Характеристики ветра

Ветер всегда обладает турбулентностью. В воздухе возникают многочисленные беспорядочно движущиеся вихри и струи разных размеров. Отдельные количества воздуха, увлекаемые этими вихрями и струями, так называемые элементы турбулентности, движутся по всем направлениям, в том числе перпендикулярно к среднему направлению ветра и даже против него. Эти элементы турбулентности имеют линейные размеры от нескольких сантиметров до десятков метров.

Таким образом, на общий перенос воздуха в определенном направлении и с определенной скоростью налагается система хаотических, беспорядочных движений отдельных элементов турбулентности по сложным переплетающимся траекториям.

Турбулентность возникает вследствие различия скоростей ветра в смежных слоях воздуха. Особенно велика она в нижних слоях атмосферы, где скорость ветра быстро растет с высотой. Но в развитии турбулентности принимает участие также и архимедова (гидростатическая) сила. Отдельные количества воздуха, имеющие более высокую температуру, поднимаются вверх, а более холодные объемы воздуха опускаются вниз. Такое перемещение воздуха за счет различий температуры, а, следовательно, и плотности, происходит тем интенсивнее, чем быстрее падает температура с высотой.

Поэтому различают динамическую турбулентность, возникающую независимо от температурных условий, и термическую турбулентность (или конвекцию), определяемую температурными условиями. В действительности турбулентность всегда имеет комплексную природу, в которой термический фактор играет большую или меньшую роль.

Турбулентность с преобладанием термических причин при определенных условиях превращается в упорядоченную конвекцию. Вместо мелких хаотически движущихся турбулентных вихрей, в ней начинают преобладать мощные восходящие движения воздуха типа струй или токов с высокими скоростями, иногда свыше 20 м/с. Такие мощные, восходящие токи воздуха называются термиками. Наряду с ними наблюдаются и нисходящие движения, менее интенсивные, но захватывающие большие площади.

Порывистость ветра возрастает с увеличением его скорости. Порывы, т.е. скачкообразные усиления и ослабления ветра при средней его скорости 5-10 м/с в среднем составляют ± 3 м/с, а при скорости 11-15 м/с возрастают до ± 5-7 м/с.

Скорость ветра измеряют в м/с, реже в км/ч и баллах. За направление ветра принимают то, откуда дует ветер. Направление определяют в румбах (их 16) или угловых градусах.

Для изучения повторяемости ветров различных направлений строят график, называемый розой ветров, который позволяет выявить преобладающее направление ветра в данном месте за определенный период (месяц, сезон, год).

Для построения розы ветров из центральной точки откладывают по направлению основных румбов отрезки, соответствующие повторяемости ветра данного направления и концы отрезков соединяют прямыми линиями. В центре розы ветров указывается число штилей (рис. 2.9 в конце).

Пользуясь построенными розами ветров можно сделать вывод, что промышленные предприятия и фермы лучше располагать с южной или северо-восточной стороны от населенных пунктов, а лесные полосы должны быть направлены с севера на юг (рис. 2.9 в конце).

Иногда при построении розы ветров учитывают средние скорости ветра для каждого направления. В таком случае можно на одном графике в определенных масштабах построить розу повторяемости направления и розу скоростей ветров (пунктир на рис. 2.10 в конце). Средняя скорость для каждого румба определяется путем деления суммы скоростей ветров этого румба на число наблюдений ветра данного направления розы ветров.