1/5/10 7:33 PM

Współczynniki redukcyjne prędkości wiatru przywodnego

Page 1 of 2

http://ocean.am.gdynia.pl/student/meteo1/wsp_red.htm

Materiały dla studentów Wydziału Nawigacyjnego, kierunek Transport Morski

Współczynniki redukcyjne prędkości wiatru przywodnego

(związane z siłą tarcia)

Prędkość wiatru przywodnego uzależniona jest od gradientu barycznego, siły Coriolisa i
wartości współczynnika tarcia powietrza o wodę. Na tej samej szerokości geograficznej (limituje
wartość siły Coriolisa) i przy tym samym gradiencie barycznym prędkość wiatru może dość
istotnie zmieniać się w zależności od współczynnika tarcia.
Współczynniki tarcia powietrza o wodę zależą od różnic temperatury powietrza i wody. W
każdym przypadku, gdy temperatura wody jest wyższa od temperatury powietrza współczynnik
tarcia ulega zmniejszeniu. Dzieje się tak, ze względu na występującą w przywodnej warstwie
powietrza konwekcję i zmiejszenie współczynnika lepkości kinematycznej powietrza. W dużym
uproszczeniu można sobie wyobrazić, że od powierzchni wody stale "odrywają" się pewne
objętości powietrza, unoszą do góry i niszczą laminarną strukturę przepływu w warstwie
granicznej. Działa to jak poduszka powietrzna dla wyżej przesuwających się warstw powietrza.
W przypadku, gdy woda jest chłodniejsza od powietrza, najniższe, przywodne warstwy
powietrza ochładzają się od wody, jako cięższe (o większej gęstości i większej lepkości)
przylegają silniej do powierzchni wody.
Ponieważ przy szacowaniu prędkości wiatru z map pola ciśnienia (map synoptycznych)
wykorzystuje się jako prędkość odniesienia zazwyczaj prędkość wiatru geostroficznego, który
wieje powyżej warstwy tarcia, oszacowaną prędkość wiatru geostroficznego należy odpowiednio
pomniejszyć o wielkość związaną z występującą w warstwie przywodnej siłą tarcia. Służą do
tego współczynniki redukcyjne, informujące, jaką część (ewentualnie %) prędkości wiatru
geostroficznego będzie miała prędkość wiatru przywodnego.
Wartości współczynników redukcyjnych (

k

w

), jak można się po wstępie domyślić, zależą od

różnic temperatury powietrza i wody i są zawsze mniejsze od 1.0.

Jeśli

:

woda jest chłodniejsza

od

powietrza

a różnica temperatur jest większa od 0.5°C -

k

w

= 0.5

woda jest chłodniejsza

od

powietrza

a różnica temperatur mieści się w granicachod 0.5°C do

0.1°-

k

w

= 0.6

woda jest cieplejsza

od

powietrza

a różnica temperatur mieści się w granicach od 0.0 do 2.0°

C -

k

w

= 0.7

woda jest cieplejsza

od

powietrza

a różnica temperatur jest większa od 2.0°C -

k

w

= 0.8.

W przypadku, gdy różnice temperatury wody i powietrza są szczególnie duże (woda cieplejsza o
12 i więcej stopni, co zdarza się np. w przypadku, gdy nad wody morskie wypływa zimą silnie
wychłodzone powietrze polarno-kontynentalne z nad lądu czy akwenów pokrytych całkowicie
zwartą pokrywą lodową) wartość współczynnika k

w

może dochodzić nawet do

0.85 - 0.90

.

Najczęściej woda jest nieco cieplejsza od powietrza (0 - 2 deg), stąd

przeciętną wartością

współczynnika k

w

jest 0.7. Taką również wartość k

w

należy stosować we wszystkich

przypadkach, gdy nie zna się dokładniej różnic temperatury powietrza i wody.

Jednak

:

analizując mapę synoptyczną i określając kierunki adwekcji napływających mas nad dany

1/5/10 7:33 PM

Współczynniki redukcyjne prędkości wiatru przywodnego

Page 2 of 2

http://ocean.am.gdynia.pl/student/meteo1/wsp_red.htm

analizując mapę synoptyczną i określając kierunki adwekcji napływających mas nad dany
akwen, można z wystarczająco dobrym przybliżeniem określić (przy znajomości generaliów
rozkładów temperatury wody - kłaniają się prądy) różnice temperatury powietrza i wody i dobrać
dokładniej wartość k

w

do szacowania prędkości wiatru.

Przykłady

:

a. obliczona prędkość wiatru geostroficznego (V

G

) równa 20 m/s. Powietrze cieplejsze od wody

o 8 deg.
k

w

= 0.5; V

w

= k

w

* V

G

= 0.5 * 20 = 10 m/s [ taką sytuację obserwujemy np. w przypadku

wypływu mas powietrza zwrotnikowo-kontynentalnego, z nad Sahary nad Prąd Kanaryjski]

b. obliczona prędkość wiatru geostroficznego (V

G

) równa 20 m/s. Powietrze chłodniejsze od

wody o 2 deg.
k

w

= 0.7; V

w

= k

w

* V

G

= 0.7 * 20 = 14 m/s

c. obliczona prędkość wiatru geostroficznego (V

G

) równa 35 m/s. Powietrze chłodniejsze od

wody o 4 deg.
k

w

= 0.8; V

w

= k

w

* V

G

= 0.8 * 35 = 28 m/s [lepiej, aby tam nas nie było]

Różnice temperatury powietrza i wody, poprzez zarówno wartość współczynnika tarcia, jak i
działanie innych współwystępujących procesów (czynników) mają wpływ na strukturę wiatru
(stały, porywisty)

Prawa autorskie zastrzeżone: A.A.Marsz (2001)