koritima u baričkom polju. U slučaju nepokretne (sporo pokretne) fronte, izobare u šupljini su paralelne sa samom frontom. U slučajevima toplih i hladnih frontova, izobare imaju oblik latiničnog slova V, koje se sijeku sa frontom koji leži na osi korita.
Kada front prođe, vjetar na datom mjestu mijenja smjer u smjeru kazaljke na satu. Na primjer, ako je vjetar jugoistočni ispred fronta, onda će se iza fronta promijeniti na južni, jugozapadni ili zapadni.
U idealnom slučaju, prednji dio se može predstaviti kao površina geometrijskog diskontinuiteta.
U stvarnoj atmosferi takva idealizacija je dopuštena u planetarnom graničnom sloju. U stvarnosti, front je prelazna zona između toplih i hladnih vazdušnih masa; u troposferi predstavlja određeno područje koje se zove frontalna zona. Temperatura na prednjoj strani ne doživljava diskontinuitet, već se naglo mijenja unutar prednje zone, tj. Front karakterišu veliki horizontalni temperaturni gradijenti, za red veličine veći nego u vazdušnim masama sa obe strane fronta.
Već znamo da ako postoji horizontalni temperaturni gradijent koji se blisko poklapa sa horizontalnim baričkim gradijentom, ovaj potonji raste s visinom, a s njim se povećava i brzina vjetra. U frontalnoj zoni, gdje je horizontalni temperaturni gradijent između toplog i hladnog zraka posebno velik, barični gradijent se snažno povećava s visinom. To znači da termalni vjetar daje veliki doprinos i brzina vjetra na visinama dostiže visoke vrijednosti.
Sa oštro izraženim frontom iznad njega u gornjoj troposferi i donjoj stratosferi, generalno se uočava jaka vazdušna struja, paralelna sa frontom, široka nekoliko stotina kilometara, sa brzinama od 150 do 300 km/h. To se zove mlazni tok. Njegova dužina je uporediva sa dužinom fronta i može doseći nekoliko hiljada kilometara. Maksimalna brzina vjetra se opaža na osi mlaznog toka u blizini tropopauze, gdje može preći 100 m/s.
Više u stratosferi, gdje se horizontalni temperaturni gradijent obrće, barički gradijent opada s visinom, toplinski vjetar je suprotan brzini vjetra i opada sa visinom.
U blizini arktičkih frontova, mlazne struje se nalaze na nižim nivoima. Pod određenim uslovima, mlazne struje se uočavaju u stratosferi.
Obično se glavni frontovi troposfere - polarni, arktički - odvijaju uglavnom u smjeru širine, a hladan zrak se nalazi na višim geografskim širinama. Stoga su mlazne struje povezane s njima najčešće usmjerene od zapada prema istoku.
Uz naglo odstupanje glavnog fronta od geografskog smjera, mlazni tok također odstupa.
U suptropima, gdje je umjerena troposfera u kontaktu s tropskom troposferom, nastaje suptropska struja kraste, čija se os obično nalazi između tropske i polarne tropopauze.
Subtropski mlazni tok nije rigidno povezan ni sa jednim frontom i uglavnom je posljedica postojanja temperaturnog gradijenta na ekvatorskom polu.
Mlazni tok nasuprot letećem avionu smanjuje brzinu njegovog leta; povezani mlazni tok ga povećava. Osim toga, u zoni mlaza može se razviti jaka turbulencija, pa je uzimanje u obzir strujanja mlaza važno za avijaciju.
| " |
2. Coriolisova sila
3. Sila trenja: 4. Centrifugalna sila:
16. Barički zakon vjetra u površinskom sloju (sloju trenja) i njegove meteorološke posljedice u ciklonu i anticiklonu.
Barički zakon vjetra u sloju trenja : pod utjecajem trenja vjetar odstupa od izobare prema niskom pritisku (na sjevernoj hemisferi - lijevo) i opada u veličini.
Dakle, prema baričkom zakonu vjetra:
U ciklonu, cirkulacija se odvija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, u blizini tla (u sloju trenja) dolazi do konvergencije zračnih masa, vertikalnih kretanja prema gore i formiranja atmosferskih frontova. Prevladava oblačno vrijeme.
U anticikloni dolazi do cirkulacije u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, divergencije zračne mase, vertikalnih kretanja naniže i formiranja velikih (~1000 km) uzdignutih inverzija. Prevladava vrijeme bez oblaka. Stratifikovani oblaci u subinverzionom sloju.
17. Površinski atmosferski frontovi (AF). Njihovo formiranje. Oblačnost, posebne pojave u X i T AF zoni, front okluzije. AF brzina kretanja. Uslovi leta u zoni AF zimi i leti. Kolika je prosječna širina zone padavina na T i X AF? Navedite sezonske razlike u NR za HF i TF. (vidi Bogatkin str.159 - 164).
Površinski atmosferski frontovi AF – uska nagnuta prelazna zona između dve vazdušne mase različitih svojstava;
Hladan vazduh (gušći) leži ispod toplog
Dužina AF zona je hiljadama km, širina desetine km, visina nekoliko km (ponekad do tropopauze), ugao nagiba prema zemljinoj površini je nekoliko lučnih minuta;
Linija presjeka čeone površine sa površinom zemlje naziva se linija fronta
U frontalnoj zoni temperatura, vlažnost, brzina vjetra i drugi parametri se naglo mijenjaju;
Proces formiranja fronta je frontogeneza, destrukcija je frontoliza
Brzina vožnje 30-40 km/h ili više
Prilaz se (najčešće) ne može uočiti unaprijed – svi oblaci su iza prve linije fronta
Obilne padavine sa grmljavinom i olujnim vjetrovima, tornada su tipični;
Oblaci se međusobno zamjenjuju u nizu Ns, Cb, As, Cs (da bi se povećao nivo);
Zona oblaka i padavina je 2-3 puta manja od TF - do 300 i 200 km, odnosno;
Širina padavinske zone je 150-200 km;
Visina NVO je 100-200 m;
Na visini iza prednje strane, vjetar se pojačava i skreće ulijevo - smicanje vjetra!
Za avijaciju: loša vidljivost, zaleđivanje, turbulencija (posebno u HF!), smicanje vjetra;
Letovi su zabranjeni do prolaska VF.
VF 1. vrste - front koji se sporo kreće (30-40 km/h), relativno široka (200-300 km) zona oblačnosti i padavina; visina gornje granice oblaka zimi je mala - 4-6 km
Tip 2 HF - front koji se brzo kreće (50-60 km/h), uska oblačnost - nekoliko desetina km, ali opasna sa razvijenim Cb (posebno ljeti - s grmljavinom i olujama), zimi - jake snježne padavine sa oštrim kratkim -pogoršanje vidljivosti
Topli AF
Brzina kretanja je manja od brzine HF-< 40 км/ч.
Prilaz se vidi unaprijed pojavom na nebu cirusa, pa cirostratusnih oblaka, a zatim As, St, Sc sa NVO 100 m ili manje;
Guste advektivne magle (zimske i prijelazne sezone);
Cloud osnova - slojeviti oblici oblaci nastali kao rezultat podizanja toplog zraka brzinom od 1-2 cm / s;
ogromno područje o kavezi - 300-450 km sa širinom zone oblaka od oko 700 km (maksimalno u središnjem dijelu ciklona);
Na visinama u troposferi vjetar raste sa visinom i skreće udesno - smicanje vjetra!
Posebno teški uslovi za letove stvaraju se u zoni od 300-400 km od linije fronta, gde je mala oblačnost, lošija vidljivost, mogućnost poledice zimi, a leti sa grmljavinom (ne uvek).
Prednja okluzija –
kombinacija toplih i hladnih frontalnih površina
(zimi je posebno opasno poledice, leda, ledene kiše)
Za dodatak pročitajte udžbenik Bogatkin, str. 159 - 164.
GRADIJENTNI VJETAR U slučaju krivolinijskih izobara javlja se centrifugalna sila. Uvijek je usmjeren prema konveksnosti (od centra ciklona ili anticiklone prema periferiji). Kada postoji ravnomjerno horizontalno kretanje zraka bez trenja sa krivolinijskim izobarama, tada su u vodoravnoj ravni balansirane 3 sile: sila baričkog gradijenta G, sila Zemljine rotacije K i centrifugalna sila C. Tako ravnomjerna stabilna sila horizontalno kretanje zraka u odsustvu trenja duž krivolinijskih putanja naziva se gradijentni vjetar. Vektor gradijentnog vjetra usmjeren je tangencijalno na izobaru pod pravim uglom udesno na sjevernoj hemisferi (lijevo na južnoj hemisferi) u odnosu na vektor sile baričkog gradijenta. Dakle, u ciklonu - vrtlog u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, au anticiklonu - u smjeru kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi.
Međusobni raspored sila koje djeluju u slučaju gradijentnog vjetra: a) ciklon, b) anticiklon. A je Coriolisova sila (u formulama je označena sa K)
Razmotrimo uticaj polumjera zakrivljenosti r na gradijentnu brzinu vjetra. Za veliki polumjer zakrivljenosti (r > 500 km), zakrivljenost izobara (1/r) je vrlo mala, blizu nule. Polumjer zakrivljenosti ravne pravolinijske izobare je r → ∞ i vjetar će biti geostrofičan. Geostrofički vjetar je poseban slučaj gradijentnog vjetra (na S = 0). Sa malim radijusom zakrivljenosti (r< 500 км) в циклоне и антициклоне при круговых изобарах скорость градиентного ветра определяется следующими уравнениями: В циклоне уравновешиваются силы G = K + C: или В антициклоне К = G + С: Поэтому в циклоне: или
U anticiklonu: ili To jest, U središtu ciklona i anticiklone, horizontalni barički gradijent je jednak nuli, odnosno, G = 0 kao izvor kretanja. Prema tome, = 0. Gradijent vjetra je aproksimacija stvarnom vjetru u slobodnoj atmosferi ciklona i anticiklona.
Gradijentna brzina vjetra se može dobiti rješavanjem kvadratne jednadžbe - u ciklonu: - u anticiklonu: zakrivljenost r ≤ 500 km) na izobaričnoj površini, koriste se sljedeći odnosi između gradijentnih i geostrofnih vjetrova: Za ciklonsku krivinu ≈ 0,7 Za anticiklonsku krivinu ≈ 1,
Sa velikom zakrivljenošću izobara blizu Zemljine površine (1/ r) → ∞ (radijus krivine r ≤ 500 km): sa ciklonskom krivinom ≈ 0,7 sa anticiklonskom krivinom ≈ 0,3 srednji poluprečnik zakrivljenosti 500 km< r < 1000 км, — а также при большой кривизне изобар (r < 500 км) в быстро перемещающихся барических образованиях.
ZAKON VJETRA Vezu između pravca površinskog vjetra i smjera horizontalnog baričkog gradijenta formulisao je u 19. vijeku holandski naučnik Beis Ballo u obliku pravila (zakona). ZAKON VJETRA: Gledajući niz vjetar, nizak pritisak će biti lijevo i nešto naprijed, a visoki će biti desno i nešto iza (na sjevernoj hemisferi). Prilikom crtanja izobara na sinoptičkim kartama uzima se u obzir smjer vjetra: smjer izobare se dobiva okretanjem strelice vjetra udesno (u smjeru kazaljke na satu) za oko 30 -45°.
STVARNI VJETAR Prava kretanja zraka nisu stacionarna. Stoga se karakteristike stvarnog vjetra u blizini zemljine površine razlikuju od karakteristika geostrofnog vjetra. Razmotrimo stvarni vjetar u obliku dva člana: V = + V ′ – ageostrofična devijacija u = + u ′ ili u ′ = u — v = + v ′ ili v ′ = v – Pišemo jednadžbe gibanja ne uzimajući u obzir računaj silu trenja:
UTICAJ SILE TRENJA NA VJETAR Pod uticajem trenja, brzina površinskog vjetra je u prosjeku dva puta manja od brzine geostrofnog vjetra, a njegov smjer odstupa od geostrofičkog prema baričkom gradijentu. Dakle, stvarni vjetar u blizini zemljine površine odstupa od geostrofičkog ulijevo na sjevernoj hemisferi i udesno na južnoj hemisferi. Međusobni raspored snaga. Pravolinijske izobare
U ciklonu pod utjecajem trenja smjer vjetra odstupa prema centru ciklona, u anticiklonu od centra anticiklone prema periferiji. Zbog utjecaja trenja, smjer vjetra u površinskom sloju odstupa od tangente na izobaru prema niskom tlaku za prosječni ugao od oko 30° (nad morem za oko 15°, nad kopnom za približno 40-45° ).
PROMJENA VJETRA SA VISINOM Sila trenja opada sa visinom. U graničnom sloju atmosfere (sloju trenja) vjetar se visinom približava geostrofskom vjetru koji je usmjeren duž izobare. Tako će se s visinom vjetar povećavati i okretati udesno (na sjevernoj hemisferi) sve dok se ne usmjeri duž izobare. Promjena brzine i smjera vjetra s visinom u graničnom sloju atmosfere (1-1,5 km) može se predstaviti hodografom. Hodograf je kriva koja povezuje krajeve vektora koji prikazuju vjetar na različitim visinama i nacrtana iz iste tačke. Ova kriva je logaritamska spirala koja se zove Ekmanova spirala.
KARAKTERISTIKE POLJA VJETRA STRUJE Linija strujanja je linija, u čijoj je svakoj tački vektor brzine vjetra usmjeren tangencijalno u datom trenutku vremena. Dakle, oni daju ideju o strukturi polja vjetra u datom trenutku (trenutno polje brzine). Pod gradijentom ili geostrofičkim uslovima vjetra, strujne linije će se poklapati sa izobarama (izohipsama). Stvarni vektor brzine vjetra u graničnom sloju nije paralelan sa izobarama (izohipsama). Stoga, strujne linije pravog vjetra prelaze izobare (izohipse). Prilikom crtanja strujnih linija uzima se u obzir ne samo smjer, već i brzina vjetra: što je veća brzina, to su strujne linije gušće.
Primjeri strujnih linija u blizini Zemljine površine u površinskom ciklonu u površinskom anticiklonu u koritu u grebenu
TRAJEKTORE ČESTICA VAZDUHA Trajektorije čestica su putanje pojedinačnih čestica vazduha. To jest, putanja karakterizira kretanje iste čestice zraka u uzastopnim vremenskim točkama. Putanja čestica mogu se aproksimirati iz uzastopnih sinoptičkih mapa. Metoda trajektorije u sinoptičkoj meteorologiji omogućava rješavanje dva problema: 1) određivanje odakle će se čestica zraka kretati do određene tačke u određenom vremenskom periodu; 2) odrediti kuda će se čestica vazduha kretati iz date tačke u određenom vremenskom periodu. Trajektorije se mogu graditi na AT kartama (češće na AT-700) i na površinskim kartama. Koristi se grafička metoda za izračunavanje putanje pomoću ravnala gradijenta.
Primer konstruisanja putanje vazdušne čestice (odakle će se čestica kretati) na jednoj karti: A - tačka prognoze; B je sredina putanje čestice; C - početna tačka putanje Koristeći donji dio ravnala gradijenta, udaljenost između izohipsa određuje brzinu geostrofičkog vjetra (V, km/h). Ravnilo se nanosi donjom skalom (V, km/h) duž normale na izohipse približno na sredini puta. Na skali (V , km/h) između dve izohipse (u tački preseka sa drugom izohipsom) odredite prosečnu brzinu V cp.
Gradijentni lenjir za geografsku širinu 60˚ Zatim odredite putanju čestice za 12 h (S 12) pri datoj brzini prenosa. Numerički je jednaka brzini prenosa čestice V h Putanja čestice za 24 h je S 24 = 2· S 12; putanja čestice za 36 sati jednaka je S 36 = 3 · S 12 . Na gornjoj skali ravnala, putanja čestice od predviđene tačke je ucrtana u smjeru suprotnom od smjera izohipse, uzimajući u obzir njihovo savijanje.