Άνεμοι και Δύναμη Κλίσης Πίεσης

Ο άνεμος είναι η κίνηση του αέρα σε όλη την επιφάνεια της Γης και παράγεται από τις διαφορές στην πίεση του αέρα μεταξύ ενός τόπου σε άλλο. Η ισχύς του ανέμου μπορεί να ποικίλλει από ελαφρύ αεράκι έως δύναμη τυφώνα και μετριέται με την κλίμακα ανέμου Μποφόρ.

Οι άνεμοι ονομάζονται από την κατεύθυνση από την οποία προέρχονται. Για παράδειγμα, δυτικός είναι ένας άνεμος που έρχεται από τα δυτικά και φυσά προς τα ανατολικά. Η ταχύτητα του ανέμου μετράται με ανεμόμετρο και η κατεύθυνσή του προσδιορίζεται με ανεμοδείκτη.

Δεδομένου ότι ο άνεμος παράγεται από διαφορές στην πίεση του αέρα, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε αυτήν την έννοια όταν μελετάμε επίσης τον άνεμο. Η πίεση του αέρα δημιουργείται από την κίνηση, το μέγεθος και τον αριθμό των μορίων αερίου που υπάρχουν στον αέρα. Αυτό ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πυκνότητα της μάζας του αέρα.

Το 1643, ο Evangelista Torricelli, μαθητής του Galileo ανέπτυξε το βαρόμετρο υδραργύρου για τη μέτρηση της πίεσης του αέρα μετά από μελέτη νερού και αντλιών σε εξορυκτικές εργασίες. Χρησιμοποιώντας παρόμοια όργανα σήμερα, οι επιστήμονες είναι σε θέση να μετρήσουν την κανονική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας σε περίπου 1013,2 millibar (δύναμη ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας).

Η δύναμη κλίσης πίεσης και άλλες επιδράσεις στον άνεμο

Μέσα στην ατμόσφαιρα, υπάρχουν πολλές δυνάμεις που επηρεάζουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση των ανέμων. Το πιο σημαντικό όμως είναι η βαρυτική δύναμη της Γης. Καθώς η βαρύτητα συμπιέζει την ατμόσφαιρα της Γης, δημιουργεί πίεση αέρα - την κινητήρια δύναμη του ανέμου. Χωρίς τη βαρύτητα, δεν θα υπήρχε ατμόσφαιρα ή ατμοσφαιρική πίεση και επομένως δεν θα υπήρχε άνεμος.

Η δύναμη που πραγματικά είναι υπεύθυνη για την πρόκληση της κίνησης του αέρα είναι η δύναμη βαθμίδωσης της πίεσης. Οι διαφορές στην πίεση του αέρα και τη δύναμη βαθμίδωσης της πίεσης προκαλούνται από την άνιση θέρμανση της επιφάνειας της Γης όταν η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία συγκεντρώνεται στον ισημερινό. Λόγω του πλεονάσματος ενέργειας σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, για παράδειγμα, ο αέρας εκεί είναι θερμότερος από αυτόν στους πόλους. Ο θερμός αέρας είναι λιγότερο πυκνός και έχει χαμηλότερη βαρομετρική πίεση από τον ψυχρό αέρα στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Αυτές οι διαφορές στη βαρομετρική πίεση είναι αυτές που δημιουργούν τη δύναμη βαθμίδωσης της πίεσης και τον άνεμο καθώς ο αέρας κινείται συνεχώς μεταξύ των περιοχών υψηλής και χαμηλής πίεσης.

Για να εμφανιστούν οι ταχύτητες του ανέμου, η κλίση πίεσης απεικονίζεται σε χάρτες καιρού χρησιμοποιώντας ισοβαρείς χαρτογραφημένες μεταξύ περιοχών υψηλής και χαμηλής πίεσης. Οι ράβδοι που απέχουν πολύ μεταξύ τους αντιπροσωπεύουν μια σταδιακή κλίση πίεσης και ελαφρούς ανέμους. Αυτά που βρίσκονται πιο κοντά παρουσιάζουν απότομη κλίση πίεσης και ισχυρούς ανέμους.

Τέλος, η δύναμη και η τριβή Coriolis επηρεάζουν σημαντικά τον άνεμο σε όλη την υδρόγειο. Η δύναμη Coriolis κάνει τον άνεμο να εκτρέπεται από την ευθεία διαδρομή του μεταξύ των περιοχών υψηλής και χαμηλής πίεσης και η δύναμη τριβής επιβραδύνει τον άνεμο καθώς ταξιδεύει στην επιφάνεια της Γης.

Άνεμοι ανώτερου επιπέδου

Μέσα στην ατμόσφαιρα, υπάρχουν διαφορετικά επίπεδα κυκλοφορίας αέρα. Ωστόσο, αυτά που βρίσκονται στη μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα αποτελούν σημαντικό μέρος της κυκλοφορίας του αέρα ολόκληρης της ατμόσφαιρας. Για να χαρτογραφήσετε αυτά τα μοτίβα κυκλοφορίας, οι χάρτες ανώτερης πίεσης αέρα χρησιμοποιήστε 500 millibar (mb) ως σημείο αναφοράς. Αυτό σημαίνει ότι το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας απεικονίζεται μόνο σε περιοχές με επίπεδο ατμοσφαιρικής πίεσης 500 mb. Για παράδειγμα, πάνω από έναν ωκεανό, τα 500 mb θα μπορούσαν να είναι 18.000 πόδια στην ατμόσφαιρα, αλλά πάνω από τη στεριά, θα μπορούσαν να είναι 19.000 πόδια. Αντίθετα, οι χάρτες επιφανειακών καιρικών συνθηκών σχεδιάζουν τις διαφορές πίεσης με βάση ένα σταθερό υψόμετρο, συνήθως στο επίπεδο της θάλασσας.

Το επίπεδο των 500 mb είναι σημαντικό για τους ανέμους, επειδή αναλύοντας τους ανέμους ανώτερου επιπέδου, οι μετεωρολόγοι μπορούν να μάθουν περισσότερα για τις καιρικές συνθήκες στην επιφάνεια της Γης. Συχνά, αυτοί οι άνεμοι ανώτερου επιπέδου δημιουργούν τον καιρό και τον αέρα στην επιφάνεια.

Δύο μοτίβα ανέμου ανώτερου επιπέδου που είναι σημαντικά για τους μετεωρολόγους είναι τα κύματα Rossby και το jet stream. Τα κύματα Rossby είναι σημαντικά επειδή φέρνουν κρύο αέρα νότια και ζεστό αέρα βόρεια, δημιουργώντας μια διαφορά στην ατμοσφαιρική πίεση και τον άνεμο. Αυτά τα κύματα αναπτύσσονται κατά μήκος του ρεύματος πίδακα.

Τοπικοί και περιφερειακοί άνεμοι

Εκτός από τα παγκόσμια μοτίβα ανέμων χαμηλού και ανώτερου επιπέδου, υπάρχουν διάφοροι τύποι τοπικών ανέμων σε όλο τον κόσμο. Ένα παράδειγμα είναι οι αύρες ξηράς-θαλάσσης που εμφανίζονται στις περισσότερες ακτές. Αυτοί οι άνεμοι προκαλούνται από τις διαφορές θερμοκρασίας και πυκνότητας του αέρα πάνω από το έδαφος έναντι του νερού, αλλά περιορίζονται σε παράκτιες τοποθεσίες.

Τα αεράκια βουνού-κοιλάδας είναι ένα άλλο τοπικό μοτίβο ανέμων. Αυτοί οι άνεμοι προκαλούνται όταν ο αέρας των βουνών ψύχεται γρήγορα τη νύχτα και ρέει προς τα κάτω σε κοιλάδες. Επιπλέον, ο αέρας της κοιλάδας αποκτά γρήγορα θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και ανεβαίνει ανηφορικά δημιουργώντας απογευματινά αεράκια.

Μερικά άλλα παραδείγματα τοπικών ανέμων περιλαμβάνουν τους ζεστούς και ξηρούς ανέμους Santa Ana της Νότιας Καλιφόρνια, τον κρύο και ξηρό άνεμο mistral της κοιλάδας του Ροδανού στη Γαλλία, τον πολύ κρύο, συνήθως ξηρό άνεμο bora στην ανατολική ακτή της Αδριατικής Θάλασσας και τους άνεμους Chinook στο Βορρά. Αμερική.

Οι άνεμοι μπορούν επίσης να εκδηλωθούν σε μεγάλη περιφερειακή κλίμακα. Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου ανέμου θα ήταν οι καταβατικοί άνεμοι. Αυτοί είναι άνεμοι που προκαλούνται από τη βαρύτητα και μερικές φορές ονομάζονται άνεμοι αποστράγγισης επειδή αποστραγγίζουν σε μια κοιλάδα ή πλαγιά όταν πυκνός, ψυχρός αέρας σε μεγάλα υψόμετρα ρέει προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας. Αυτοί οι άνεμοι είναι συνήθως ισχυρότεροι από τις αύρες των βουνών-κοιλάδων και εμφανίζονται σε μεγαλύτερες περιοχές όπως οροπέδιο ή ορεινές περιοχές. Παραδείγματα καταβατικών ανέμων είναι αυτοί που πνέουν από την Ανταρκτική και τα τεράστια στρώματα πάγου της Γροιλανδίας.

Οι εποχιακά μεταβαλλόμενοι μουσωνικοί άνεμοι που βρέθηκαν στη Νοτιοανατολική Ασία, την Ινδονησία, την Ινδία, τη βόρεια Αυστραλία και την ισημερινή Αφρική είναι ένα άλλο παράδειγμα περιφερειακών ανέμων επειδή περιορίζονται στην ευρύτερη περιοχή των τροπικών σε αντίθεση με την Ινδία για παράδειγμα.

Είτε οι άνεμοι είναι τοπικοί, περιφερειακοί ή παγκόσμιοι, αποτελούν σημαντικό συστατικό της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη ζωή στη Γη, καθώς η ροή τους σε τεράστιες περιοχές είναι ικανή να μεταφέρει τον καιρό, τους ρύπους και άλλα εναέρια αντικείμενα σε όλο τον κόσμο.