Лекція 7. Циркуляція повітря і погода. План.

1. Вітер, причини виникнення, значення.

2. Типи вітрів.

3. Добовий та річний хід швидкості вітру.

4. Повітряні маси. Загальна циркуляція атмосфери.

5. Погода .Періодичні та неперіодичні зміни погоди.

6. Теплий та холодний фронти.

7. Циклон та антициклон.

1. Вітер, причини виникнення, значення.

Зв’язок між вітром і зміною погоди був встановлений ще Аристотелем (384-322 р.р. .до нашого часу), який написав першу книгу про метеорологічні явища.

В стані спокою повітря перебуває досить рідко. Як правило, воно рухається у вертикальному чи горизонтальному напрямку під певним кутом до горизонту. Процес переміщення повітряних мас називають вітром.

Причини виникнення вітру: різниця значення атмосферного тиску та температури в різних точках земної поверхні (із зони підвищеного тиску в зону пониженого, з холодного місця в тепле).

Характеристики вітру :

Швидкість – відстань, яку він проходить за певну одиницю часу. Швидкість вітру залежить від висоти, біля підстилаючої поверхні вона мінімальна, а при піднятті вгору вона зростає. Швидкість вітру також залежить від стану підстилаючої поверхні: над океанами швидкість вітру невелика, над нерівною поверхнею суші вона зменшується під впливом сили тертя. В низинах вона менша ніж над висотами, в місці вона менша ніж в селі, на полях, захищених лісополосами менша ніж в степу.

Напрямок – сторона світу з якої дме вітер, залежить від горизонтального баричного градієнта, переміщення повітряних мас із зони підвищеного тиску в зону пониженого тиску.

Поривчастість - скачкоподібні зміни в швидкості вітру, залежить від теплової (нерівномірне прогрівання різних мас повітря) та динамічної турбулентності (виникає або посилюється при зіткненні повітряних мас із підстилаючою поверхнею).

Сила – вимірюється в балах за шкалою Бофорта (табл. 31). Залежить від горизонтального баричного градієнту, типу підстилаючої поверхні, поривчастості.

Таблиця 31.

Шкала Бофорта для оцінки силу вітру.

Бали	Швидкість вітру, м/с	Характеристика вітру	Візуальна оцінка вітру
0	0-0,5	Штиль	Дим піднімається вертикально, листя нерухоме
1	0,6-1,7	Тихий	Відчувається вітер, дим злегка відхиляється
2	1,8-3,3	Легкий	Листя на рослинах шелестить
3	3,4-5,2	Слабкий	Листя та тонкі гілки постійно коливаються
4	5,3-7,4	Помірний	Тонкі гилки коливаються, із землі піднімається курява
5	7,5-9,8	Свіжий	Хитаються гілки та тонкі стовбури дерев
6	9,9-12,4	Міцний	Хитаються товсті гілки дерев. Гудуть дроти
7	12,5-15,2	Сильний	Хитаються стовбури дерев, важко йти проти вітру
8	15,3-18,2	Дуже сильний	Ламаються гілки і сучки, утруднюється рух
9	18,3-21,5	Шторм	Невеликі руйнування
10	21,6-25,1	Сильний шторм	Значні руйнування, вітер валить дерева
11	25,2-29,0	Жорстокий шторм	Великі руйнування
12	Понад 29,0	Ураган	Спустошувальна дія

Значення вітру:

Позитивне значення вітру:

• сприяє переміщуванню повітря, підтримання постійного газового складу атмосфери;

• переносить вологе повітря з океанів в глибину материків, забезпечуючи рослини вологою;

• переносить плоди, насіння на великі відстані;

• сприяє запиленню рослин;

• вітер є джерелом енергії, що дуже важливо для віддалених районів.

Але вітер має і негативні значення:

• посилює випаровування вологи з підстилаючої поверхні,

• збільшує транспірацію води рослинами ;

• сприяє поляганню зернових;

• шкодить деревам, мостам, лініям електропередач;

• сприяє вітровим ерозіям, пиловим бурям, грунтовим та атмосферним посухам.

2. Типи вітрів.

Місцеві вітри ( формують клімат на невеликих територіях):

Бризи – місцеві вітри, які дмуть на берегах водойм протягом теплого періоду. Вдень повітря переміщується з водойми на земну поверхню, а вночі із зміною тиску та температури вітер рухається з суші у бік водойми. Як правило, повітряні маси при бризах переміщуються на віддаль 30 – 50 км з швидкістю 4 – 7 м/с, на висоті 200 – 300 м. Бризи являють собою замкнуту місцеву циркуляцію.

Гірсько–долинні вітри – обумовлюються нагріванням схилів гір при ясній погоді. Вдень утворюється слабий долинний вітер. Вночі гори остигають і холодний вітер стікає з гір витісняя тепле долинне повітря – утворюється гірський вітер. Весною такий вітер може сприяти приморозкам. – тепловий сухий вітер (діє як суховій), утворюється при перетіканні повітря через горні хребти.

Бора – холодний шквалистий вітер, штормової сили, який виникає з завітряної сторони невисоких гірських перевалів. Холодне повітря спочатку нагромаджується з навітряного боку, а потім піднімається через перевал і різко опускається вниз.

Фен – теплий сухий вітер, який дме вниз по схилах гір. Фени спостерігаються у Карпатах, горах Криму.

Циркуляційні системи (формують клімат на великих територіях земної кулі ):

Пасати – вітри північно-східного та східного напрямків в тропічних широтах північної півкулі і південно-східного і східного напрямків в південній півкулі. Пасати не змінюють свого напрямку на протязі року.

Мусони – являють собою вітри сезонного режиму. Літом в них один напрямок, а зимою – інший. Механізм утворення мусонів пов’язаний з формуванням елементів загальної циркуляції, з циклонами та антициклонами.

Зона дії мусонів –це зона тропіків та субтропіків. Мусони формуються в області істотних коливань температурного режиму над океанами та континентами. Мусони можуть супроводжуватись опадами, якщо є умови для конденсації водяної пари, в протилежному випадку мусони супроводжуються посухою.

Найбільш розвинутою циркуляційною системою є азіатський мусон.

2. Динаміка швидкості вітру.

Добовий хід швидкості вітру:

Над поверхнею океанів майже не змінюється, але чітко проявляється над континентами. Наприкінці ночі швидкість вітру найменша, а після 12 годин досягає максимуму. Особливо чітко проявляється добовий хід швидкості вітру літом в ясні дні , що пояснюється посиленням конвекції і турбулентного переміщування внаслідок сильного, але нерівномірного прогрівання підстилаючої поверхні в такі дні.

Добовий хід вітру літом спостерігається до висоти 200-300 м. В більш високих шарах на вітер не впливає стан підстилаючої поверхні і він не послабляється вночі, а вдень за рахунок підвищення турбулентності збільшується взаємодія між нижніми шарами, які повільно рухаються та більш високими, які рухаються швидше. Вторгнення повітряних мас деколи порушує нормальний добовий хід швидкості вітру.

Річний хід швидкості вітру:

Обумовлюється закономірностями загальної циркуляції атмосфери, тому він неоднаковий в різних частинах земного шару. На території Європи літом швидкість вітру найменша, а взимку (січень, лютий) –найбільша. В східному Сибіру навпаки. Найбільша швидкість вітру на Землі спостерігається в деяких пунктах Антарктики , де середньодобова швидкість сягає 45 м/с, а максимальна – 90 м/с.

На швидкість вітру найбільш впливає підстилаюча поверхня. Над океанами швидкість вітру найбільша. Над нерівною поверхнею суші вона зменшується під впливом сили тертя.

Характер зміни повітряного потоку при зустрічі з перепонами дуже різноманітний. Якщо перепона має значну довжину (гірські хребти, лісополоса, насип, витягнутий ряд будівель), то повітря ще до зустрічі з нею починає підніматись, а над перешкодою швидкість вітру збільшується. На підвітряній стороні швидкість вітру різко знижується – утворюється вітрова тінь, а далі швидкість вітру знову збільшується. Перед перешкодою та за нею утворюються горизонтальні вихри, внаслідок чого зимою безпосередньо перед перешкодою утворюється виїмка в сніговому покрові і тільки на певній відстані від неї намітається сніг.

Послаблення швидкості вітру з однієї та другої сторін перешкоди спостерігається на відстані, в 10 – 20 разів більші, чим його висота. Безпосередньо біля земної поверхні спостерігається послаблення вітру із зменшенням висоти.

2. Повітряні маси та загальна циркуляція атмосфери.

Тропосфера розділена на окремі повітряні маси, які займають по площі міліони квадратних кілометрів і відрізняються одна від одної своїми властивостями, а тому і характером погоди. Повітряні маси відрізняються одна від одної температурою, вологістю, прозорістю, хмарністю. Властивості повітряних мас визначаються особливостями району де вони формувалися (повітряна маса сформована літом над океаном буде мати нижчу температуру та запиленість, чим повітряна маса сформована в тих самих широтах, але над материком).

Повітряні маси класифікуються по географічним областям, в яких вони формуються:

• арктичні та антрактичні, які потім переміщуються в більш низькі широти;

• повітряні маси помірних широт, які формуються в помірних широтах і переміщуються із півночі на південь;

• тропічні повітряні маси, які потім переміщуються в помірні широти;

• екваторіальні повітряні маси.

В кожному типу повітряних мас виділяють морський та континентальний підтип в залежності від того де формувалась ця маса. В середніх широтах морські повітряні маси літом холодніше континентальних, а взимку тепліше.

При переміщені повітряних мас вони міняють свої властивості, трансформуються в повітряні маси іншого типу.

На території України погода і клімат формується під впливом повітряних мас помірних широт і арктичних мас.

В атмосфері існує складна система повітряних течій, які переносять на великі відстані повітряні маси. Сукупність основних повітряних течій на земні кулі називають загальною циркуляцією атмосфери.

До основних повітряних течій відносять:

• повітряні маси, які обумовлені різницею температур повітря в різних широтних зонах поблизу земної поверхні;

• струйні течії – потоки повітря в верхніх шарах тропосфери і в нижніх шарах стратосфери;

• повітряні маси циклонів та антициклонів, які забезпечують міжширотний обмін;

• пасати;

• мусони.

2. Погода. Періодичні та неперіодичні зміни погоди.

Погода – це стан атмосфери, який весь час змінюється і характеризується сукупністю багатьох метеорологічних факторів. Погода може бути дуже мінлива та різноманітна.

Розрізняють періодичні та неперіодичні зміни погоди. Періодичні зміни погоди зумовлені добовим та річним обертанням Землі навколо Сонця (температура повітря вдень вища, ніж уночі, а вітри, як правило, сильніші вночі). Неперіодичні зміни безсистемні, зумовлені перенесенням повітряних мас на великі відстані. Наприклад, навесні, коли проходить поступове прогрівання грунту і повітря, надходять холодні повітряні маси. При цьому порушується добовий хід температури, вона знижується і вдень, і вночі. Якщо подібне явище у певній місцевості триває, то порушується і річний хід метеорологічних елементів.

В помірних широтах часто спостерігаються відлиги взимку та похолодання влітку і навесні, порушуючи періодичні зміни погоди.