Współczynniki redukcyjne prędkości wiatru przywodnego

12/14/09 9:53 PM

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 (kw), 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 - kw = 0.5

woda jest chłodniejsza od powietrza a różnica temperatur mieści się w granicachod 0.5°C do

0.1°- kw = 0.6

woda jest cieplejsza od powietrza a różnica temperatur mieści się w granicach od 0.0 do 2.0°

C - kw = 0.7

woda jest cieplejsza od powietrza a różnica temperatur jest większa od 2.0°C - kw = 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 kw może dochodzić nawet do 0.85 - 0.90.

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

współczynnika kw jest 0.7. Taką również wartość kw 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

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

Page 1 of 2

Współczynniki redukcyjne prędkości wiatru przywodnego

12/14/09 9:53 PM

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 kw do szacowania prędkości wiatru.

Przykłady:

a. obliczona prędkość wiatru geostroficznego (VG) równa 20 m/s. Powietrze cieplejsze od wody

o 8 deg.

kw = 0.5; Vw = kw * VG = 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 (VG) równa 20 m/s. Powietrze chłodniejsze od

wody o 2 deg.

kw = 0.7; Vw = kw * VG = 0.7 * 20 = 14 m/s

c. obliczona prędkość wiatru geostroficznego (VG) równa 35 m/s. Powietrze chłodniejsze od

wody o 4 deg.

kw = 0.8; Vw = kw * VG = 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)

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

Page 2 of 2