В метеорологии преобладающим ветром в районе поверхности Земли является приземный ветер , дующий преимущественно с определенного направления . Доминирующие ветры — это тенденции направления ветра с наибольшей скоростью над определенной точкой поверхности Земли в любой момент времени. Преобладающие и доминирующие ветры в регионе являются результатом глобальных закономерностей движения в атмосфере Земли . [1] В целом в низких широтах по всему миру ветры преимущественно восточные . В средних широтах преобладают западные ветры, а их сила во многом определяется полярным циклоном . В районах, где ветры обычно слабые, цикл морской бриз /сухопутный бриз является наиболее важной причиной преобладающего ветра; в районах с переменным рельефом в характере ветров преобладают горные и долинные бризы . Высоко поднятые поверхности могут вызвать термический минимум , который затем увеличивает поток ветра в окружающей среде.
Розы ветров — это инструменты, используемые для отображения направления преобладающего ветра. Знание преобладающих ветров позволяет разработать стратегии предотвращения ветровой эрозии сельскохозяйственных земель, например, на Великих равнинах . Песчаные дюны могут ориентироваться перпендикулярно преобладающему направлению ветра в прибрежных и пустынных местах. Насекомые дрейфуют вместе с господствующим ветром, но полет птиц от него менее зависит. Преобладающие ветры в горных районах могут привести к значительным градиентам количества осадков : от влажного на наветренных склонах до пустынного состояния на подветренных склонах. Преобладающие ветры могут меняться из-за неравномерного нагрева Земли. [ нужны разъяснения ]
Роза ветров — это графический инструмент, используемый метеорологами для получения краткого представления о том, как скорость и направление ветра обычно распределяются в определенном месте. Роза ветров , представленная в полярной координатной сетке, показывает частоту ветров, дующих с определенных направлений. Длина каждой спицы вокруг круга связана с долей времени, в течение которого ветер дует с каждого направления. Каждый концентрический круг представляет собой отдельную пропорцию, увеличивающуюся наружу от нуля в центре. График розы ветров может содержать дополнительную информацию: каждая спица разбита на полосы с цветовой кодировкой, которые показывают диапазоны скорости ветра. Розы ветров обычно показывают 8 или 16 основных направлений , таких как север (север), северо-северо-восток, северо-восток и т. д. [2] , хотя их можно разделить на 32 направления . [3]
Пассаты (также называемые пассатами) являются преобладающим типом восточных приземных ветров, встречающихся в тропиках вблизи экватора Земли , [4] к экватору субтропического хребта . Эти ветры дуют преимущественно с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока в Южном полушарии . [5] Пассаты действуют как направляющий поток для тропических циклонов , которые формируются над мировым океаном и направляют свой путь на запад. [6] Пассаты также переносят африканскую пыль на запад через Атлантический океан в Карибское море , а также в некоторые части юго-востока Северной Америки. [7]
Западные ветры или преобладающие западные ветры — это преобладающие ветры в средних широтах (т.е. между 35 и 65 градусами широты ), которые дуют в областях к полюсу от области высокого давления , известной как субтропический хребет в конских широтах . [8] [9] Эти преобладающие ветры дуют с запада на восток , [10] и направляют внетропические циклоны в этом общем направлении. Ветры дуют преимущественно юго-западного направления в Северном полушарии и северо-западного направления в Южном полушарии. [5] Они наиболее сильны зимой, когда давление ниже над полюсами, например, когда полярный циклон наиболее силен, и наиболее слабы летом, когда полярный циклон наиболее слаб и когда давление над полюсами выше. [11]
Вместе с пассатами западные ветры обеспечили торговый путь для парусных судов, пересекающих Атлантический и Тихий океаны, поскольку западные ветры приводят к развитию сильных океанских течений в обоих полушариях. Западные ветры могут быть особенно сильными, особенно в южном полушарии, где в средних широтах меньше суши, что приводит к усилению структуры потока, что замедляет ветры. Сильнейшие западные ветры в средних широтах называются Ревущими сороковыми , между 40 и 50 градусами южной широты, в пределах Южного полушария. [12] Западные ветры играют важную роль в переносе теплых экваториальных вод и ветров к западным побережьям континентов, [13] [14] особенно в южном полушарии из-за его огромных океанических пространств.
Западные ветры объясняют, почему зимой прибрежные районы западной части Северной Америки, особенно от Северного Вашингтона до Аляски, обычно влажные. Дифференциальное нагревание Солнца между сушей, которая довольно прохладна, и океаном, который относительно теплый, приводит к образованию областей низкого давления над сушей. Это приводит к тому, что богатый влагой воздух течет на восток от Тихого океана, вызывая частые ливни и ветра на побережье. Эта влага продолжает течь на восток до тех пор, пока орографический подъем , вызванный Береговыми хребтами, а также Каскадными горами, Сьерра-Невадой, Колумбией и Скалистыми горами, не вызовет эффект дождевой тени , который ограничивает дальнейшее проникновение этих систем и связанных с ними осадков на восток. Летом эта тенденция меняется на противоположную, когда сильный нагрев суши вызывает высокое давление и блокирует доступ к суше богатого влагой воздуха из Тихого океана. Это объясняет, почему на большей части прибрежных территорий западной части Северной Америки в самых высоких широтах лето засушливое, несмотря на обильные осадки зимой. [8] [9]
Полярные восточные ветры (также известные как полярные ячейки Хэдли) — это преобладающие сухие холодные ветры, которые дуют из областей высокого давления полярных максимумов на Северном и Южном полюсах в направлении областей низкого давления в пределах западных ветров в высоких широтах. Подобно пассатам и в отличие от западных ветров, эти преобладающие ветры дуют с востока на запад и часто бывают слабыми и нерегулярными. [15] Из-за низкого угла наклона солнца холодный воздух накапливается и опускается на полюсе, создавая на поверхности области высокого давления, вызывая отток воздуха к экватору ; [16] что отток отклоняется на запад из-за эффекта Кориолиса .
В районах со слабым ветровым потоком морские и сухопутные бризы являются важными факторами преобладающих ветров. Море прогревается солнцем на большую глубину, чем суша, из-за большей удельной теплоемкости . [17] Таким образом, море обладает большей способностью поглощать тепло, чем суша, поэтому поверхность моря нагревается медленнее, чем поверхность суши. По мере того как температура поверхности земли повышается , земля нагревает воздух над ней. Теплый воздух менее плотный и поэтому поднимается вверх. Поднимающийся воздух над сушей снижает давление на уровне моря примерно на 0,2%. Более прохладный воздух над морем, теперь с более высоким давлением на уровне моря, течет к суше с более низким давлением, создавая более прохладный бриз у побережья.
Сила морского бриза прямо пропорциональна разнице температур суши и моря. Если дует прибрежный ветер со скоростью 8 узлов (15 км/ч), развитие морского бриза маловероятно. Ночью суша остывает быстрее, чем океан из-за различий в их удельной теплоемкости , что заставляет дневной морской бриз рассеиваться. Если температура на суше опускается ниже температуры на море, давление на воду будет ниже, чем на суше, создавая береговой бриз, пока береговой ветер недостаточно силен, чтобы противостоять ему. [18]
Над возвышенными поверхностями нагрев земли превышает нагрев окружающего воздуха на той же высоте над уровнем моря, создавая соответствующий тепловой минимум над местностью и усиливая любые минимумы, которые в противном случае существовали бы, [19] [20] и изменяя ветровая циркуляция региона. В районах с пересеченной топографией , которая существенно нарушает поток окружающего ветра, ветер может менять направление и ускоряться параллельно ветровому препятствию. Эта барьерная струя может увеличить ветер на малых высотах на 45%. [21] В горных районах локальное искажение воздушного потока более серьезное. Неровный ландшафт в сочетании создает непредсказуемые структуры потока и турбулентность, например, роторы . Сильные восходящие и нисходящие потоки и водовороты возникают, когда воздух течет над холмами и вниз по долинам. Направление ветра меняется из-за рельефа местности. Если в горном массиве есть перевал , ветры будут проноситься через перевал со значительной скоростью благодаря принципу Бернулли , описывающему обратную зависимость между скоростью и давлением. Воздушный поток может оставаться турбулентным и неравномерным на некотором расстоянии с подветренной стороны в более равнинную сельскую местность. Эти условия опасны для взлетающих и снижающихся самолетов. [22]
Дневной обогрев и ночное охлаждение холмистых склонов приводят к дневным и ночным изменениям воздушного потока, аналогично взаимосвязи между морским бризом и сухопутным бризом. Ночью склоны холмов охлаждаются за счет излучения тепла. Воздух вдоль холмов становится прохладнее и плотнее, унося его в долину под действием силы тяжести. Это известный горный бриз. Если склоны покрыты льдом и снегом, днем будет дуть горный бриз, унося холодный густой воздух в более теплые, бесплодные долины. Непокрытые снегом склоны холмов в течение дня будут прогреваться. Воздух, соприкасающийся с прогретыми склонами, становится теплее, менее плотным и устремляется вверх. Это известно как анабатический ветер или долинный бриз. [23]
Орографические осадки выпадают на наветренной стороне гор и вызываются восходящим движением крупномасштабного потока влажного воздуха через горный хребет, что приводит к адиабатическому охлаждению и конденсации . В горных частях света, подверженных постоянным ветрам (например, пассатам ) , на наветренной стороне горы обычно преобладает более влажный климат , чем на подветренной или подветренной стороне. Влага удаляется орографическим подъемом, оставляя более сухой воздух (см. фен ) на нисходящей и, как правило, нагревающейся подветренной стороне, где наблюдается дождевая тень . [24]
В Южной Америке горный хребет Анд блокирует попадание тихоокеанской влаги на этот континент, в результате чего климат на западе Аргентины становится похожим на пустынный. [25] Диапазон Сьерра -Невада создает тот же эффект в Северной Америке, образуя Большой Бассейн и пустыни Мохаве . [26] [27]
Насекомых уносит господствующий ветер, а птицы следуют своим курсом. [28] Таким образом, в тонких линиях на изображениях метеорологических радиолокаторов , связанных со сходящимися ветрами, преобладают возвращения насекомых. [29] На Великих равнинах ветровая эрозия сельскохозяйственных угодий является серьезной проблемой и в основном вызвана преобладающими ветрами. По этой причине были разработаны ветрозащитные полосы, чтобы минимизировать этот тип эрозии. Полосы могут иметь форму гребней почвы, полос посевов, рядов посевов или деревьев, которые действуют как ветрозащитные полосы. Они ориентированы перпендикулярно ветру, чтобы быть наиболее эффективными. [30] В регионах с минимальной растительностью, таких как прибрежные и пустынные районы, поперечные песчаные дюны ориентируются перпендикулярно преобладающему направлению ветра, а продольные дюны ориентируются параллельно преобладающим ветрам. [31]
Ревущие сороковые, визгливые западные шестидесятые.