Реальный ветер. Градиентные линейки.

В нижних слоях тропосферы (до 1,5 км) на движение воздуха воздействует еще одна сила – сила трения. Она вызывается, прежде всего, шероховатостью земной поверхности (рельеф, волны в море и пр.), а также вследствие турбулентности, тем большей, чем больше неустойчивость стратификации атмосферы. Вследствие трения скорость реального ветра уменьшается у земной поверхности над сушей примерно вдвое, а над морем – на одну треть по сравнению со скоростью геострофического ветра, вычисленной по величине барического градиента. Сила трения не только замедляет движение, но и изменяет направление этого движения от геострофического, так как установившееся движение воздуха возможно лишь тогда, когда сила горизонтального барического градиента будет уравновешиваться всеми силами, участвующими в движении. Очевидно, что сила трения будет воздействовать на поток так, что вектор скорости реального ветра (черная стрелка на рис. 1) будет составлять с вектором геострофического ветра некоторый острый угол ά, равный над морем 10–20°, а над сушей 25–30°.

Рис. 1. Реальный ветер в случае прямолинейных изобар.

Для циклонических и антициклонических вихрей, где, кроме указанных сил, действует и центробежная сила, сила трения не совпадает по направлению с отклоняющей силой и сила барического градиента не лежит на одной прямой с ней (рис. 2).

Рис. 2. Реальный ветер:
а – при циклонических; б – антициклонических изобарах.

Как следует из рис. 2, в нижних слоях циклона ветер направлен против часовой стрелки (в северном полушарии), втекая от периферии к центру. В антициклоне, напротив, составляющая по изобарам будет направлена по часовой стрелке (в северном полушарии) и в целом движение направлено от центра к периферии.

Градиентная линейка:

Наиболее удобно, быстро и надежно определяется скорость геострофического ветра по приземному барическому полю с помощью градиентной линейки (рис. 3). В настоящее время градиентная линейка приводится на большинстве приземных факсимильных картах погоды. Геострофический ветер с помощью градиентной линейки определяется следующим образом:

а) определить барический градиент (dp/dn) измеряя расстояние между соседними изобарами (по нормали к ним) в искомой точке, и выразить его в градусах меридиана;

б) полученное таким образом значение барического градиента находим на оси абсцисс градиентной линейки;

в) из найденной точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с наклонной линией соответствующей широты места, для которого мы хотим определить скорость геострофического ветра; промежуточные значения широты находим путем интерполяции;

г) из точки пересечения проводим прямую линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой снимаем искомое значение скорости геострофического ветра.

Реальный ветер будет меньше вычисленного геострофического, поэтому для вычисления действительного ветра вблизи поверхности моря скорость геострофического ветра умножают на коэффициент, учитывающий стратификацию приводного слоя атмосферы. Для холодной части года (независимо от разности температур) коэффициент принимается равным 0,6, а для теплой — 0,8.