Ветер: определение, измерение и прогноз¶

Ветер — это движение воздушных масс относительно поверхности Земли, возникающее вследствие неравномерного нагрева атмосферы Солнцем и разницы атмосферного давления в соседних районах. Ветер является одним из основных элементов погоды и климата, определяет перенос тепла, влаги и загрязнений в атмосфере, формирует рельефообразующие процессы и влияет на мореплавание, авиацию, сельское хозяйство и энергетику.

¶Физическая природа

Воздух в атмосфере находится под действием силы давления. Области высокого давления (антициклоны) и низкого давления (циклоны) формируют градиент давления — разницу давления на расстоянии. Под действием этой разницы воздух перемещается из зоны высокого давления в зону низкого. На направление ветра дополнительно влияют:

• Кориолисово сила — сила инерции вращения Земли, отклоняющая движение воздушных потоков вправо в Северном полушарии и влево в Южном;
• Сила трения о поверхность — замедляет ветер у земли и отклоняет его от изобар;
• Центробежная сила — учитывается при вихревом движении воздуха вокруг циклонов.

На высоте свыше 1–2 километров, где трение о поверхность незначительно, ветер дует преимущественно вдоль линий равного давления (изобар) — такой поток называется геострофическим ветром.

¶Измерение и шкала

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с), узлах (1 узел = 1,852 км/ч) или километрах в час. Направление ветра определяется по сторонам горизонта: ветер называют по направлению, откуда он дует (северный — с севера на юг, западный — с запада на восток).

Для оценки силы ветра используется шкала Бофорта, предложенная английским адмиралом Фрэнсисом Бофортом в 1805 году. Она включает 12 баллов (в расширенном варианте — до 17):

Измерение проводится анемометрами (крыльчатыми, ультразвуковыми, лазерными), ветромерами и метеорологическими станциями. Данные о вете получают также с помощью радиозондов, метеорологических радиолокаторов и спутников.

¶Классификация

По характеру возникновения различают:

• Постоянные (пассаты и муссоны) — устойчивые ветры, дующие в определённых районах круглый год или сезонно. Пассаты дуют в тропиках с северо-востока и юго-востока, муссоны — в Южной и Юго-Восточной Азии, меняя направление по сезонам;
• Периодические (бризы) — суточные ветры, связанные с разным нагревом суши и моря. Морской бриз днём дует с моря на сушу, прибрежный (сухой) — ночью с суши на море;
• Местные (фён, бора, мистраль) — ветры, обусловленные рельефом. Бора — холодный порывистый ветер, дующий с гор на побережье Чёрного и Адриатического морей; фён — тёплый сухой ветер, нагревающийся при спуске с гор;
• Штормовые ветры — ветры большой скорости, сопровождающие циклоны и ураганы.

¶Ветер в России

Территория России лежит в умеренных широтах Северного полушария, где преобладают западные переносы — воздушные массы перемещаются с запада на восток. Это определяет погоду большей части страны: с Атлантики приходит влажный тёплый воздух, формируя облачность и осадки.

На севере России, в Арктике, формируется полярный восточный ветер, выносящий холодный воздух из полярных широт. В горных районах Кавказа, Алтая и Сибири наблюдаются сильные горно-долинные ветры и фены. На побережье Чёрного и Каспийского морей — боры. В Прикаспии известен суховей — жаркий ветер, дующий из пустынь Средней Азии.

Самые ветреные районы России — побережье Баренцева и Охотского морей, Камчатка, а также открытые равнины Западной Сибири. В Арктике часты штормы со скоростью более 20 м/с.

¶Прогноз ветра

Прогнозирование ветра осуществляется гидрометеорологическими службами на основе численных моделей атмосферы. В России прогнозы публикует Гидрометцентр России, в мире — национальные метеослужбы и Всемирная метеорологическая организация.

Современные системы прогноза используют данные метеостанций, радиозондов, спутниковых наблюдений и вычисляют ветровое поле на различных высотах. Для авиации и мореплавания составляются специальные сводки: SIGMET (опасные явления), TAF (прогноз для аэродромов) и BUFR-сообщения.

Прогноз ветра важен для возобновляемой энергетики: мощность ветрогенератора пропорциональна кубу скорости ветра, поэтому точность прогноза напрямую влияет на эффективность ветроэнергетики.

¶Ветер как энергоресурс

Ветровая энергия — один из старейших и наиболее динамично развивающихся видов возобновляемой энергетики. Ветряные электростанции (ВЭС) преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую. Крупнейшие ветропарки расположены в Китае, США, Германии; в России ветроэнергетика развита в Калининградской области, Астраханской области, на Дальнем Востоке и в Арктике.

Исторически ветер использовался в ветряных мельницах (известны с VIII века в Персии и Средней Азии) и для парусного мореплавания.

¶Интересные факты

• Самая высокая зарегистрированная скорость ветра в атмосфере Земли — 407 км/ч (113 м/с), измерена 10 апреля 1996 года во время торнадо в Оклахоме, США;
• На Марсе ветры достигают скоростей до 100 км/ч, но из-за разрежённой атмосферы их динамическое давление в сотни раз меньше земного;
• Ветер, дующий из-под ледника в Альпах, называется «ветер Зонненберга» — он может достигать ураганной скорости;
• В России название «ветер» происходит от праслав. větrъ, родственного лат. ventus.

¶Источники

• Большая российская энциклопедия: статья «Ветер»
• Гидрометцентр России — материалы о ветре и ветровых явлениях
• А. И. Бурков, «Физика атмосферы: динамика атмосферных процессов»
• Всемирная метеорологическая организация (WMO) — Глоссарий метеорологических терминов
• Энциклопедия Britannica: Wind