Vânturile și forța de degresare a presiunii

Vântul este mișcarea aerului pe suprafața Pământului și este produsă de diferențele de presiune a aerului între un loc și altul. Rezistența vântului poate varia de la o adiere ușoară la forța uraganului și se măsoară cu scara Vântului Beaufort.

Vânturile sunt denumite din direcția din care provin. De exemplu, spre vest este un vânt care vine din vest și care sufla spre est. Viteza vântului este măsurată cu un anemometru și direcția sa este determinată cu o paletă a vântului.

Întrucât vântul este produs de diferențele de presiune a aerului, este important să înțelegem acest concept atunci când studiem și vântul. Presiunea aerului este creată de mișcare, dimensiune și numărul de molecule de gaz prezente în aer. Aceasta variază în funcție de temperatură și densitatea masei de aer.

În 1643, Evangelista Torricelli, un student al Galileo a dezvoltat barometrul de mercur pentru a măsura presiunea aerului după ce a studiat apa și pompele în operațiunile miniere. Folosind instrumente similare astăzi, oamenii de știință sunt capabili să măsoare presiunea normală a nivelului mării la aproximativ 1013,2 milibari (forță pe metru pătrat de suprafață).

Forța gradientului de presiune și alte efecte asupra vântului

În atmosferă, există mai multe forțe care influențează viteza și direcția vânturilor. Cea mai importantă este însă forța gravitațională a Pământului. Deoarece gravitația comprimă atmosfera Pământului, aceasta creează presiunea aerului - forța motrice a vântului. Fără gravitație, nu ar exista atmosferă sau presiune a aerului și, astfel, nici vânt.

Forța responsabilă de fapt pentru a provoca mișcarea aerului, deși este forța gradientului de presiune. Diferențele de presiune a aerului și forța gradientului de presiune sunt cauzate de încălzirea inegală a suprafeței Pământului atunci când radiațiile solare de intrare se concentrează la ecuator. Din cauza surplusului de energie la latitudini mici, de exemplu, aerul este mai cald decât cel de la poli. Aerul cald este mai puțin dens și are o presiune barometrică mai mică decât aerul rece la latitudini mari. Aceste diferențe de presiune barometrică sunt cele care creează forța gradientului de presiune și vântul, deoarece aerul se mișcă constant între zonele de înaltă și joasă presiune.

Pentru a arăta viteza vântului, gradientul de presiune este reprezentat pe hărțile vremii folosind izobare mapate între zonele de înaltă și joasă presiune. Barele distanțate departe reprezintă un gradient de presiune treptat și vânturi ușoare. Cei mai apropiați arată un gradient de presiune abrupt și vânt puternic.

În cele din urmă, forța Coriolis și frecarea afectează în mod semnificativ vântul de pe glob. Forța Coriolis face ca vântul să devieze de pe calea sa dreaptă între zonele cu presiune înaltă și joasă, iar forța de frecare încetinește vântul în timp ce călătorește pe suprafața Pământului.

Vânturile de nivel superior

În atmosferă, există diferite niveluri de circulație a aerului. Cu toate acestea, cei din troposfera mijlocie și superioară sunt o parte importantă a întregii circulații a aerului. Pentru a cartona aceste modele de circulație, hărțile de presiune superioară a aerului utilizează 500 de milibari (mb) ca punct de referință. Aceasta înseamnă că înălțimea deasupra nivelului mării este reprezentată numai în zonele cu o presiune a aerului de 500 mb. De exemplu, peste un ocean de 500 mb ar putea fi de 18.000 de metri în atmosferă, dar peste pământ, ar putea fi de 19.000 de metri. În schimb, hărțile meteorologice de suprafață trasează diferențele de presiune bazate pe o altitudine fixă, de obicei nivelul mării.

Nivelul de 500 mb este important pentru vânturi, deoarece analizând vânturile de nivel superior, meteorologii pot afla mai multe despre condițiile meteorologice de la suprafața Pământului. Frecvent, aceste vânturi de nivel superior generează modelele meteorologice și ale vântului la suprafață.

Două modele de vânt de nivel superior care sunt importante pentru meteorologi sunt valurile Rossby și fluxul de jet. Valurile Rossby sunt semnificative, deoarece aduc aer rece spre sud și aer cald spre nord, creând o diferență în presiunea aerului și vânt. Aceste valuri se dezvoltă de-a lungul fluxului de jet.

Vânturi locale și regionale

Pe lângă modelele de vânt global la nivel scăzut și superior, există diferite tipuri de vânturi locale în întreaga lume. Vânturile terestre-marine care apar pe majoritatea coastei sunt un exemplu. Aceste vânturi sunt cauzate de diferențele de temperatură și densitate ale aerului față de pământ față de apă, dar sunt limitate la locurile de coastă.

Vânturile de munte-vale sunt un alt model de vânt localizat. Aceste vânturi sunt cauzate atunci când aerul de munte se răcește rapid noaptea și curge în văi. În plus, aerul din vale câștigă căldură rapid în timpul zilei și crește înclinat creând brize după-amiază.

Câteva alte exemple de vânturi locale includ Vânturile Santa Ana calde și uscate din Santa Ana, vântul rece și uscat mistral al văii Franței Rhône, vântul foarte rece, de obicei uscat de pe coasta de est a Mării Adriatice, și vânturile Chinook din nord. America.

Vânturile pot apărea și pe scară regională mare. Un exemplu de acest tip de vânt ar fi vântul katabatic. Acestea sunt vânturi cauzate de gravitație și uneori sunt numite vânturi de drenaj, deoarece scurg pe o vale sau o pantă atunci când aerul dens, rece, la cotații mari, curge în jos de gravitație. Aceste vânturi sunt, de obicei, mai puternice decât briza munților-văi și apar pe zone mai mari, cum ar fi un platou sau un teren înalt. Exemple de vânturi katabatice sunt cele care aruncă din vaste straturi de gheață ale Antarcticii și Groenlandei.