Введение
Сильнейшее направление ветра в регионе земной поверхности.
В метеорологии преобладающий ветер в регионе земной поверхности – это поверхностный ветер, который преимущественно дует с определенного направления. Доминирующие ветры отражают тенденции в направлении ветра с наибольшей скоростью в определенной точке земной поверхности в любой момент времени. Преобладающие и доминирующие ветры в регионе являются результатом глобальных закономерностей движения в атмосфере Земли. В целом, ветры преимущественно восточные на низких широтах во всем мире. В средних широтах доминируют западные ветры, а их сила во многом определяется полярным циклоном. В районах со слабыми ветрами наибольшее влияние на преобладающий ветер оказывает цикл морского и сухопутного бризов; в районах с переменчивым рельефом преобладают горные и долинные бризы. Высоко расположенные поверхности могут создавать области пониженного давления, которые усиливают существующий поток ветра. Ветровые розы – это инструменты, используемые для отображения направления преобладающего ветра. Знание преобладающего ветра позволяет разрабатывать стратегии предотвращения ветровой эрозии сельскохозяйственных земель, например, на Великих равнинах. Песчаные дюны могут ориентироваться перпендикулярно преобладающему направлению ветра в прибрежных и пустынных районах. Насекомые дрейфуют вместе с преобладающим ветром, но полет птиц в меньшей степени зависит от него. Преобладающие ветры в горных районах могут приводить к значительным градиентам осадков – от влажных склонов, обращенных к ветру, до условий, близких к пустынным, на подветренных склонах. Преобладающие ветры могут меняться из-за неравномерного нагрева Земли.
Ветровая роза
Ветряная роза — графический инструмент, используемый метеорологами для наглядного представления типичного распределения скорости и направления ветра в конкретной местности. Представленная в полярной системе координат, ветряная роза показывает частоту ветров, дующих с определенных направлений. Длина каждого луча вокруг круга соответствует доле времени, в течение которого ветер дует с данного направления. Каждый концентрический круг представляет собой различную долю, увеличивающуюся от нуля в центре к периферии. На диаграмме ветряной розы может быть представлена дополнительная информация: каждый луч может быть разбит на цветовые полосы, показывающие диапазоны скорости ветра. Ветряные розы обычно отображают 8 или 16 основных направлений, таких как север (N), NNE, NE и т.д., хотя они могут быть разделены на до 32 направлений.
Торговля и ее влияние
Пассаты (также называемые торговыми ветрами) — это преобладающий режим восточных ветров в тропиках вблизи экватора Земли, к экватору от субтропического гребня. Эти ветры преимущественно дуют с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока в Южном полушарии. Пассаты определяют траекторию тропических циклонов, формирующихся над мировым океаном, направляя их движение на запад. Пассаты также переносят африканскую пыль на запад через Атлантический океан в Карибское море и на юго-восток Северной Америки.
Ветер с запада и его воздействие
Западные ветры, или преобладающие западные ветры, – это преобладающие ветры в умеренных широтах (т.е. между 35 и 65 градусами широты), которые дуют в районах, расположенных к полюсам от области высокого давления, известной как субтропический хребет в конских широтах. Эти ветры дуют с запада на восток и направляют внетропические циклоны в этом общем направлении. В Северном полушарии ветры преимущественно дуют с юго-запада, а в Южном – с северо-запада. Вместе с пассатами западные ветры обеспечивали возможность совершать кругосветные торговые рейсы парусным флоту, пересекающему Атлантический и Тихий океаны, поскольку западные ветры способствуют формированию мощных океанских течений в обоих полушариях. Западные ветры могут быть особенно сильными, особенно в Южном полушарии, где в умеренных широтах меньше суши, что приводит к усилению воздушных потоков и, как следствие, к увеличению скорости ветра. Самые сильные западные ветры в умеренных широтах называются «Ревущие сороковые» и дуют между 40 и 50 градусами южной широты в пределах Южного полушария. Западные ветры играют важную роль в переносе теплых экваториальных вод и воздушных масс к западным побережьям континентов, особенно в Южном полушарии из-за его обширных океанических пространств. Западные ветры объясняют, почему западное побережье Северной Америки, особенно от Северного Вашингтона до Аляски, обычно влажное зимой. Различный нагрев суши и океана Солнцем – суша относительно прохладная, а океан – теплый – приводит к образованию областей низкого давления над сушей. В результате влажный воздух с Тихого океана перемещается на восток, вызывая частые дожди и ветры на побережье. Этот влажный воздух продолжает двигаться на восток, пока орографический подъем, вызванный Прибрежными хребтами, Каскадными горами, Сьерра-Невадой, Колумбийскими и Скалистыми горами, не создаст эффект дождевой тени, который ограничивает дальнейшее продвижение этих систем и связанных с ними осадков на восток. Эта тенденция меняется летом, когда сильный нагрев суши вызывает высокое давление и препятствует проникновению влажного воздуха с Тихого океана на сушу. Это объясняет, почему большинство прибрежных районов Западной Северной Америки на высоких широтах испытывают сухое лето, несмотря на обильные осадки зимой. Из-за низкого угла падения солнечных лучей холодный воздух накапливается и опускается у полюса, создавая области высокого давления на поверхности, что вызывает отток воздуха к экватору; этот отток отклоняется на запад силой Кориолиса.
Морской и наземный бризы
В районах, где ветер слабый, морской и сухопутный бризы являются важными факторами, определяющими преобладающие ветры. Море нагревается солнцем на большую глубину, чем суша, благодаря более высокой удельной теплоемкости. Следовательно, море обладает большей способностью поглощать тепло, чем суша, поэтому его поверхность нагревается медленнее, чем поверхность суши. По мере повышения температуры поверхности суши, суша нагревает воздух над собой. Теплый воздух менее плотный и поэтому поднимается вверх. Этот восходящий поток воздуха над сушей понижает атмосферное давление у поверхности моря примерно на 0,2%. Более холодный воздух над морем, теперь с более высоким атмосферным давлением, перемещается к суше в зону пониженного давления, создавая прохладный бриз вблизи побережья. Интенсивность морского бриза прямо пропорциональна разнице температур между сушей и морем. Если существует ветер с моря, развитие морского бриза маловероятно. Ночью суша остывает быстрее, чем океан, из-за различий в их удельной теплоемкости, что приводит к ослаблению дневного морского бриза. Если температура на суше опускается ниже температуры над морем, давление над водой становится ниже, чем на суше, формируя сухопутный бриз, при условии, что ветер с моря не достаточно силен, чтобы ему противостоять.
Циркуляция в высоких районах
На возвышенных поверхностях нагрев земли превышает нагрев окружающего воздуха на той же высоте над уровнем моря, создавая локальный термический минимум над рельефом и усиливая существующие области пониженного давления, а также изменяя циркуляцию ветра в регионе. В районах с пересечённой местностью, значительно нарушающей направление ветра, ветер может менять направление и ускоряться, обтекая препятствие. Этот барьерный поток может увеличить скорость ветра на нижних уровнях на 45%. В гористой местности локальные искажения воздушных потоков проявляются сильнее. Неровный рельеф формирует непредсказуемые схемы потоков и турбулентность, например, роторные потоки. Над холмами и в долинах развиваются сильные восходящие и нисходящие потоки, а также вихри. Направление ветра меняется в зависимости от рельефа местности. Если в горном массиве есть проход, ветер будет с большой скоростью проноситься через него, согласно принципу Бернулли, который описывает обратную зависимость между скоростью и давлением. Турбулентность и неустойчивость воздушного потока могут сохраняться на значительном расстоянии вниз по ветру, в более равнинной местности. Эти условия представляют опасность для взлетающих и заходящих на посадку самолётов. Дневной нагрев и ночное охлаждение склонов холмов приводят к суточным изменениям воздушного потока, аналогичным взаимодействию между морским и сухопутным бризами. Ночью склоны холмов остывают за счёт теплового излучения. Воздух у склонов становится холоднее и плотнее, стекая вниз в долину под действием силы тяжести. Это явление известно как горный бриз. Если склоны покрыты льдом и снегом, горный бриз будет дуть и днём, перенося холодный плотный воздух в тёплые долины. Склоны холмов, не покрытые снегом, будут нагреваться в течение дня. Воздух, соприкасающийся с нагретыми склонами, становится теплее и менее плотным и поднимается вверх. Это называется анабатическим ветром или долинным бризом.
Влияние на осадки
Орографические осадки формируются на наветренной стороне гор и вызываются восходящим движением воздушных масс влажного воздуха, пересекающего горный хребет, что приводит к адиабатическому охлаждению и конденсации. В горных регионах мира, подверженных постоянным ветрам (например, пассатам), на наветренной стороне горы обычно преобладает более влажный климат, чем на подветренной или с подветренной стороны. Влажность удаляется орографическим подъемом, оставляя более сухой воздух (см. фён) на нисходящем и, как правило, прогревающемся подветренном склоне, где наблюдается дождевая тень. В Южной Америке Анды блокируют поступление влаги с Тихого океана, что приводит к образованию пустынного климата в западной части Аргентины по направлению ветра. То же самое происходит в Северной Америке в горах Сьерра-Невада, формируя пустыни Большого Бассейна и Мохаве.
Влияние на природу
Насекомые разносятся преобладающими ветрами, в то время как птицы летят своим собственным курсом. В связи с этим, тонкие линейные структуры на изображениях, полученных с помощью метеорологических радаров, связанные с зонами сходящихся ветров, в основном формируются отражениями от насекомых. На Великих равнинах ветровая эрозия сельскохозяйственных земель является значительной проблемой и в основном вызывается преобладающим ветром. В связи с этим были разработаны ветрозащитные полосы для минимизации этого типа эрозии. Эти полосы могут представлять собой земляные валы, полосы посевов, ряды растений или деревья, служащие ветрозащитными барьерами. Они ориентированы перпендикулярно направлению ветра для достижения максимальной эффективности. В регионах с ограниченной растительностью, таких как прибрежные и пустынные зоны, поперечные песчаные дюны ориентируются перпендикулярно преобладающему направлению ветра, а продольные дюны – параллельно преобладающим ветрам.