В метеорологии преобладающий ветер в регионе земной поверхности — это приземный ветер , который дует преимущественно с определенного направления. Доминирующие ветры — это тенденции направления ветра с наибольшей скоростью над определенной точкой земной поверхности в любой момент времени. Преобладающие и доминирующие ветры региона являются результатом глобальных закономерностей движения в атмосфере Земли . [1] В целом, ветры преимущественно восточные в низких широтах по всему миру. В средних широтах преобладают западные ветры, и их сила в значительной степени определяется полярным циклоном . В областях, где ветры, как правило, слабые, цикл морского бриза /берегового бриза является наиболее важной причиной преобладающего ветра; в областях с изменчивым рельефом горные и долинные бризы доминируют в ветровой схеме. Высоко поднятые поверхности могут вызывать термический минимум , который затем усиливает окружающий ветровой поток.
Розы ветров — это инструменты, используемые для отображения направления преобладающего ветра. Знание преобладающего ветра позволяет разрабатывать стратегии предотвращения ветровой эрозии сельскохозяйственных земель, например, на Великих равнинах . Песчаные дюны могут ориентироваться перпендикулярно преобладающему направлению ветра в прибрежных и пустынных районах. Насекомые дрейфуют вместе с преобладающим ветром, но полет птиц меньше зависит от него. Преобладающие ветры в горных районах могут приводить к значительным градиентам осадков , начиная от влажных на наветренных склонах до пустынных условий вдоль их подветренных склонов. Преобладающие ветры могут меняться из-за неравномерного нагрева Земли. [ необходимо разъяснение ]
Роза ветров — это графический инструмент, используемый метеорологами для краткого представления того, как скорость и направление ветра обычно распределяются в определенном месте. Представленная в полярной координатной сетке, роза ветров показывает частоту ветров, дующих с определенных направлений. Длина каждой спицы по окружности связана с долей времени, в течение которого ветер дует с каждого направления. Каждый концентрический круг представляет собой другую пропорцию, увеличивающуюся от нуля в центре. График розы ветров может содержать дополнительную информацию, поскольку каждая спица разбита на цветные полосы, которые показывают диапазоны скорости ветра. Розы ветров обычно показывают 8 или 16 основных направлений , таких как север (С), ССВ, СВ и т. д., [2] хотя они могут быть подразделены на целых 32 направления . [3]
Пассаты (также называемые пассатами) являются преобладающей моделью 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 мировыми океанами, направляя их путь на запад. [6] Пассаты также направляют африканскую пыль на запад через Атлантический океан в Карибское море , а также в части юго-востока Северной Америки. [7]
Западные ветры или преобладающие западные ветры являются преобладающими ветрами 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 преимущественно дуют с юго-запада в Северном полушарии и с северо-запада 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 выше над полюсами. [11]
Вместе с пассатами западные ветры обеспечивали круговой 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, чтобы усилить поток, что замедляет ветры. Самые сильные 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 обширных океанических пространств.
Западные ветры объясняют, почему прибрежная западная часть Северной Америки имеет тенденцию быть влажной, особенно от Северного Вашингтона до Аляски, зимой. Дифференциальное нагревание от Солнца между сушей, которая довольно прохладная, и океаном, который относительно теплый, приводит к образованию областей низкого давления над сушей. Это приводит к тому, что влажный воздух течет на восток от Тихого океана, вызывая частые ливни и ветер на побережье. Эта влага продолжает течь на восток до тех пор, пока орографический подъем , вызванный Береговыми хребтами, а также Каскадными, Сьерра-Невада, Колумбия и Скалистыми горами, не вызовет эффект дождевой тени , который ограничивает дальнейшее проникновение этих систем и связанных с ними осадков на восток. Эта тенденция меняется на противоположную летом, когда сильный нагрев земли вызывает высокое давление и имеет тенденцию блокировать влажный воздух из Тихого океана от достижения суши. Это объясняет, почему большая часть прибрежной западной части Северной Америки в самых высоких широтах переживает сухое лето, несмотря на обильные осадки зимой. [8] [9]
Полярные восточные ветры (также известные как полярные ячейки Хэдли) — это сухие, холодные преобладающие ветры, которые дуют из областей высокого давления полярных максимумов на Северном и Южном полюсах в направлении областей низкого давления в пределах западных ветров на высоких широтах. Подобно пассатам и в отличие от западных ветров, эти преобладающие ветры дуют с востока на запад и часто слабы и нерегулярны. [15] Из-за низкого угла наклона солнца холодный воздух накапливается и оседает на полюсе, создавая поверхностные области высокого давления, заставляя отток воздуха к экватору ; [16] этот отток отклоняется на запад из-за эффекта Кориолиса .
В районах, где поток ветра слабый, морские бризы и береговые бризы являются важными факторами преобладающих ветров в данном месте. Море нагревается солнцем на большей глубине, чем земля из-за его большей удельной теплоты . [17] Поэтому море обладает большей способностью поглощать тепло, чем земля, поэтому поверхность моря нагревается медленнее, чем поверхность земли. По мере того, как температура поверхности земли повышается , земля нагревает воздух над собой. Теплый воздух менее плотный, и поэтому он поднимается. Этот поднимающийся над землей воздух понижает давление на уровне моря примерно на 0,2%. Более холодный воздух над морем, теперь с более высоким давлением на уровне моря, течет к земле в область более низкого давления, создавая более прохладный бриз вблизи побережья.
Сила морского бриза прямо пропорциональна разнице температур между сушей и морем. Если существует ветер с берега в 8 узлов (15 км/ч), морской бриз, скорее всего, не разовьется. Ночью суша остывает быстрее, чем океан из-за разницы в их удельных теплоемкостях , что заставляет дневной морской бриз рассеиваться. Если температура на суше остывает ниже температуры на море, давление над водой будет ниже, чем на суше, создавая бриз с берега, пока ветер с берега не будет достаточно сильным, чтобы противостоять ему. [18]
Над возвышенными поверхностями нагрев земли превышает нагрев окружающего воздуха на той же высоте над уровнем моря, создавая связанный термический минимум над местностью и усиливая любые минимумы, которые в противном случае существовали бы, [19] [20] и изменяя циркуляцию ветра в регионе. В районах с неровным рельефом , который значительно прерывает поток окружающего ветра, ветер может менять направление и ускоряться параллельно препятствию ветра. Эта барьерная струя может увеличить ветер на низком уровне на 45%. [21] В горных районах локальное искажение воздушного потока более серьезное. Неровная местность объединяется, создавая непредсказуемые схемы потока и турбулентность, такие как роторы . Сильные восходящие потоки , нисходящие потоки и вихри развиваются, когда воздух течет по холмам и вниз по долинам. Направление ветра меняется из-за контура земли. Если в горном хребте есть перевал , ветры будут мчаться через перевал со значительной скоростью из-за принципа Бернулли , который описывает обратную зависимость между скоростью и давлением. Воздушный поток может оставаться турбулентным и неустойчивым на некотором расстоянии по ветру в более равнинную местность. Эти условия опасны для взлетающих и падающих самолетов. [22]
Дневной нагрев и ночное охлаждение холмистых склонов приводят к дневным и ночным изменениям в воздушном потоке, подобно взаимосвязи между морским бризом и бризом с суши. Ночью склоны холмов охлаждаются за счет излучения тепла. Воздух вдоль холмов становится прохладнее и плотнее, спускаясь в долину под действием силы тяжести. Это известно как горный бриз. Если склоны покрыты льдом и снегом, горный бриз будет дуть в течение дня, перенося холодный плотный воздух в более теплые, бесплодные долины. Склоны холмов, не покрытые снегом, будут нагреваться в течение дня. Воздух, который соприкасается с нагретыми склонами, становится теплее и менее плотным и течет вверх по склону. Это известно как анабатический ветер или долинный бриз. [23]
Орографические осадки выпадают на наветренной стороне гор и вызываются восходящим движением воздуха крупномасштабного потока влажного воздуха через горный хребет, что приводит к адиабатическому охлаждению и конденсации . В горных частях мира, подверженных постоянным ветрам (например, пассатам ) , более влажный климат обычно преобладает на наветренной стороне горы, чем на подветренной или по ветру. Влага удаляется орографическим подъемом, оставляя более сухой воздух (см. фен ветер ) на нисходящей и, как правило, нагревающейся, подветренной стороне, где наблюдается дождевая тень . [24]
В Южной Америке горный хребет Анды блокирует тихоокеанскую влагу, которая поступает на этот континент, что приводит к пустынному климату с подветренной стороны западной Аргентины. [25] Хребет Сьерра-Невада создает тот же эффект в Северной Америке, образуя пустыни Большой Бассейн и Мохаве . [26] [27]
Насекомые уносятся преобладающими ветрами, в то время как птицы следуют своим собственным курсом. [28] Таким образом, тонкие линейные узоры на снимках метеорологического радара , связанные со сходящимися ветрами, доминируют над возвратами насекомых. [29] На Великих равнинах ветровая эрозия сельскохозяйственных земель является значительной проблемой и в основном обусловлена преобладающим ветром. Из-за этого были разработаны полосы ветровых барьеров , чтобы минимизировать этот тип эрозии. Полосы могут быть в форме почвенных гребней, 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, в то время как продольные дюны ориентируются параллельно преобладающим ветрам. [31]
Ревущие сороковые, пронзительные шестидесятые, западные ветры.