Скорость ветера на больших водоёмах

Содержание:

Скорость ветра против порыва ветра

Ветер — очень важный аспект нашей повседневной жизни. Скорость ветра (или скорость ветра) — это скорость ветра, который мы испытываем. Порыв ветра — это внезапный короткий порыв ветра. Оба этих сценария играют жизненно важную роль в нашей повседневной жизни, а также в ситуациях бедствий. Эти концепции широко используются в таких областях, как авиация, военно-морская навигация и логистика, прогнозирование погоды и даже управление стихийными бедствиями

Жизненно важно иметь правильное понимание этих концепций, чтобы преуспеть в таких областях. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое скорость ветра и порыв ветра, их определения, сходства между скоростью ветра и порывами ветра и, наконец, различия между скоростью ветра и порывами ветра

Скорость ветра

Скорость ветра также известна как скорость ветра. Это фундаментальное измерение в науке об атмосфере. Ранее для описания скорости ветра использовалась шкала Бофорта. Однако эта шкала не была очень точной, и области этой шкалы не имели собственных границ. Эта шкала основана на наблюдениях. Скорость ветра в основном измеряется с помощью анемометра, а основной единицей измерения скорости ветра является «узел». 1 узел равен 0,5144 метра в секунду или 1,852 километра в час. Такие единицы измерения, как мили в час и километры в час, также используются для измерения скорости ветра. В шкале Бофорта каждой категории присвоены числа и скорости ветра. Число Бофорта 0 относится к спокойному воздуху со скоростью менее 1 километра в час. На другом конце шкалы цифра 12 по шкале Бофорта означает ураганы, скорость которых превышает 118 километров в час. В середине шкалы Бофорта определены следующие категории. Легкий воздух, легкий ветерок, легкий ветерок, умеренный ветер, свежий ветер, сильный ветер, сильный ветер, свежий ветер, сильный ветер, шторм и сильный шторм — все это ступени шкалы Бофорта. Скорость ветра является очень важным фактором в таких областях, как авиация, морское прогнозирование и навигация, военные приложения, прогнозирование погоды, управление стихийными бедствиями и многие другие повседневные дела.

Порыв ветра

Порыв ветра — это внезапное увеличение скорости ветра. Они ощущаются при любом ветре. Порывы ветра в штормовых условиях очень распространены. Такие порывы ветра в условиях шторма могут нанести колоссальный ущерб пораженному участку. Порывы ветра бывают короткими порывами. Правильное техническое определение порыва ветра может быть дано как максимумы, которые превышают самую низкую скорость ветра, измеренную в течение 10-минутного интервала времени, на 10 узлов. Порывы ветра могут нанести серьезный ущерб таким конструкциям, как плохо спроектированные здания, плохо спроектированные подвесные мосты и другие конструкции. Порывы ветра также могут сбивать ветви и деревья, вызывая отключение электричества.

Задача

Люди освоили парус для укрощения энергии ветра еще на заре цивилизации. Фрагменты древних парусных судов были найдены по всему свету: от Полинезии и Китая до Египта и Анатолии. А самые древние упоминания о них датируются ранним бронзовым веком (3000 год до н. э.). Но несмотря на кажущуюся простоту концепции (энергия ветра собирается парусом и через мачту передается корпусу корабля) физика парусного мореплавания отнюдь не тривиальна.

Начнем для простоты с «одномерной» ситуации. Пусть парусник массой (с учетом матросов) \(m=400\) кг плывет вдоль направления ветра со скоростью \(W\). Пусть площадь паруса равна \(A=20\) м2, а длина корабля — \(L=6\) м. Оцените скорость корабля \(U\) относительно скорости ветра (то есть найдите отношение \(U/W\)), если парус направлен строго перпендикулярно ветру (рис. 1). Какую максимальную скорость может развить корабль в этом случае?

Движение против ветра гораздо интереснее!

Сила, с которой ветер действует на парус показана на рис. 2 фиолетовым: \(\mathbf{F}_{\text ветер}\). У этой силы есть две компоненты: сила сопротивления \(\mathbf{D}_{\text ветер}\) и «подъемная» сила \(\mathbf{L}_{\text ветер}\): \(\mathbf{F}_{\text ветер} =\mathbf{D}_{\text ветер} + \mathbf{L}_{\text ветер}\) (здесь и далее жирным шрифтом в формулах обозначены векторы). Величины этих сил зависят от разных факторов, в том числе от направления хорды паруса (горизонтальная ориентация относительно корпуса корабля), его площади, формы и так далее.

В равновесии, когда корабль плывет с постоянной скоростью, эта сила балансируется равной по величине силой сопротивления, действующей на корпус корабля со стороны воды (в равновесии эта сила параллельна направлению движения корабля). Заметьте, что направление ветра \(\mathbf{W}\) и вектор \(\mathbf{V}\) на рис. 2 — это не одно и то же. Как выразить одно через другое? Вектор \(\mathbf{V}\) иногда называют скоростью вымпельного (или кажущегося) ветра.

В задаче мы рассмотрим более простую систему — буер, движущийся по льду. В этом случае, по сути, отсутствует сила сопротивления поверхности \(\mathbf{D}\) (показанная оранжевым на рис. 2). Отношение \(L / D\) иногда называют аэродинамическим качеством паруса (или крыла самолета). Это число зависит от различных аэродинамических факторов, но главным образом — от угла между направлением кажущегося ветра и паруса. Примем для простоты \(L/D \sim \sqrt{3}\) (что вполне правдоподобно). Нарисуйте для такого буера зависимость скорости \(U\) от угла между направлением движения и реальным направлением ветра. Может ли буер двигаться против ветра, и, если да, то под каким углом паруса к ветру это делать выгоднее всего? Какова максимальная скорость буера в произвольном направлении?

Антарктида

Ветер в Антарктиде необычный — он называется катабатическим, или падающим. Из-за формы континента, плотные воздушные потоки спускаются по ледяным склонам, что делает ветер не только сильным, но и необычайно холодным.

Форма континента очень напоминает купол, ветер дует с вершины по направлению к береговой линии с уклоном влево из-за вращения Земли вокруг своей оси. Сила порывов ветра на самом южном континенте регулярно измеряется с декабря 1913 года. Самый ветреный час в истории Антарктиды был 6 июля 1913 года, когда сила воздушных потоков достигла скорости 153 км в час.

Однако очень сложно измерить силу катабатического ветра, особенно в Антарктиде, где температура никогда не поднимается выше ноля. Во-первых, сильные потоки воздуха из-за их плотности легко ломают оборудование, во-вторых, даже если некоторые измерительные станции и столбы остаются нетронутыми, они часто леденеют.

средней скорости

Для отдельных потребностей используются и другие стандарты составления карт ветра. Так, для нужд ветроэнергетики измерения проводят на высоте превышающим 10 м, обычно 30-100 м, и приводят данные в виде средней удельной мощности ветрового потока.

Максимальная скорость ветра

Наибольшая скорость порыва ветра на Земле (на стандартной высоте 10 м) было зарегистрировано автоматической метеорологической станцией на австралийском острове Барроу во время циклона Оливия 1996 года. Она составляла 113 м / с. Второй по величине значения скорости порыва ветра составляет 103 м / с. Он был получен 12 апреля 1932 в обсерватории на горе Вашингтон в Нью-Гемпшире. Скорости могут быть большими при таких явлений как смерч, но их точное измерение очень тяжелое и надежных данных для них не существует.

Наибольшую скорость порыва ветра в Украине было зарегистрировано в декабре 1947 года на горе. Она составляла 50 м / с.

Градиент скорости ветра

Градиентом ветра называют разницу в скорости ветра на небольшом масштабе, чаще всего в направлении, перпендикулярном его движению. Градиент ветра делят на вертикальную и горизонтальную компоненты, из которых горизнтальна имеет заметно отличны от нуля значение вдоль атмосферных фронтов и у побережья, а вертикальная – у поверхности, хотя зоны значительного градиента ветра разных направлений также встречаются в высоких слоях атмосферы вдоль высотных токовых течений. Градиент ветра является микрометеорологичним явлением, имеющим значение лишь на небольших расстояниях, однако он может быть связан с погодными явлениями мезо-и синоптической метеорологии, такими как линия шквала или атмосферные фронты. Значительные градиенты ветра часто наблюдаются у обусловленных грозами микропоривив, в районах сильных локальных приповерхностных ветров – низкоуровневых струйных потоков, около гор, строений, ветровых турбин и судов.

Градиент ветра имеет значительное влияние на приземление и взлет летательных аппаратов, с одной стороны он может помочь сократить расстояние разбега самолета, а с другой усложняет контроль над аппаратом. Градиент ветра является причиной значительного количества аварий летательных аппаратов.

Градиент ветра также влияет на распространение звуковых волн в воздухе, могут отражаться от атмосферных фронтов и достигать мест, которых иначе они бы не достигли, или наоборот. Сильные градиенты ветра мешают развитию тропических циклонов, но увеличивают продолжительность отдельных Гриз. Особое форму градиента ветра – термальный ветер – приводит к образованию высотных токовых течений.

В результате разницы давлений между двумя разными воздушными областями возникает ветер. Скорость и направление его движения может меняться в зависимости от показателей давления во времени и пространстве. В большинстве областей планеты доминируют определенные направления ветра. Так, у полюсов преобладают восточные ветры, в умеренных широтах — западные. Наряду с такими районами встречаются также зоны затишья и аномальные области, где ветер дует постоянно.

Сильный ветер также может возникать из-за локальных изменений вроде противостояния циклона и антициклона. По действию ветра на наземные предметы и волнения на море силу ветра оценивают в баллах по шкале Бофорта. В зависимости от того, с какой скоростью дует ветер, каждая сила ветра имеет свое словесное определение.

Скорость ветра: 1-5 км/ч

От 0 до 1 балла

Штиль — это безветренная или почти безветренная погода, при которой максимальная скорость ветра составляет не более 0,5 м/с. Когда дует тихий ветер, на море появляется легкая рябь. На суше при таком ветре дым отклоняется от вертикального направления.Читать на Don’t Panic: http://dnpmag.com/2017/09/08/osnovnye-vetra-raznoj-sily/

Что такое ветер

Ветер – это перемещение воздушных масс, которое возникает из-за различной температуры и атмосферного давления в разных участках Земного шара.

Ветры дуют в разных направлениях и значительно различаются по своей силе. И если, едва набежавший ветерок, радует нас, неся прохладу, то ветры большой силы способны нести разрушения и смерть.

В 1805 году англичанин адмирал Ф. Бофорт упорядочил ветры по степени их силы, создав специальную шкалу, в которой указана скорость ветра и признаки его проявления. Эта шкала находит применение и в наши дни и известна как шкала Бофорта.

Как образуется ветер

Итак, как же образуются ветры? Они движутся из области высокого давления в область низкого. В области полюсов Земли воздушные массы охлаждаются, холодный воздух спускается вниз и дальше перемещается по направлению к экватору. В то время, как в районе экватора, разогретый воздух устремляется вверх и на приличной высоте движется в сторону полюсов.

По мере продвижения к полюсам воздушные массы несколько остывают, и в районе субтропиков начинают спускаться вниз. В этой области происходит разделение воздушного потока. Часть его продолжает свой путь к полюсам, а другая часть возвращается к экватору, в результате чего появляются пассаты.

Что такое пассаты

Пассаты – это сильные ветры, характеризующиеся постоянством скорости и движущиеся в одном и том же направлении.

Вдоль экватора существует зона низкого давления, в которой отсутствуют ветра, в связи с чем она получила название – экваториальная штилевая полоса.

В связи с тем, что Земля вращается, ветры Северного полушария несколько отклоняются вправо, а ветры Южного – соответственно влево. В результате чего пассаты в Северном полушарии дуют с северо-востока, а в Южном – с юго-востока.

Господствующие ветра

Перемещая нагретый и охлаждённый воздух с одного участка Земного шара на другой, ветры принимают участие в перераспределении тепла на планете.

Ветры, имеющие постоянное направление, и вызванные глобальной циркуляцией воздушных масс между экватором и полюсами, получили название господствующих.

Господствующие ветры движутся в трёх поясах, находящихся с двух сторон от экватора: пояс пассатов, пояс западных ветров умеренных широт, пояс восточных ветров полярных широт.

Сезонные ветра

Кроме господствующих, существуют сезонные ветры. Причины их возникновения связаны с местными географическими условиями. Во Франции – это мистраль. В Западной Африке дует гарматан. А в Северной Америке такой ветер называют чинук.

Чем характеризуется ветер

Скорость

Каждый замечал, что ветер дует с различной скоростью. Иногда его нет вовсе, а иногда он настолько сильный, что даже “с ног сбивает”. Скорость ветра может сказать о многом, а в географии для изучения этого параметра используется специальная шкала Бофорта. Она состоит из 12 баллов, где 0 — штиль (ветра нет), а 12 — ураган.

Скорость ветра всегда измеряется в метрах в секунду. Если говорить о земной поверхности, то чаще всего ветер здесь дует со скоростью до 8 м/с. Для измерения скорости используется анемометр. Этот прибор устанавливается на высоте 2 метра на открытой местности.

Скорость ветра напрямую зависит от разницы атмосферного давления: чем больше разница, тем ветер дует сильнее. Для понимания того, как в географии это условие отрабатывает на практике, рассмотрим ситуацию когда у нас нет данных о скорости, но есть данные об уровне атмосферного давления в разных регионах:

• НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 750 ммрт ст
• НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 740 ммрт ст

Из условия выше мы можем посчитать разницу, которая для условия №1 составляет 20 пунктов, а для условия №2 — 30 пунктов. Поэтому только на основе этих данных можно утверждать, что при вторых данных скорость ветра будет выше.

Направление ветра

В географии для определения направления ветра используется прибор флюгер. Главная особенность этого прибора заключается в том, что он устанавливается на открытой местности, и может свободно вращаться на своей оси. В результате, по позиции, которую занимают флюгер можно определить господствующее направление ветра

Обычно флюгер устанавливаются на высоте от 10 до 13 м, и очень важно, чтобы место установки было на открытом пространстве

Если говорить о направлении, то оно определяется по стороне откуда берет начало ветер. Например, если воздушные массы перемещаются с юга на север, можно говорить о южном ветре. Само по себе направление ветра может дать непосредственное знание о погоде, которая может с этим ветром прийти, а также позволяет метеорологом создавать карту розы ветров, чтобы понимать, какое направление движения ветра и воздушных масс является наиболее вероятным в конкретное время года в конкретном регионе. Роза ветров обычно строятся за месяц или больший период времени, а карта выглядит примерно следующим образом.

В одном из следующих материалов мы поговорим о том, что собой представляет роза ветров более подробно, а сейчас можно сказать только то, что этот график показывает доминирование определенного направления ветра. В данном случае мы видим доминирование северного ветра надо южном.

Как влияет ветер на клев осенью

В начале осени рыба активно клюет, чувствует похолодание, приближение зимы, поэтому старается напитаться впрок. Для рыболова наступает комфортный период лова. Нет жары и кровососущих насекомых

В этот период направление ветра не столь важно, главное, чтобы не было шквалистых порывов. Замечен хороший аппетит при западном направлении, даже умеренные потоки восточного не испортят впечатление

Восточный, западный и восточно-западный ветер осенью для рыбалки хорошо

Хуже обстоят дела во второй половине осени, когда преобладают северные ветры с ненастьем, а вода сильно охлаждается. Рыба становится вялой. Основные рыбные виды готовятся ко сну. Снижается жор жереха и голавля. Отходят в анабиоз карась, карп, лещ.

Мелкая рыбешка в ветреную погоду вообще не клюет. В начале октября они прячутся от сильного ветра в прибрежных ямах или русловых бровках, здесь вода еще не так остыла, как на других участках водоема.

Осенняя рыбалка часто сопровождается сильными ветрами

Уже в конце октября белые рыбы сосредотачиваются у зимовальных ям, переходят на зимний режим питания. Их ловят на спиннинговые, троллинговые, фидерные снасти. Донка без кормушки – вариант для поздней осени, когда рыба плохо реагирует на прикормку.

Циклон «Нина», или супертайфун «Нина» (1975 год)

30 июля 1975 г. в районе Филиппинского моря сформировался интенсивный тропический циклон «Нина». А 8 августа он вызвал катастрофические разрушения и жертвы в Китае.

Разрушена была дамба Баньцяо на реке Жухэ в уезде Биян провинции Хэнань. Поток воды высотой в 3-7 метров и шириной 10 километров, ринувшийся на равнины, за час прошел 50 километров, затопил семь провинций и разрушил 60 плотин и дамб поменьше.

От наводнений погибли более 170 тысяч человек, по некоторым данным эта цифра в два раза больше. 11 млн человек лишились крова. В населенном пункте Вэньчэн погибла половина из 36 000 населения, а село Даовеньчен было смыто с лица земли со всеми 9 600 жителями. Несколько недель люди были отрезаны от мира, еду и медикаменты им сбрасывали с самолетов, в лагерях беженцев начались эпидемии.

Сведения о катастрофе были засекречены руководством КНР несколько лет.

Важно

Ураган Дориан поднял со дна морского 150-летние пушечные ядра

Механизм зарождения урагана

Ураган (тропический циклон) может формироваться только над поверхностью воды. Проходя над сушей, без подпитки водяными массами, ураганы стихают и постепенно исчезают.

Алгоритм зарождения:

1. высокая температура воздуха порождает прогревание верхних слоев поверхности океана до 27 градусов, что вызывает обильное испарение водяных масс →
2. теплый воздух, насыщенный водяными парами, поднимается в верхние слои атмосферы, где охлаждается и происходит конденсация в капельки воды (будущие ливневые осадки) →
3. на место поднявшегося ввысь теплого воздуха поступают массы холодного воздуха →
4. этот процесс смены воздушных масс (вследствие интенсивного испарения) порождает образование зоны низкого давления (глаз бури), где нет ветра и осадков →
5. огромный перепад атмосферного давления порождает сильный ветер, который закручивает воздушные массы в форме воронки по границе глаза бури →
6. чем больший объем воздуха втягивается в воронку, тем больше нарастает скорость ветра (до 400 км/ч) →
7. водяной конденсат в виде ливней обрушивается вниз.

Если совсем упростить описание механизма формирование, то можно сказать, что ураган – это своеобразный «насос», выкачивающий воду с поверхности океана, а затем выплескивающий ее обратно.

При этом образующийся ветер гонит этот природный насос до суши, где без подпитки водой ураган истощается и умирает.

Автор статьи: Елена Копейкина Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Ураган Ньюфаундленд, 1775 г.

Число погибших: от 4000 до 4163.

Категория: не определено.

Районы бедствия: Ньюфаундленд (Канада).

Еще в 1775 году сильный ураган обрушился на ныне восточную канадскую провинцию Ньюфаундленд. Он имел катастрофические последствия для местной рыбной промышленности, а большинство жертв были моряками из Англии и Ирландии. Штормовые волны достигали высоты от 6 до 9 метров. Это событие до сих пор считают худшим стихийным бедствием в истории Канады.

Издание The Virginia Gazette так сообщило о последствиях трагедии: «Шокирующие свидетельства ущерба, нанесенного дождями на прошлой неделе, многочисленны: большая часть плотин разрушена, кукуруза почти сровнялась с землей, а корм уничтожен; многие корабли и другие суда вынесло на берег…».

Беззащитные жертвы жестокого бога Хуракана

Сильные ветры на земле существовали во все времена. Но описывать их стали буквально 600 лет назад.

Так многочисленные народы Европы ощутили на себе действие ураганов в 15 веке, когда парусные каравеллы первой географической экспедиции Христофора Колумба возвращались из путешествия в Вест-Индию (так тогда называли острова Карибского моря) и были подвержены жесточайшему испытанию вращающейся бури западнее Азорских островов в феврале 1492 года.

Это грандиозной силы природное явление:

• с вздыбленным морем и ужасными пенными волнами,
• изнуряющим ветром и бушующей водой

срывало с бортов кораблей укрепленные шлюпки и тяжелые якоря, такелажную оснастку снастей и рангоутные брусья для удержания парусов и управления судном. К счастью на тот момент жестокий ураган пощадил знаменитого мореплавателя.

Источником вдохновения Даниэля Дефо, создателя романа о приключениях Робинзона Крузо, послужил сильнейший ураган, пронесшийся над южным побережьем Англии 1703 году.

Когда под воду в одночасье ушло 300 плавучих судов и погибло 30 тысяч отважных моряков, а многие беспомощные жители прибрежных графств настолько пострадали, что там было разрушено пять тысяч жилых домов и погублен весь домашний скот.

Ураганный ветер, дующий с моря, как писал Дефо, с неимоверной силой срывал глиняную черепицу с крыш домов и вонзал ее как смертоносные снаряды в мягкую землю. И даже огромные конструкции несущих балок и тяжелыми обожженными кирпичами со свинцовыми листами железной кровли опасным грузом летали с огромной скоростью над поверхностью земли.

Вахтенные журналы 27 кораблей британского флота зафиксировали подробности смертоносного шквала с бушующего моря, который начался 3 октября 1780 года на островной Ямайке, где первой его хищной добычей стали непрочные дома в городке Сванна-Ла-Мар, построенные англичанами, которые не учли специфических особенностей местного климата.

Многочисленные постройки взмывали высоко в воздух вместе со своими жителями, точно так, как описано в книге Волшебник из страны Оз. Но в отличие от волшебной сказки, следы тех беззащитных людей так и не удалось отыскать, а на суше оказалось множество выброшенных из воды и перевернутых судов, в которых потом некоторое время жили уцелевшие люди.

Затем смертоносный ураган прокатился по острову Куба и умчался далеко на север, а уже после сместился к востоку, поливая проливным дождем побережье США, и устремился через Атлантический океан к континентальной Европе, где окончательно утихомирился у берегов Англии.

Причем в отличие от классических ураганов, следующий с востока на запад, этот ветер разрушитель вел себя необычно, поскольку несколько дней Флора утюжила Кубу и Гаити в разных направлениях. В окончательном итоге Флора уничтожила:

1. четверть всех посевов сахарного тростника и 90% урожая кофе,
2. а с лица земли исчезли десятки деревень и более 6 тысяч погибших людей.

В 1975 году Элоиза оказалась двухударным ураганом. Когда налетевший на восточное побережье США ветер, погубил 45 безвинных человек и лишил крова тысячи жителей, нагулялся вволю и, казалось бы, утих, однако тут же последовал еще один смертельный удар – более мощный, чем при первом натиске. Скорость ветра тогда колебалась от 185 до 210 км в час.

Но Элоиза не самое страшное стихийное бедствие 20 века. Так воздушный циклон, разразившийся 20 ноября 1970 года на территории Бангладеш, побил все мыслимые рекорды, поскольку приливная волна высотой до 15 метров обрушилась на побережье Восточного Пакистана, на дельту Ганга, и на далекие острова.

Местность здесь равнинная, и огромная волна в одночасье смыла и рисовые поля и крытые соломой хижины людей, где скорость ветра достигала 540 км в час. Множество трупов прибило, потом к морскому берегу, что стало причиной распространения холеры, брюшного тифа и других инфекционных заболеваний.

В самом конце лета 2005 года мощный ураган Катрина произвел разрушительный налет на побережье США в районе города Новый Орлеан, где затопил 90% территории. Уцелевших людей эвакуировали с помощью винтокрылых вертолетов. Общие хозяйственные потери составили более 25 миллиардов долларов.