Ćwiczenia 5. Dynamika atmosfery

Wiatr – poziomy ruch powietrza charakteryzujący się
określonym kierunkiem i prędkością.
Siły kształtujące wiatr:
poziomego gradientu ciśnienia G (pierwotna przyczyna
ruchu powietrza), Coriolisa F

C

, odśrodkowa F

R

, tarcia F

F

.

Kolejne przybliżenia wiatru:

• wiatr geostroficzny (G, F

C

)

• wiatr gradientowy (G, F

C,

F

R

,)

• wiatr geotryptyczny (G, F

C,

F

R

, F

F

)

• wiatr rzeczywisty.

Wyznaczanie kierunku wiatru (ryc. 3) w polu ciśnienia na
półkuli północnej (objaśnienia: G -poziomy gradient
ciśnienia; WGS - wiatr geostroficzny; WGT – wiatr
geotryptyczny):
a) w danym punkcie wyznacz przebieg przechodzącej

przezeń izobary (interpolacja, ekstrapolacja),

b) poprowadź pomocniczą prostą styczną do izobary w

danym punkcie,

c) wyznacz – w stronę ciśnienia malejącego - wektor G o

początku w danym punkcie (jego długość jest
odwrotnie proporcjonalna do odległości między
izobarami),

d) wyznacz wektor WGS skierowany prostopadle w prawo

do G (początek w danym punkcie, długość
proporcjonalna do wektora G),

e) wyznacz wektor WGT skierowany o 20

°-45° na lewo

od WGS (początek w danym punkcie, długość mniejsza
niż wektora WGS).

Uwaga: na półkuli S procedura identyczna przy czym słowa
“prawo” i “lewo” należy wzajemnie zamienić.
Róża wiatru – wykres ilustrujący częstość występowania
kierunków wiatru w danej stacji z uwzględnieniem ciszy
atmosferycznej.

Ryc. 1. Róża wiatru

Ryc. 2. Oznaczenia stron świata (kierunków świata)

Ryc. 3. Wyznaczanie kierunku wiatru

Zadania (kierunki wiatru podaj wg notacji
międzynarodowej z użyciem N, E, S, W)

1. Spójrz za okno sali wykładowej i podaj aktualny

przeważający kierunek wiatru

2. Podaj kierunek wiatru w notacji międzynarodowej,

liczbowo w skali 0-36, liczbowo w skali rumbowej
oraz azymut tego kierunku [

°] gdy powietrze

płynie ku:
a) południowo-zachodowi;
b) pd -pd.-wsch;
c) pn.-zach.

3. Podaj kierunki wiatru sąsiednie do pd.-wsch, pn.,

zach. i pd.-zach.:
a) w skali 8-stopniowej,
b) w skali 16-stopniowej,
c) w rumbach (odpowiedni numer rumbu 1-32)

4. Jaki kierunek wiatru zanotuje obserwator gdy

prędkość wiatru wynosi 0,3 m/s a pióro steru
anemometru zwrócone jest ku pn.-pn.-wsch?

5. Rio de Janeiro znajduje się pod wpływem niżu o

izobarach kolistych z centrum w kierunku SE od
tego miasta. Jaki jest kierunek wiatru
geostroficznego i geotryptycznego [skala 16-
kierunkowa] w Rio de Janeiro? Jakie byłyby to
kierunki jeśli w miejsce niżu zalega wyż
atmosferyczny?

6. Na podstawie załączonej mapy synoptycznej we

wskazanych 4 punktach (A-D)wyznacz:
a) kierunek wiatru geostroficznego (zaznacz
kierunek na mapie czarnym wektorem o początku
we wskazanym punkcie),
b) kierunek wiatru geotryptycznego (zaznacz
kierunek na mapie czerwonym wektorem),
c) oblicz prędkość wiatru geostroficznego, podaj
wynik w m/s.
[Wyniki przedstaw na osobnej kartce n.p.
1.

ϕ=20, λ=-50; WGS: NNW; WGT: NW; VGS:

5,4 m/s...]

Tab. 1 Dane do zadania 1. [liczby ujemne oznaczają dł. geogr. zachodnią]

zestaw

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 12 13 14 15

A.

ϕ; λ

65; -20 35; -5

60; -20 40; -25 55; -20 45; -5

50; -20 50; -5

45; -20 55; -5

40; -15 60; -5

35; -20 65; -5 65; -30

B.

ϕ; λ

35; 0

60; 20

50; 30

40; 0

55; 20

35; 30

45; 0

50; 20

40; 30

50; 0

45; 20

45; 30

55; 0

40; 20

50; 30

C.

ϕ; λ

60; 0

35; 20

35; 10

65; 0

35; 40

45; 10

35; 20

40; 40

65; 10

40; 20 45; 40

35; -20 45; 20 50; 40

35; 40

D.

ϕ; λ

50; 20 55; 40

65; 40

55; 20

60; 40

65; 30 60; 20

65; -30 35; 0

65; 20

60; -30 65; 30 65; 40

55; -30 40; 0

Materiał do opanowania na następne zajęcia:

• właściwości pary wodnej,
• wielkości charakteryzujące zawartość pary

wodnej w powietrzu (ciśnienie pary wodnej,
niedosyt wilgotności, ciśnienie pary nasyconej,
wilgotność względna, temperatura punktu rosy),

• wodność chmur (mgły),

• całkowita zawartość pary wodnej w słupie

atmosfery (PWC),

• stan nasycenia i przesycenia powietrza parą

wodną (dla lodu i wody),

• parowanie i kondensacja wody, czynniki

kontrolujące.

Terminologia:
anemometr

(wiatromierz)

cisza atmosferyczna
cyklon tropikalny
dywergencja

(rozbieżność)

efekt Bernoulliego
huragan
jet stream (prąd

strumieniowy)

kierunek wiatru

konwergencja
(zbieżność)
linie prądu
porywistość wiatru
prawo Buys-Ballota
prędkość wiatru
przepływ laminarny
przepływ
turbulencyjny
róża wiatru
rumby

siła Coriolisa,
siła odśrodkowa
siła poziomego

gradientu ciśnienia

siła tarcia
skala Beaufort’a
skala Fujita

skala Saphir’a–
Simpson’a

szorstkość
tajfun
trajektorie wsteczne
warstwa graniczna

atmosfery

wiatr anabatyczny
wiatr geostroficzny,
wiatr geotryptyczny,
wiatr gradientowy,
wiatr katabatyczny
wiatr rzeczywisty
wiatr termiczny