પૃથ્વી હવાના જાડા સ્તરથી ઘેરાયેલી છે - વાતાવરણ. ઊંચાઈ સાથે, હવા વધુ અને વધુ દુર્લભ અને ઓછી ગાઢ બને છે. પૃથ્વીની સપાટી પર, દરિયાની સપાટી પર, હવાના એક ઘન મીટરનું વજન 0 ડિગ્રી પર લગભગ 1.3 કિલોગ્રામ છે; અને પૃથ્વીની સપાટીથી 25 કિલોમીટરની ઊંચાઈએ, એક ઘન મીટર હવાનું વજન પહેલેથી ત્રીસ ગણા કરતાં ઓછું છે.
શહેરી આંતરછેદો પર પ્રદૂષક સાંદ્રતાનું અનુકરણ કરવા માટે બેનેસ અને મેસિના એટ અલ દ્વારા સરળ મોડેલો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. જટિલ પરિસ્થિતિઓમાં એકાગ્રતા ક્ષેત્રોનું પુનઃઉત્પાદન કરવાનો પ્રયાસ કરવા માટે આ મોડેલોમાં સંશોધિત ગૌસીયન પ્લુમ સમીકરણોનો સમાવેશ થાય છે. સિમ્યુલેટેડ ટૂંકા ગાળાની સાંદ્રતામાં ભૂલો મોટી હોઈ શકે છે. આ આશ્ચર્યજનક નથી કારણ કે આંતરછેદ પર અને ખાસ કરીને શેરી ખીણમાં હવામાનની સ્થિતિ એકસમાન નથી; તેથી, પવનની દિશા, પવનની ગતિ અને સ્થિરતાના પ્રતિનિધિ મૂલ્યો મેળવવા મુશ્કેલ છે.
જોકે જાડાઈ પૃથ્વીનું વાતાવરણઘણા સેંકડો કિલોમીટર સુધી પહોંચે છે, પરંતુ વોલ્યુમની તુલનામાં ગ્લોબતે બિલકુલ મોટું નથી.
પૃથ્વીની સપાટીથી 9 થી 18 કિલોમીટરની વચ્ચે વાતાવરણના સૌથી નીચા સ્તરને ટ્રોપોસ્ફિયર કહેવામાં આવે છે. આ સ્તર હવાના વજન દ્વારા 3/4 કરતાં વધુ ધરાવે છે. ઉપલા સ્તરોને સ્ટ્રેટોસ્ફિયર અને આયનોસ્ફિયર કહેવામાં આવે છે.
તદુપરાંત, હવાના પ્રવાહની જટિલતાને કારણે શેરી ખીણમાં મોટા પ્રમાણમાં એકાગ્રતાના ગ્રેડિઅન્ટ્સ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે, જે "સામાન્ય" માનવ સંસર્ગનો અંદાજ કાઢવા માટે પરિણામોને એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. બિલ્ડિંગ ભૂમિતિ અને પવનના પ્રવાહની જટિલતાને કારણે શેરી ખીણ માટે બહુ ઓછા કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન મોડલ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિ 4 માં યોજનાકીય રીતે બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યારે ઇમારતની ઊંચાઈથી ઉપરનો પ્રવાહ ખીણની અક્ષને લંબ હોય ત્યારે હવાના પ્રવાહની અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે. હવા ખીણની પવનની બાજુએ નીચે જાય છે, જ્યારે તે દિશામાં શેરીની નજીક આવે છે ત્યારે પાછી આવે છે. વિરુદ્ધ દિશામાંહવા છત ઉપર વહે છે અને લીવર્ડ બાજુ વધે છે.
હવા, તમામ પદાર્થોની જેમ, વજન ધરાવે છે; તે પૃથ્વી પર અને તેના પર રહેતા દરેક વ્યક્તિ પર દબાણ લાવે છે મહાન તાકાત; પૃથ્વીની સપાટી પરનું આ બળ દરેક માટે લગભગ એક કિલોગ્રામ જેટલું છે ચોરસ સેન્ટીમીટરશરીર વિસ્તાર.
ઊંચાઈ સાથે, હવાનું દબાણ ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે. પરંતુ પૃથ્વીની સપાટી પર પણ, જેમ આપણે પછી જોઈશું, વાતાવરણીય દબાણ ક્યારેય સ્થિર હોતું નથી, તે હંમેશા બદલાય છે.
એવી પરિસ્થિતિઓમાં જ્યાં પવનના પ્રવાહની સમસ્યાને દ્વિ-પરિમાણીય રીતે અંદાજિત કરી શકાય છે, કેટલાક સંખ્યાત્મક અભિગમોનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો છે. મોડેલે ખીણની લીવર્ડ બાજુની સ્ત્રોત રેખામાંથી સાંદ્રતામાં ઘટાડો થવાની આગાહી કરી હતી, પરંતુ પવનની બાજુની ઊંચાઈ સાથે સાંદ્રતામાં રેખીય ઘટાડો. સોબોટ્ટા અને લીસેને જોહ્ન્સન એટ અલ.ના અભિગમમાં ફેરફાર કર્યો જેથી કરીને પવનની બાજુએ રેખાના સ્ત્રોતમાંથી સાંદ્રતા વધી શકે.
ચાકએ જ્હોન્સનના મોડેલમાં સુધારાની દરખાસ્ત કરી હતી, જેમાં લેવર્ડ્રાઈડની સાંદ્રતાને માત્ર રીસેપ્ટર સુધીના પ્રવાહના માર્ગ સાથે સ્ત્રોત રેખાની સૌથી નજીકના બિંદુથી પાથની લંબાઈના ફંક્શન દ્વારા મર્યાદિત કરવાની મંજૂરી આપી હતી, પરંતુ પાથની સ્ત્રોતની નિકટતાના કાર્ય દ્વારા પણ. યામાર્ટિનો અને વિગેન્ડે સમય-આધારિત ગુણાંક સાથે ફ્લો ફિલ્ડ પછી સરળ ગૌસીયન લાઇન સોર્સ મોડલનો ઉપયોગ કરીને શેરી ખીણમાં પ્રવાહ અને અશાંતિ ક્ષેત્રોનું વર્ણન કર્યું. તેઓએ જોયું કે વમળની હાજરીને કારણે પવન તરફની બાજુ કરતાં ખીણની લીવર્ડ બાજુ પર સાંદ્રતા વધારે હતી.
0 ડિગ્રી પર 760 મિલીમીટર ઊંચા પારાના સ્તંભ દ્વારા દબાણના સમાન હવાના દબાણને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ કહેવામાં આવે છે. આ દબાણ 1.0336 કિલોગ્રામ પ્રતિ ચોરસ સેન્ટિમીટર જેટલું છે.
હવામાનશાસ્ત્રમાં, હવાનું દબાણ સામાન્ય રીતે મિલીબારમાં માપવામાં આવે છે. એક મિલિબાર એ એક ચોરસ સેન્ટિમીટરની સપાટી પર એક ગ્રામ દ્વારા નાખવામાં આવતા લગભગ દબાણની બરાબર છે. સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ આશરે 1000 મિલીબાર છે.
લીસેન અને સોબોટાએ એ પણ અવલોકન કર્યું હતું કે ઇમારતોની આસપાસ સર્જાતા તોફાની પ્રવાહોને કારણે વિક્ષેપ અને ગતિશીલ વાહનવ્યવહાર કુદરતી માધ્યમો દ્વારા વાતાવરણમાં સર્જાયેલા વિખેર કરતાં વધુ હતો. નિકોલસને દ્વિ-પરિમાણીય શેરી ખીણમાં હવાના પ્રવાહ માટે માઇક્રોમેટીયોલોજીકલ અભિગમ વિકસાવ્યો. તેણીએ તેના પરિણામોની તુલના ફ્રેન્કફર્ટના ડેટા સાથે કરી, પશ્ચિમ જર્મનીઅને મેડિસન, વિસ્કોન્સિન. વધુમાં, Hotchkiss અને Harlow હાથ ધરવા પ્રયાસ કર્યો સંખ્યાત્મક મોડેલિંગશેરી ખીણનો પ્રવાહ.
જોકે આ અભ્યાસો પુનઃઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ હતા ગુણવત્તા લક્ષણોશેરી ખીણમાં હવાનો પ્રવાહ, આ પદ્ધતિઓને અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરવાનો કોઈ પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો નથી. હવાની ગુણવત્તા સંબંધિત જટિલ સ્ત્રોતો, દ્વારા નબળી રીતે રજૂ થાય છે સરળ પદ્ધતિઓમોડેલિંગ શ્રેષ્ઠ, મર્યાદિત હોવા છતાં, આવી અસરનું મૂલ્યાંકન કરવાની પદ્ધતિ પ્રસરેલા સ્ત્રોતોભૌતિક મોડેલિંગ હોઈ શકે છે. તેમના સ્ટ્રીટ કેન્યોન મોડેલમાં સ્કેલ કરેલ, મૂવિંગ "કાર"નો સમાવેશ થાય છે જે વિઝ્યુઅલ અથવા એમ્બિયન્ટ એક્સ્પ્લોરેશન માટે વિવિધ નિશાનો બહાર કાઢી શકે છે.
હવામાનશાસ્ત્ર એ વાતાવરણ અને તેમાં બનતી ઘટનાઓનું વિજ્ઞાન છે, મુખ્યત્વે ભૌતિક. સંકુચિત ખ્યાલમાં, આ હવામાન અને તેના ફેરફારોનું વિજ્ઞાન છે.
વાતાવરણ ક્યારેય શાંત હોતું નથી. દરેક જગ્યાએ - ધ્રુવો પર અને ઉષ્ણકટિબંધની નીચે, નીચે, પૃથ્વીની સપાટી પર અને ઉપર, જ્યાં વાદળો તરતા હોય છે - હવા ગતિમાં છે.
પૃથ્વીની આસપાસની હવાની ગતિને પવન કહેવામાં આવે છે.
હીટ ટ્રાન્સપોર્ટ અને રેઝિસ્ટન્સ વાયરમાંથી વિખેરીને વાહન ઉત્સર્જન માટે સરોગેટ તરીકે માપવામાં આવ્યા હતા. તેઓને જાણવા મળ્યું કે બે ઉમેરી રહ્યા છે મોટી ઇમારતોતેમના ડોમેનમાં ગ્રાઉન્ડ લેવલ પર સાંદ્રતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. હોયડીશ અને ચીયુએ શેરી-સ્તરના લાઇન સ્ત્રોત પર છોડેલા ટ્રેસર ગેસનો ઉપયોગ કરીને શેરી ખીણમાં પ્રવાહનો અભ્યાસ કર્યો. તેઓ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે પ્રવાહ પ્રવાહ અથવા સંવહન પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જે બહારના ક્રોસવિન્ડ ઘટક પર આધાર રાખે છે. તેઓએ જોયું કે શેરી ખીણમાં પ્રદૂષક મંદન અશાંતિ ફેલાવવાને બદલે ખીણમાંથી સરેરાશ હવાના પ્રવાહ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
વાતાવરણમાં હવાની હિલચાલનું કારણ શું છે? પવન શા માટે ફૂંકાય છે?
પવનનું કારણ સ્પષ્ટ રીતે સમજવા માટે, દરેકને યાદ રાખો પ્રખ્યાત ઘટના. જ્યારે શિયાળામાં તમે ગરમ ઓરડામાંથી શેરીમાં અથવા ઠંડા ઓરડામાં દરવાજો ખોલો છો, ત્યારે નીચેથી ઠંડી હવા ગરમ ઓરડામાં ધસી આવે છે. તે જ સમયે, ગરમ રૂમની હવા ઉપરથી છટકી જશે. આને ચકાસવું સરળ છે. મીણબત્તી અથવા મેચ પ્રગટાવો અને તેને નજીક મૂકો ખુલ્લો દરવાજો- પ્રથમ તળિયે, થ્રેશોલ્ડ પર અને પછી ટોચ પર (ફિગ. 1). તળિયે, મીણબત્તીની જ્યોત ઓરડામાં ઠંડી હવાના પ્રવાહ દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે વિચલિત થશે, અને ટોચ પર, તેનાથી વિપરીત, ઓરડામાંથી આવતી ગરમ હવાનો પ્રવાહ રૂમની બહાર મીણબત્તીની જ્યોતને વિચલિત કરશે.
પરોક્ષ સ્ત્રોતો માટે એક્સપોઝર સંભવિતતાની સમીક્ષા માટે પરિવહન અને વિખેરી સાથે સંકળાયેલા મૂલ્યાંકન માટેની પદ્ધતિઓની જરૂર છે, ઉદાહરણ તરીકે, ટ્રક સ્ટોપ, પાર્કિંગ લોટ શોપિંગ કેન્દ્રોઅને ક્રોસરોડ્સ. સામાન્ય રીતે, આ પૃથ્થકરણ માટે વાહનોની કતાર, નિષ્ક્રિય ઉત્સર્જન પરિબળો અને ઉત્સર્જન ઘનતા ભૂમિતિના વર્ણનના અંદાજની જરૂર છે. ત્યારબાદ ગૌસીયન લાઇન સ્ત્રોત અંદાજનો ઉપયોગ કરીને પરિવહન અને વિક્ષેપનો અંદાજ લગાવવામાં આવે છે. જો કે આવી પરિસ્થિતિઓમાં ટૂંકા ગાળાના એક્સપોઝરની સંભાવના અસ્તિત્વમાં છે, આ દૂષણોના પરિવહનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થોડા વ્યાપક ડેટા ઉપલબ્ધ છે.
આવું કેમ થાય છે?
અહીં શા માટે છે. જો તમે હવાના બે સરખા જથ્થા લો, પરંતુ અલગ રીતે ગરમ કરો, તો હવાનું ઠંડું પ્રમાણ હંમેશા વધુ ગાઢ અને તેથી ભારે હશે. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે હવા, તમામ શરીરની જેમ, વિસ્તરે છે, ઓછી ગાઢ અને હળવા બને છે. જ્યારે આપણે શેરીમાં દરવાજો ખોલીએ છીએ, ત્યારે બહારની ઠંડી અને ગીચ હવા ગરમ ઓરડામાં ધસી આવે છે, ઓછી ગીચ અને હળવી અંદરની હવાને ઉપર તરફ ધકેલે છે.
ગોળાકાર આઇસોબાર સાથેનો ઢાળ પવન
ઉદાહરણ તરીકે, ટ્રક ડ્રાઇવરો જ્યારે તેમની કેબમાં સૂતા હોય ત્યારે ડીઝલ એક્ઝોસ્ટમાંથી પ્રદૂષકોના લાંબા ગાળાના સંપર્કમાં આવી શકે તેવી શક્યતાને જોતાં, નિષ્ક્રિય વાહનોમાંથી પરિવહન અને વિખેરવાનો અભ્યાસ કરવો જોઈએ.
આમ, જટિલ શહેરી પરિસ્થિતિઓમાંથી પ્રદૂષકોના પરિવહન અને વિખેરવાના અભ્યાસો વિશ્વસનીય ડેટાના અભાવ અને દરેક પરિસ્થિતિની વિશિષ્ટતાથી પીડાય છે. શેરી ખીણ, ખાસ કરીને, કારણે ખાસ સમસ્યાઓ ઊભી થાય છે જટિલ પ્રકૃતિચોક્કસ ઇમારતની ભૂમિતિની તુલનામાં પવન વહે છે. કમ્પ્યુટર મોડેલિંગશહેરી શેરી ખીણમાં હવાના પ્રવાહની જરૂર પડશે વિગતવાર વર્ણનોગતિના સમીકરણો અને ખૂબ ખર્ચાળ હશે. ભૌતિક મોડેલિંગને રસના અભ્યાસ ક્ષેત્રને અનુરૂપ બનાવી શકાય છે અને ચોક્કસ વાતાવરણીય થર્મલ સ્ટ્રક્ચર્સનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે સંશોધિત કરી શકાય છે.
જેમ જેમ ભારે, બહારની હવા નીચેથી ઓરડામાં પ્રવેશે છે અને ફ્લોરની નજીક, નીચલા સ્તરોમાં રૂમમાં સ્થિત છે. ઠંડી ભારે હવા દ્વારા વિસ્થાપિત, ગરમ હવા વધે છે અને ઓરડામાંથી બહાર નીકળી જાય છે ટોચનો ભાગખુલ્લા દરવાજા.
આ ઉદાહરણ આપણને વાતાવરણમાં હવાની હિલચાલના કારણો સમજવા દેશે.
પૃથ્વી પર પડતી સૌર ગરમી મુખ્યત્વે તેની સપાટીને ગરમ કરે છે. વાતાવરણ સૌર થર્મલ ઉર્જાનો માત્ર એક નાનકડો હિસ્સો શોષી લે છે. વિશ્વની ગરમ સપાટી તેના સંપર્કમાં હવાના નીચલા સ્તરોને ગરમ કરે છે. હવાના ગરમ સ્તરો ઠંડા લોકો સાથે ભળે છે અને તેમને તેમની ગરમી આપે છે; આ રીતે હવા ગરમ થાય છે.
જો કે આ અભિગમ ખૂબ ખર્ચાળ પણ છે, તે શહેરી આંતરછેદ પર સંભવિત અથવા હાલના પ્રદૂષણના હોટસ્પોટ્સનું મૂલ્યાંકન કરવાનો વાજબી માર્ગ છે. શેરી ખીણ અને પાર્કિંગ સ્ટ્રક્ચર્સમાં પ્રદૂષકોનું પરિવહન અને ફેલાવો એટલો ચલ છે કે સામાન્યીકરણો ઉપયોગી થવાની શક્યતા નથી. તેમ છતાં, શ્રેષ્ઠ વ્યાખ્યાઆવા પ્રદૂષકોનું પરિવહન અને વિખેરવું મુશ્કેલ પરિસ્થિતિઓઉચ્ચ અગ્રતા ધરાવે છે. ટ્રેસરનો ઉપયોગ કરીને આ સમસ્યાનો અભ્યાસ કરવાની અને પર્યાવરણને અનુકૂળ અને સરળતાથી માપી શકાય તેવા સૂચકાંકો વિકસાવવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.
આમ, પૃથ્વીની સપાટી સૂર્ય દ્વારા જેટલી વધુ ગરમ થાય છે, તેટલી તેની ઉપર પડેલી હવા પણ ગરમ થાય છે.
પરંતુ પૃથ્વીની સપાટી સૂર્ય દ્વારા કેવી રીતે ગરમ થાય છે? દૂરથી જ. આ મુખ્યત્વે એ હકીકતને કારણે છે કે માં અલગ સમયવર્ષો અને અલગ અલગ આબોહવા વિસ્તારો.
IN આદર્શ રીતેસૂચક સેમ્પલિંગ સિસ્ટમ પોર્ટેબલ અને ઉપયોગમાં લેવાશે રિમોટ સેન્સિંગ. માં ખીણ દ્વારા ટ્રેક કરી શકાય તેવા ટ્રેસરનું પ્રકાશન વિવિધ શરતો, એક નવું બનાવશે ઉપયોગી માહિતી, જેનો ઉપયોગ પ્રવાહ સામાન્યીકરણની માન્યતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થઈ શકે છે. પોર્ટેબલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ ફ્લો જનરલાઈઝેશનમાંથી ઈન્ટરસાઈટ વિચલનોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે બહુવિધ સાઇટ્સ પર થઈ શકે છે.
આ પ્રોગ્રામ માટેની સાઇટ્સમાં શહેરી ખીણ, પાર્કિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ અને અન્ય જટિલ વાતાવરણનો સમાવેશ થવો જોઈએ, જેમ કે જ્યાં રોડવે સાઉન્ડ બેરિયર્સ અને પાકા રોડ કટ હવાની ગતિને અસર કરે છે. એકસાથે ટ્રેસીંગ ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે ખાસ ધ્યાનવિવિધ વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ સાથે ઘણાં વિવિધ જટિલ સ્થાપનોના ઓછા ખર્ચે સિમ્યુલેશનની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા પવન ટનલ સુવિધાઓમાં સુધારો કરવા પર ધ્યાન આપવું જોઈએ. દરેક શહેરી સ્થાપનની વિશિષ્ટતાને જોતાં, ભૌતિક મોડેલિંગ જટિલ સપાટીના પ્રવાહને કારણે સંભવિત પ્રદૂષક હોટસ્પોટ્સને ઓળખવાની શ્રેષ્ઠ આશા રાખી શકે છે.
પૃથ્વી પર, સૂર્ય ક્ષિતિજની ઉપર જુદી જુદી રીતે ઉગે છે. સૂર્ય ક્ષિતિજની ઉપર જેટલો ઊંચો છે, તેટલી વધુ સૌર ગરમી પૃથ્વીની સપાટીના સમાન વિસ્તાર પર પડે છે (ફિગ. 2).
માટે આભાર ગોળાકાર આકારવિષુવવૃત્ત પર અને વિષુવવૃત્તની નજીક, સૂર્યના કિરણો મધ્યાહન સમયે લગભગ ઊભી રીતે પડે છે. સમશીતોષ્ણ દેશોમાં સૂર્યના કિરણોપૃથ્વીની સપાટી પર વધુ હોલો પડવું. અને ધ્રુવીય દેશોમાં અને ધ્રુવો પર સૂર્યના કિરણો ફક્ત આજુબાજુ સરકતા હોય તેવું લાગે છે પૃથ્વીની સપાટી- સૂર્ય ક્ષિતિજથી પ્રમાણમાં નીચો ઉગે છે. તદુપરાંત, શિયાળામાં સૂર્ય ક્ષિતિજની ઉપર બિલકુલ દેખાતો નથી: ત્યાં લાંબી ધ્રુવીય રાત્રિ હોય છે.
શહેરી પરિવહન અને વિક્ષેપ
ફાયદો ભૌતિક મોડેલિંગતે નક્કી કરવું શક્ય છે શારીરિક ફેરફારોસેટિંગ્સમાં જે પ્રદૂષકોના માનવ સંપર્કમાં ઘટાડો કરશે. શહેરી પરિવહન મોડેલિંગ અને તેની સાથે સંકળાયેલા પ્રદૂષકોનું વિક્ષેપ વાહનો, સપાટી પર કલાકદીઠ માપન અને બે કલાકના માપન સિવાયના પવન અવલોકનોના અભાવ દ્વારા મર્યાદિત છે ઉપરનું વાતાવરણ. સામાન્ય રીતે, શહેરી વિસ્તાર પરના હવાના પ્રવાહને સપાટીના પવનના માપ દ્વારા ખરાબ રીતે વર્ણવવામાં આવે છે, અને આશરે 400 કિમીના અંતરે સ્થિત સ્ટેશનો પર ઉપલા હવાના અવલોકનો કરવામાં આવે છે.
આ જ કારણસર સમગ્ર દિવસ દરમિયાન પૃથ્વીની સપાટીનું તાપમાન બદલાતું રહે છે. દિવસ દરમિયાન, જ્યારે સૂર્ય આકાશમાં ઊંચો હોય છે, ત્યારે પૃથ્વીની સપાટી સૌથી વધુ ગરમ થાય છે, સાંજે, જ્યારે સૂર્ય ક્ષિતિજની નીચે જાય છે, ત્યારે પૃથ્વી ઠંડી થવા લાગે છે, અને રાત્રે અને સવારે તેનું તાપમાન પણ નીચે જાય છે. નીચેનું.
સમગ્ર શહેરી વિસ્તારોમાં પ્રદૂષકોનું પરિવહન પ્રાદેશિક ધોરણે પવન પર આંશિક રીતે આધાર રાખે છે. પ્રાદેશિક પવનો જોરદાર હોય ત્યારે પણ, સપાટીના સંપર્કમાં આવતાં સપાટીનો પ્રવાહ બદલાય છે. જ્યારે પ્રાદેશિક પ્રવાહ હળવો હોય છે, ત્યારે સપાટીના પ્રવાહમાં સામાન્ય રીતે વિજાતીય સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા ફેરફાર કરવામાં આવે છે, ભૌતિક અને થર્મલ બંને. શહેરી વાહનવ્યવહાર માટે રુચિ ધરાવતા પવનના પ્રવાહમાં અવરોધો તે છે જે ઇમારતની ઊંચાઈથી ઉપર આવે છે.
ગુડિન એટ અલ.એ લોસ એન્જલસ બેસિનમાં ત્રિ-પરિમાણીય પવનના પ્રવાહનું નિરપેક્ષપણે વર્ણન કરવા માટે હવામાનશાસ્ત્રના માપના ગાઢ નેટવર્કનો ઉપયોગ કર્યો. તેમના મૂલ્યાંકનમાં સ્થાનિક ભૂપ્રદેશ પદ્ધતિ અને સુસંગત ઉકેલોસંપૂર્ણ ક્ષેત્રમાં વિસંગતતા ઘટાડવા માટે વિચલન સમીકરણો.
ચોખા. 3. આકાશમાં સૂર્યનો માર્ગ: ટોચ પર - આર્કટિક વર્તુળની બહાર, મધ્યમાં - સમશીતોષ્ણ દેશોમાં અને તળિયે - વિષુવવૃત્ત પર
વધુમાં, પૃથ્વીની સપાટીની અસમાન ગરમી એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે સપાટીના વિવિધ વિસ્તારો સૂર્ય દ્વારા ગરમ થાય છે અને અલગ રીતે ઠંડુ થાય છે. ખાસ મહત્વ એ છે કે પાણી અને જમીનની અલગ રીતે ગરમી અને ઠંડક કરવાની ક્ષમતા.
શહેરી વિસ્તારોમાં પ્રદૂષકોના પરિવહનનું વર્ણન પણ પ્રક્ષેપણ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. લુહરમેને લોસ એન્જલસ બેસિન દ્વારા પરિવહન માર્ગની ગણતરી કરવા માટે પવનની દિશા અને ગતિના જમીન આધારિત અવલોકનોનો ઉપયોગ કર્યો. સપાટી પર અવલોકનક્ષમ પવનની ગેરહાજરી ગણતરી કરેલ હવાના માર્ગમાં નોંધપાત્ર ભૂલો તરફ દોરી શકે છે. લિયુ અને સીનફેલ્ડે વિન્ડ શીયર અને હોરિઝોન્ટલ ડિસ્પરઝનની અસરો દ્વારા શહેર-સ્કેલ ટ્રેજેક્ટરી ગણતરીઓ પર લાદવામાં આવેલી અનિશ્ચિતતાનું મૂલ્યાંકન કર્યું. ચાંગ અને નોર્બેકને જાણવા મળ્યું કે સ્ત્રોત ઇનપુટ અંદાજ માર્ગમાં પવનના દબાણમાં સુધારાને સામેલ કરવાથી ફોટોકેમિકલ મોડલની આગાહીઓમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે કારણ કે પ્રદૂષક ઉત્સર્જન સ્ત્રોતો વિજાતીય હતા.
કરતાં વધુ ઝડપથી જમીન ગરમ થાય છે સખત તાપમાન, પરંતુ તે ઝડપથી ઠંડુ થાય છે. પાણી (ખાસ કરીને સમુદ્રો અને મહાસાગરોમાં), સતત મિશ્રણને કારણે, ખૂબ જ ધીમે ધીમે ગરમ થાય છે, પરંતુ તે જમીન કરતાં વધુ સમય સુધી તેની ગરમી જાળવી રાખે છે. આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે પાણી અને જમીનની ગરમીની ક્ષમતા અલગ છે (ગરમી ક્ષમતા એ શરીરને એક ડિગ્રી દ્વારા ગરમ કરવા માટે જરૂરી ગરમીનું પ્રમાણ છે).
ટ્રેસર્સ અને ટેટ્રોન સાથેના અસંખ્ય પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, હવાના પાર્સલની ગતિ ઊંચાઈના આધારે નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે. ન્યૂયોર્ક મેટ્રોપોલિટન વિસ્તાર પર અપેક્ષિત પવન ક્ષેત્રનું વર્ણન કરવા માટે બોર્નસ્ટીને હાઇડ્રોડાયનેમિક મોડલનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેમ છતાં તેમના પરિણામો શહેરી હવાની ગુણવત્તા પર લાગુ કરવામાં આવ્યા નથી, તેઓ ડેટા-સ્પર્ર્સ વિસ્તારો માટે વાજબી વિકલ્પ પૂરો પાડે છે જ્યાં ઉદ્દેશ્ય વિશ્લેષણ પદ્ધતિઓ પર્યાપ્ત નથી.
કીન એટ અલ એ શિકાગો વિસ્તારમાં લેક બ્રિઝ પરિભ્રમણ સાથે સંકળાયેલ ત્રિ-પરિમાણીય પ્રવાહ ક્ષેત્રોનું નિદાન કર્યું. તેઓ તળાવ પર વહન કરાયેલા પ્રદૂષકોના સરોવર પવનોના પરિભ્રમણ દ્વારા, પરત આવવાની સંભવિતતા દર્શાવવામાં સક્ષમ હતા. વર્ટિકલ પરિભ્રમણ, જેમ કે તળાવ અથવા દરિયાઈ પવન સાથે સંકળાયેલા, સામાન્ય રીતે સ્થિર અવકાશી પ્રક્ષેપણ પદ્ધતિઓ દ્વારા નિદાન કરવામાં આવશે નહીં. હાઇડ્રોડાયનેમિક મોડલ્સના વિકાસથી શહેરી વિસ્તારોમાં જટિલ 3D પવન ક્ષેત્રોને સમજવામાં મદદ મળી છે.
સૂર્યના કિરણો હેઠળ જમીનના વિવિધ વિસ્તારો પણ અલગ-અલગ રીતે ગરમ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાળી ખુલ્લી જમીન લીલા ક્ષેત્ર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ગરમ થાય છે. રેતી અને પથ્થર સૂર્ય દ્વારા ખૂબ જ ગરમ થાય છે, જંગલો અને ઘાસ ખૂબ ઓછા ગરમ થાય છે.
પૃથ્વીના વિવિધ વિસ્તારોની સૂર્યના કિરણો હેઠળ અલગ-અલગ રીતે ગરમ થવાની ક્ષમતા પણ સપાટી પરના કિરણોની ઘટનાનો કયો અંશ સપાટી દ્વારા શોષાય છે અને શું પ્રતિબિંબિત થાય છે તેના પર આધાર રાખે છે. વિવિધ સંસ્થાઓવિવિધ પ્રતિબિંબિતતા ધરાવે છે. તેથી, બરફ માત્ર 15 ટકા શોષી લે છે સૌર ઊર્જા, રેતી - 70 ટકા, અને પાણી માત્ર 5 ટકા પ્રતિબિંબિત કરે છે અને 95 (ફિગ. 4) ગ્રહણ કરે છે.
વિશ્વના અલગ-અલગ રીતે ગરમ થયેલા ભાગો હવાને અલગ રીતે ગરમ કરે છે. વિવિધ સ્થળોએ હવા દ્વારા પ્રાપ્ત થતી ગરમીનું પ્રમાણ કેટલું અલગ છે તે આ ઉદાહરણ પરથી જોઈ શકાય છે. રણમાં, રણના સમાન અક્ષાંશ પર સ્થિત સમુદ્રના પાણીમાંથી હવા મેળવે છે તેના કરતા ગરમ રેતીમાંથી હવા 130 ગણી વધુ ગરમી મેળવે છે.
પરંતુ અલગ રીતે ગરમ હવામાં, પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, વિવિધ ઘનતા ધરાવે છે. આ વિવિધ સ્થળોએ વિવિધ વાતાવરણીય દબાણ બનાવે છે: જ્યાં હવા ઓછી ગરમ હોય છે અને તેથી, વધુ ગાઢ હોય છે, વાતાવરણીય દબાણ વધારે હોય છે; તેનાથી વિપરીત, જ્યાં હવા વધુ ગરમ હોય છે અને તેથી વધુ દુર્લભ હોય છે, ત્યાં હવાનું દબાણ ઓછું હોય છે.
અને હવા વધુ છે ઉચ્ચ દબાણહંમેશા જ્યાં નીચા વાતાવરણીય દબાણ હોય ત્યાં જવાનું વલણ ધરાવે છે, જેમ પાણી હંમેશા ઊંચા સ્તરેથી નીચા સ્તરે વહે છે. આ રીતે પ્રકૃતિમાં પવન ઉત્પન્ન થાય છે.
હવાની સતત હિલચાલ વાતાવરણમાં તાપમાન અને દબાણમાં તફાવત બનાવે છે, જે સૂર્ય દ્વારા વિશ્વની અસમાન ગરમી સાથે સંકળાયેલ છે.
આમ, પ્રકૃતિમાં પવન સૂર્યના કિરણોની ઉર્જામાંથી ઉત્પન્ન થાય છે.
આકૃતિ 5 માં આપણે મુખ્ય હવાના પ્રવાહોની એક સરળ રેખાકૃતિ બતાવીએ છીએ. જેમ કે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે, તેના સરળ સ્વરૂપમાં પણ, પૃથ્વી પર હવાના સમૂહની હિલચાલ એ એક જટિલ ચિત્ર છે.
વિષુવવૃત્ત પર, સપાટીની મજબૂત ગરમીને કારણે, હવાનું સતત ઓછું દબાણ રહે છે. હવાના પ્રવાહો અહીં ઉત્તર અને દક્ષિણ તરફથી વહે છે અને સતત પવન - વેપાર પવનો બનાવે છે. આ પવનો પૃથ્વીના પરિભ્રમણ દ્વારા વિચલિત થાય છે. ઉત્તર ગોળાર્ધમાં, જો તમે વેપાર પવન જે દિશામાં ફૂંકાય છે તે દિશામાં જુઓ, તો પવન જમણી તરફ, દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં - ડાબી તરફ ભટકાય છે. આ વિસ્તારોમાં 3-7 કિલોમીટરની ઊંચાઈએ, વેપાર વિરોધી પવન ફૂંકાય છે - વિપરીત દિશામાં પવન. વિષુવવૃત્તની નજીક એક શાંત ક્ષેત્ર છે.
જેમ જેમ તેઓ વિષુવવૃત્તથી દૂર જાય છે તેમ તેમ, વિરોધી પવનો તેમની દિશાથી ધ્રુવો તરફ વધુને વધુ વિચલિત થાય છે.
આશરે 30 ડિગ્રી અક્ષાંશ પર, વિષુવવૃત્તની બંને બાજુઓ પર શાંત પટ્ટાઓ જોવા મળે છે; આ વિસ્તારોમાં, વિષુવવૃત્ત (વેપાર વિરોધી પવન) માંથી વહેતા હવાના જથ્થા નીચે ઉતરે છે અને ઉચ્ચ દબાણનો વિસ્તાર બનાવે છે. આ તે છે જ્યાં વેપાર પવન ઉદ્દભવે છે.
અહીંથી નીચેથી ધ્રુવો તરફ પવન ફૂંકાય છે. આ પવનો પશ્ચિમ તરફ પ્રબળ છે; વેપાર પવનની તુલનામાં, તેઓ વધુ ચલ છે.
જૂના ખલાસીઓ 30 થી 60 ડિગ્રી વચ્ચેના વિસ્તારોને "પશ્ચિમીય વાવાઝોડા"ના વિસ્તારો કહે છે.
30 ડિગ્રી અક્ષાંશની આસપાસના શાંત બેન્ડને ક્યારેક ઘોડા અક્ષાંશ કહેવામાં આવે છે. સ્વચ્છ હવામાન અને ઉચ્ચ વાતાવરણીય દબાણ અહીં પ્રવર્તે છે. ખલાસીઓ ગયા ત્યારથી આ વિચિત્ર નામ સાચવવામાં આવ્યું છે સઢવાળી વહાણો, અને માત્ર બર્મુડાની આસપાસના વિસ્તાર માટે લાગુ. ઘણા જહાજો યુરોપથી વેસ્ટ ઈન્ડિઝમાં ઘોડાઓનું પરિવહન કરતા હતા. શાંતિના સમયગાળામાં પોતાને શોધતા, સેઇલબોટ્સ ખસેડવાની ક્ષમતા ગુમાવી બેસે છે. ઘણીવાર, ખલાસીઓ પોતાને મુશ્કેલ પરિસ્થિતિઓમાં જોવા મળે છે. પાણીનો પુરવઠો ખાલી થઈ ગયો હતો, અને ઘોડાઓ સૌથી પહેલા તરસથી મૃત્યુ પામ્યા હતા. ઘોડાઓના મૃતદેહોને ઉપરથી ફેંકી દેવામાં આવ્યાં હતાં.
ધ્રુવો પરથી ફૂંકાતા પવનને ઘણી વખત ધ્રુવીય પૂર્વીય કહેવામાં આવે છે (જુઓ આકૃતિ 5).
ચોખા. 5. મુખ્ય હવા પ્રવાહોની સરળ રેખાકૃતિ
પૃથ્વી પરના મુખ્ય હવાના પ્રવાહોનું આપણે જે ચિત્ર વર્ણવ્યું છે તે પાણી અને જમીનની અસમાન ગરમીને કારણે ઉદ્ભવતા સતત પવનોથી વધુ જટિલ છે.
અમે પહેલેથી જ કહ્યું છે કે જમીન પાણી કરતાં વધુ ઝડપથી ગરમ થાય છે અને ઠંડુ થાય છે. આનો આભાર, દિવસ દરમિયાન જમીન રાત્રે પાણી કરતાં વધુ ગરમ થાય છે, તેનાથી વિપરીત, પાણી જમીન કરતાં વધુ ધીમેથી ઠંડુ થાય છે.
તેથી, દિવસ દરમિયાન જમીન ઉપરની હવા વધુ ગરમ થાય છે; ગરમ હવા વધે છે અને ત્યાં વાતાવરણીય દબાણ વધે છે. હવાના પ્રવાહો (આશરે 1 કિમીની ઊંચાઈએ) પાણી તરફ અને ઉપર તરફ ધસી આવે છે પાણીની સપાટીવધેલા વાતાવરણીય દબાણની સ્થાપના થાય છે. આના પરિણામે, એક તાજો પવન - એક પવન - નીચે પાણીમાંથી ફૂંકાવા લાગે છે (ફિગ. 6).
ચોખા. 6. દિવસ પવનની પેટર્ન
પણ પછી રાત આવે છે. જમીન ઝડપથી ઠંડુ થાય છે; તેની બાજુની હવા પણ ઠંડી થાય છે. ઠંડી હવા, ઘનીકરણ, સિંક. ઉપલા સ્તરોમાં તેનું દબાણ ઘટે છે. તે જ સમયે, પાણી રહે છે ઘણા સમય સુધીગરમ અને તેની ઉપરની હવાને ગરમ કરે છે. એવી ગણતરી કરવામાં આવે છે કે 1 ક્યુબિક મીટર દરિયાના પાણીને એક ડિગ્રી દ્વારા ઠંડું કરવાથી ગરમીનો જથ્થો ઉત્પન્ન થાય છે જે 3 હજારથી વધુને એક ડિગ્રી દ્વારા ગરમ કરવા માટે પૂરતી છે. ઘન મીટરહવા જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે હવા ઉપરની તરફ વધે છે અને ત્યાં વાતાવરણીય દબાણ વધે છે. પરિણામે, તટવર્તી પવન ઉપરથી ફૂંકાવા લાગે છે, અને નીચે મુખ્ય ભૂમિ પવન જમીનથી પાણી તરફ ફૂંકાય છે (ફિગ. 7).
ચોખા. 7. નાઇટ બ્રિઝ પેટર્ન
આવા દરિયાકાંઠાના પવનો મોટા સરોવરો અથવા સમુદ્રના કિનારે રહેતા દરેક માટે જાણીતા છે. જાણીતા છે, ઉદાહરણ તરીકે, કાળો, એઝોવ અને કેસ્પિયન સમુદ્ર પરની પવનની લહેરો છે; હા, સુખુમીમાં પવનની લહેરો છે આખું વર્ષ. સેવાન, ઇસિક-કુલ, વનગા અને અન્ય જેવા મોટા સરોવરો પર પણ પવન ફૂંકાય છે. મોટી નદીઓના કિનારે પવનો પણ જોવા મળે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સારાટોવ નજીક વોલ્ગા પર, તેની ઉંચી જમણી કાંઠે.
પવનો દૂર મુસાફરી કરતા નથી. આ સંપૂર્ણપણે સ્થાનિક પવનો છે. સમુદ્ર અને મહાસાગરોના દરિયાકાંઠાના વિસ્તારોમાં પાણી અને જમીનની અસમાન ગરમી પવનની જેમ પવન બનાવે છે. આ કહેવાતા ચોમાસા છે.
ચોમાસું મોસમી પવનો છે; તેઓ અડધા વર્ષને એક દિશામાં, અડધુ વર્ષ બીજી દિશામાં ફૂંકાય છે. તેઓ શિયાળામાં સમુદ્ર અને ખંડોની વિવિધ ગરમી અને ઠંડકને કારણે ફૂંકાય છે ઉનાળાનો સમય. ઉનાળામાં, મુખ્ય ભૂમિ પરની હવા સમુદ્ર કરતાં વધુ ગરમ થાય છે. તેનાથી વિપરિત, શિયાળામાં સમુદ્ર (મહાસાગર) ઉપરની હવા મુખ્ય ભૂમિની ઉપરની હવા કરતાં વધુ ગરમ હોય છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે ઉનાળામાં ખંડો વધુ ગરમ થાય છે, અને શિયાળામાં તેઓ પાણી કરતાં વધુ ઠંડુ થાય છે, જ્યારે સમુદ્ર, ઉનાળામાં ઠંડો, શિયાળામાં જમીન કરતાં વધુ ગરમ બને છે.
પાણીની મોટી ઉષ્મા ક્ષમતા સમુદ્રને ઉનાળાથી ગરમીના વિશાળ ભંડારને સંગ્રહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.
આમ, ઉનાળામાં, ખંડો વાતાવરણને ગરમ કરવા લાગે છે, અને સમુદ્રો અને મહાસાગરો તેને ઠંડુ કરે છે. શિયાળામાં, પરિસ્થિતિ બદલાય છે: સમુદ્ર "વાતાવરણીય સ્ટોવ" બની જાય છે, અને ખંડો "રેફ્રિજરેટર્સ" બની જાય છે.
આ કારણોસર ચોમાસું ફૂંકાય છે; શિયાળામાં - જમીનથી સમુદ્ર સુધી, અને ઉનાળામાં સમુદ્રથી મુખ્ય ભૂમિ સુધી.
આર્કટિક મહાસાગરના કિનારા પર પણ તમામ આબોહવા ઝોનમાં ચોમાસું જોવા મળે છે. પૃથ્વીના પરિભ્રમણને કારણે ચોમાસાની દિશા પણ પ્રભાવિત થાય છે. ભારતમાં ચોમાસુ સૌથી વધુ જોવા મળે છે.
છેલ્લે, માટે સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓહવાના પ્રવાહો, વાતાવરણીય વમળો - ચક્રવાત વિશે કહેવું જરૂરી છે.
હવાના પ્રવાહો કે જેના વિશે આપણે ઉપર વાત કરી છે તે વાતાવરણમાં હવાના પ્રચંડ જથ્થાની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ છે - હવાના લોકો. હવાના જથ્થાને સામાન્ય રીતે હવાના આવા જથ્થા કહેવામાં આવે છે જે તેમના ચોક્કસ ગુણધર્મોને અમુક સમય માટે જાળવી રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આર્ક્ટિકમાંથી આવતો હવાનો સમૂહ તેની સાથે વહન કરે છે નીચા તાપમાનઅને શુષ્ક, સ્વચ્છ હવા.
બે અલગ-અલગ હવાના સમૂહ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને ફ્રન્ટ કહેવામાં આવે છે. આગળના ભાગની બંને બાજુએ હવાના તાપમાન, પવનની ગતિ વગેરેમાં ઘણી વાર તીવ્ર ભિન્નતા હોય છે. તેથી, જ્યારે કોઈ આગળનો ભાગ કોઈ સ્થળ ઉપરથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે વિસ્તારનું હવામાન સામાન્ય રીતે નાટકીય રીતે બદલાય છે.
જ્યારે બે સંલગ્ન હવા જનતા ધરાવે છે વિવિધ તાપમાન(અને તેથી વિવિધ હવાની ઘનતા), સાથે ખસેડો વિવિધ ઝડપે, અથવા જ્યારે તેઓ હવાના જથ્થાની સીમાની સપાટી પર આગળની બાજુએ (ઉપરની આકૃતિ 8) એકબીજાની સાપેક્ષે આગળ વધે છે, ત્યારે ગરમ અને ઠંડી હવાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે, એક તરંગ વિક્ષેપ ઉભો થાય છે - એક પ્રકારનું હવા તરંગ રચાય છે. આગળનું. આ કિસ્સામાં, ઠંડી હવા ગરમ હવાની નીચે વહે છે, અને ગરમ હવા, બદલામાં, ઠંડી હવાને પાછળ ધકેલવાનું શરૂ કરે છે. હવાના પ્રવાહો ઘૂમવા માંડે છે. આગળના ભાગમાં તરંગની વિક્ષેપ વધે છે, બે હવાના સમૂહ વચ્ચેનો ઇન્ટરફેસ વધુ અને વધુ તીવ્રપણે વળે છે: આ રીતે હવાની વધુને વધુ મજબૂત વમળ ચળવળ - એક ચક્રવાત - ધીમે ધીમે ઉદ્ભવે છે (જુઓ આકૃતિ 8).
ફિગ.8. ચક્રવાતની રચના અને વિકાસની યોજના
ત્યાં ત્રણ મુખ્ય મોરચા છે જ્યાં ચક્રવાત થાય છે: આર્ક્ટિક, ધ્રુવીય અને ઉષ્ણકટિબંધીય. આર્કટિક ફ્રન્ટ એ આર્ક્ટિક અને ધ્રુવીય હવા વચ્ચે વિભાજક રેખા છે ( ઉત્તરીય અક્ષાંશો). ધ્રુવીય આગળનો ભાગ ધ્રુવીય અને ઉષ્ણકટિબંધીય હવા (સમશીતોષ્ણ અક્ષાંશો) ને અલગ કરે છે. ઉષ્ણકટિબંધીય આગળનો ભાગ એ ઉષ્ણકટિબંધીય અને વિષુવવૃત્તીય હવા (દક્ષિણ અક્ષાંશો) વચ્ચેની વિભાજન રેખા છે.
ચક્રવાતમાં વાતાવરણીય દબાણ તેના કેન્દ્ર તરફ ઘટે છે. ચક્રવાતના કેન્દ્રમાં હવાનું દબાણ સૌથી ઓછું છે. જો ચક્રવાત વિકાસશીલ હોય તેવા વિસ્તારના નકશા પર, સમાન દબાણવાળા તમામ બિંદુઓ રેખાઓ દ્વારા જોડાયેલા હોય - ઉદાહરણ તરીકે, એક રેખા 990 મિલિબાર્સના દબાણ સાથે તમામ બિંદુઓને જોડશે, બીજી - 995 મિલિબારના દબાણ સાથે, વગેરે. - પછી તે તારણ આપે છે કે ચક્રવાત વિસ્તારોમાં આવી તમામ રેખાઓ બંધ વક્ર રેખાઓ હશે (ફિગ. 9). આવી રેખાઓને આઇસોબાર્સ કહેવામાં આવે છે. આ વિસ્તારની મધ્યમાં સ્થિત આઇસોબાર સૌથી ઓછા દબાણવાળા બિંદુઓને જોડશે.
ચક્રવાતમાં આ દબાણ વિતરણ માટે આભાર, પવન તેમાં ધારથી કેન્દ્ર તરફ ફૂંકાય છે, જેથી પવનનું વર્તુળ રચાય છે, જે ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફૂંકાય છે.
ચોખા. 9. હવામાન નકશા પર આઇસોબાર્સ
ચક્રવાત વાતાવરણમાં ફરે છે; તે તેની સાથે લાવે છે અચાનક ફેરફારપવનની દિશા અને ગતિ. ચક્રવાતની સરેરાશ ઝડપ 25-40 કિલોમીટર પ્રતિ કલાક છે.
ચક્રવાત ઉપરાંત, એટલે કે, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઓછા દબાણવાળા વિસ્તારો, ઓછા દબાણવાળા વિસ્તારો પણ વાતાવરણમાં દેખાય છે. હાઈ બ્લડ પ્રેશર- એન્ટિસાયક્લોન્સ. અહીં હવાનું દબાણ કેન્દ્ર તરફ વધે છે.
ચક્રવાત અને એન્ટિસાયક્લોન્સ ઘણીવાર ખૂબ મોટા વિસ્તારોને આવરી લે છે, જે હજારો કિલોમીટર સુધી વિસ્તરે છે. તેથી, આ વાતાવરણીય વિક્ષેપ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે સામાન્ય પરિભ્રમણવાતાવરણમાં હવા, તેને વધુ જટિલ બનાવે છે. સમશીતોષ્ણ અક્ષાંશોમાં વિવિધ પવનોની ઘટના અને ફેરફાર મુખ્યત્વે ચક્રવાત અને એન્ટિસાયક્લોન્સની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલા છે.
એકદમ મજબુત હરિકેન પવનઉપર, ઉષ્ણકટિબંધીય મોરચે ઉદ્દભવતા ચક્રવાત વિક્ષેપમાં ઉદ્ભવે છે દક્ષિણ સમુદ્રો. આ ચક્રવાતોને ઉષ્ણકટિબંધીય કહેવામાં આવે છે.
પવન, એટલે કે, પૃથ્વીની સપાટીની તુલનામાં હવાની હિલચાલ, અસમાનતાને કારણે ઊભી થાય છે વાતાવરણ નુ દબાણવી વિવિધ બિંદુઓવાતાવરણ દબાણ ઊભી અને આડી રીતે બદલાતું હોવાથી, હવા સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ખૂણા પર પૃથ્વીની સપાટી પર ફરે છે. પણ આ ખૂણો બહુ નાનો છે. એ કારણે, પવન દ્વારામોટે ભાગે , ધ્યાનમાં લો આડી ચળવળહવા, એટલે કે, તેઓ આ ચળવળના ફક્ત આડા ઘટકને ધ્યાનમાં લે છે. આનું કારણ એ છે કે પવનનો વર્ટિકલ ઘટક સામાન્ય રીતે આડા ઘટક કરતા ઘણો નાનો હોય છે અને જો હવાને ટેકરીઓના ઢોળાવ પરથી નીચે આવવા અથવા વહી જવાની ફરજ પાડવામાં આવે તો તે મજબૂત સંવહન દરમિયાન અથવા ઓરોગ્રાફિક અવરોધોની હાજરીમાં જ ધ્યાનપાત્ર બને છે.
એર માસ એ ઉષ્ણકટિબંધીય હવાનો મોટો જથ્થો છે, જેનો વિસ્તાર ખંડો અને મહાસાગરોના વિસ્તાર સાથે સુસંગત છે, જેમાં ચોક્કસ ભૌતિક ગુણધર્મોઅને જે હવામાનશાસ્ત્રની માત્રામાં નાના આડા ફેરફારો અને એકદમ સમાન હવામાન પરિસ્થિતિઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
પવન માળખું
હવાના પ્રવાહની એકંદર હિલચાલ પવનની ગતિ અને દિશા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પૃથ્વીની સપાટી સાથેના ઘર્ષણને કારણે તેમજ તેની અસમાન ગરમીને કારણે ફરતી હવામાં, અશાંતિ હંમેશા થાય છે. તેથી, અવકાશમાં દરેક બિંદુએ પવનની ગતિ અને દિશા બંનેમાં ઝડપી ફેરફારો થાય છે. આ પ્રકારની હવાની હિલચાલને હવાની ગસ્ટીનેસ કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, પવનની ગતિ દ્વારા અમારો અર્થ સ્મૂધ સ્પીડ થાય છે, એટલે કે, એક અથવા બીજા ટૂંકા ગાળાની સરેરાશ ઝડપ જે દરમિયાન તે માપવામાં આવે છે. હવાના વ્યક્તિગત જથ્થાની વાસ્તવિક ગતિ, જે સમય સાથે ઝડપથી બદલાય છે, તેને તાત્કાલિક કહેવામાં આવે છે.
ઉચ્ચ ખરબચડાતાવાળા વિસ્તારો પર ચપળતા વધે છે: ખરબચડી ભૂપ્રદેશ પર, વ્યક્તિગત ટેકરીઓ પર, જંગલો, જે આવા વિસ્તારોમાં વધેલી અશાંતિ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. પ્રમાણમાં વધુ સમાન પ્રવાહહવા, ગસ્ટ્સ વિના, વ્યુત્ક્રમોમાં નોંધવામાં આવે છે. તે જ સમયે, પવનની ગસ્ટિનેસમાં વધારો વારંવાર વ્યુત્ક્રમ સ્તર હેઠળ જોવા મળે છે.
પવન પર અવરોધોનો પ્રભાવ
1. પવનના માર્ગમાં જે અવરોધ ઊભો થાય છે તે પવનના ક્ષેત્રને બદલી નાખે છે. અવરોધો મોટા પાયે હોઈ શકે છે, જેમ કે પર્વતમાળાઓ, અને નાના પાયે, જેમ કે ઘરો, વૃક્ષો, વન રેખાઓ. હવાના જથ્થા કાં તો બાજુઓ પરના અવરોધની આસપાસ જાય છે, અથવા ઉપરથી તેને ફેરવે છે. વધુ વખત, આડી પ્રવાહ થાય છે. જેટલો સરળ પ્રવાહ થાય છે, તેટલું વધુ અસ્થિર હવાનું સ્તરીકરણ, એટલે કે, વાતાવરણમાં વર્ટિકલ ટેમ્પરેચર ગ્રેડિયન્ટ વધારે છે. અવરોધો પર હવાનો પ્રવાહ ખૂબ તરફ દોરી જાય છે મહત્વપૂર્ણ પરિણામો, ઉપરની તરફની હવાની હિલચાલ સાથે પર્વતના પવન તરફના ઢોળાવ પર વાદળો અને વરસાદમાં વધારો અને તેનાથી વિપરિત, નીચે તરફની હિલચાલ સાથે લીવર્ડ ઢોળાવ પર વાદળોનું વિખેરવું.
અવરોધની આસપાસ વહેતા, તેની સામેનો પવન નબળો પડે છે, પરંતુ બાજુઓ પર તે તીવ્ર બને છે, ખાસ કરીને અવરોધોના અંદાજોની નજીક (ઘરોના ખૂણાઓ, કેપ્સ) દરિયાકિનારો). અવરોધની પાછળ, પવનની ગતિ ઓછી થાય છે, અને ત્યાં પવનની છાયા બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે બે વચ્ચે ફરતા હોય ત્યારે પવન ખૂબ જ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે પર્વતમાળાઓ. જેમ જેમ હવાનો પ્રવાહ આગળ વધે છે તેમ, તેનો ક્રોસ સેક્શન ઘટતો જાય છે. હવાની સમાન માત્રા નાના કટમાંથી પસાર થવી આવશ્યક હોવાથી, પવનની ગતિ વધે છે. આ સમજાવે છે ભારે પવનકેટલાક વિસ્તારોમાં. ઉદાહરણ તરીકે, ઊંચા ટાપુઓ વચ્ચે અને શહેરની શેરીઓમાં પણ વધતો પવન.
2. ક્ષેત્રોની માઇક્રોક્લાઇમેટિક પરિસ્થિતિઓ પર ફિલ્ડ શેલ્ટરબેલ્ટનો પ્રભાવ મુખ્યત્વે હવાના જમીનના સ્તરોમાં પવનના નબળા પડવા સાથે સંકળાયેલો છે, જે જંગલના પટ્ટા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. હવા જંગલની પટ્ટી પર વહે છે અને વધુમાં, સ્ટ્રીપમાંના ગાબડામાંથી પસાર થતાં તેની ઝડપ નબળી પડી જાય છે. તેથી, સ્ટ્રીપની સીધી પાછળ, પવનની ગતિ વધે છે. સ્ટ્રીપથી અંતર સાથે પવનની ગતિ વધે છે. જોકે પ્રારંભિક ગતિજો સ્ટ્રીપ સતત ન હોય તો, સ્ટ્રીપના વૃક્ષોની ઊંચાઈના 40-50 ગણા સમાન અંતરે જ પવન પુનઃસ્થાપિત થાય છે. સતત પટ્ટીની અસર વૃક્ષોની ઊંચાઈના 20-30 ગણા સમાન અંતર સુધી વિસ્તરે છે.
ઢાળ બળ
દરેક હિલચાલ અમુક બળના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે. હવાને ગતિમાં મૂકે છે તે બળ ત્યારે થાય છે જ્યારે અવકાશમાં બે બિંદુઓ પર દબાણનો તફાવત હોય છે. આડી દબાણ તફાવત આડી દબાણ ઢાળ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેથી, આ બળ કહેવામાં આવે છે ચાલક બળઆડું દબાણ ઢાળ, અન્યથા, ઢાળ બળ.
ચાલો P અને P+1 દબાણવાળી બે આઇસોબેરિક સપાટીઓ વચ્ચેની જગ્યામાં હવાનું એકમ વોલ્યુમ (1 cm3) પસંદ કરીએ. આ જથ્થાના સંતુલન માટેની શરત વિરોધી નિર્દેશિત દળોની સમાનતા છે.
ગરમ હવા
ઠંડા 1000 એમબી
આઇસોબેરિક સપાટીઓ પૃથ્વીની સપાટી પર સહેજ કોણ પર વળેલી હોય છે. આ એ હકીકતને કારણે થાય છે કે ઠંડી હવામાં દબાણ ગરમ હવા કરતાં ઊંચાઈ સાથે ઝડપથી ઘટે છે. આઇસોબેરિક સપાટીઓની સ્થિતિ માત્ર દબાણ પર જ નહીં, પણ તાપમાન પર પણ આધારિત છે.
ફાળવેલ વોલ્યુમ ગુરુત્વાકર્ષણ અને દબાણ દળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. પરિણામી દબાણ બળ એ કુલ દબાણ ઢાળ G નું બળ છે, જે ઉચ્ચ દબાણથી નીચા દબાણ સુધી આઇસોબેરિક સપાટી પર લંબ દિશામાન થાય છે અને વોલ્યુમના ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્ર પર લાગુ થાય છે.
ચાલો કુલ ઢાળના બળને આડા અને વર્ટિકલ ઘટકોમાં વિઘટન કરીએ. વર્ટિકલ કમ્પોનન્ટ, વર્ટિકલ હલનચલનની ગેરહાજરીમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા સંતુલિત થાય છે, અને જે ક્ષણે ચળવળ શરૂ થાય છે તે ક્ષણે આડું ઘટક કોઈ પણ વસ્તુથી સંતુલિત નથી અને તેથી તે પ્રેરક બળ તરીકે બહાર આવ્યું છે. આ બળના પ્રભાવ હેઠળ હવા તરફ જવા લાગે છે ઓછું દબાણ.
વિભાજન કરીને ચાલક બળફાળવેલ વોલ્યુમ (1 સેમી 3) ના સમૂહ માટે, એટલે કે, તેની ઘનતા માટે, આપણે દળના એકમ પર કાર્ય કરતું બળ શોધીએ છીએ:
જ્યાં F G - દબાણ ઢાળ બળ, સે.મી / s 2 ;
ΔP - બે બિંદુઓ વચ્ચે દબાણમાં ફેરફાર (Dyn/cm2); 1mb = 10 3 Dyn/cm 2 ;
Δz એ આ બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર છે, સે.મી.
દબાણ ઢાળનું બળ હવાને ખસેડે છે અને તેની ગતિ વધારે છે. અન્ય તમામ દળો કે જે હવાની ચળવળ દરમિયાન મળી આવે છે તે માત્ર ચળવળને ધીમું કરી શકે છે અને તેને ઢાળની દિશામાંથી વિચલિત કરી શકે છે.
જ્યારે હવા ફરે છે ત્યારે ઉદભવતા દળો.
- પૃથ્વીના પરિભ્રમણનું વિચલિત બળ.
પવન એ પૃથ્વી પર હવાની ગતિ છે, અને પૃથ્વી પોતે તેની ધરીની આસપાસ કોણીય વેગ ω = 7.29 સાથે ફરે છે. 10 -5 એસ-1. 1838 માં પાછા, કોરિઓલિસે સાબિત કર્યું કે મૂવિંગ કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમ સંબંધિત કોઈપણ હિલચાલ સાથે, શરીર વધારાના, કહેવાતા રોટેશનલ પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે. પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપર ફરતી હવા એટલે કે પવન પણ તેને પ્રાપ્ત કરશે.
જો હવાનું દળ મૂવિંગ કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમની તુલનામાં આગળ વધે છે, જે ગતિશીલ પણ હોય છે, તો હવાનું દળ ચાલુ રાખવા પર હોય તેવા બિંદુને અથડાશે નહીં. પ્રારંભિક દિશા, પરંતુ તેનાથી વિચલિત થશે. જો આપણે મૂવિંગ કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમમાં ચોક્કસ બિંદુથી હલનચલનનું અવલોકન કરીએ છીએ હવા સમૂહ, પછી એવું લાગે છે કે કોઈ બળના પ્રભાવ હેઠળ તે બાજુ તરફ વળેલું છે. આ બળને કોરિઓલિસ બળ અથવા પૃથ્વીના પરિભ્રમણનું વિચલિત બળ કહેવામાં આવે છે.
હવાની આડી હિલચાલ પૃથ્વીના પરિભ્રમણના વિચલિત બળ (કોરિઓલિસ બળ)ના આડા ઘટક દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, જે સમાન છે:
A = 2·v·ω·sinφ,
જ્યાં v - પવનની ગતિ;
ω– કોણીય વેગપૃથ્વીનું પરિભ્રમણ, 7.29·10 -5 સે -1 ની બરાબર છે.
φ – સ્થળનું અક્ષાંશ.
બળનો વર્ટિકલ ઘટક હવાની ઊભી હિલચાલ પર કાર્ય કરે છે, જે સમાન છે:
A = 2 v 1 ω cosφ,
જ્યાં v 1 એ પવનની ગતિનો ઊભી ઘટક છે.
કોરિઓલિસ બળના આડા ઘટકને હવાના ચળવળના જમણા ખૂણા પર, ઉત્તર ગોળાર્ધમાં જમણી તરફ અને દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં ડાબી તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. તેથી, તે ચળવળને વેગ આપતું નથી અથવા ધીમું કરતું નથી, પરંતુ માત્ર તેની દિશા બદલે છે.
- ઘર્ષણ બળ
ઘર્ષણ બળ હવાની હિલચાલને ધીમું કરે છે. તેમાં બાહ્ય ઘર્ષણ બળનો સમાવેશ થાય છે, જે પૃથ્વીની સપાટીની બ્રેકિંગ અસર સાથે સંકળાયેલ છે અને હવાના પરમાણુ અને તોફાની સ્નિગ્ધતા સાથે સંકળાયેલ આંતરિક ઘર્ષણ બળનો સમાવેશ થાય છે.
બાહ્ય ઘર્ષણનું બળ માત્ર ચળવળને ધીમું કરે છે, પરંતુ દિશા બદલતું નથી. તે ચળવળની વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત છે અને તેની ગતિના પ્રમાણસર છે.
આંતરિક ઘર્ષણની અસર એ છે કે પડોશી હવાના સ્તરો અને હવાના જથ્થા, જેની ગતિ જુદી જુદી હોય છે, એકબીજાની હિલચાલને પ્રભાવિત કરે છે, જે તેમની હિલચાલને અટકાવે છે; આંતરિક ઘર્ષણનો મુખ્ય ભાગ તોફાની મિશ્રણને કારણે થાય છે અને તેથી તેને ઘણીવાર તોફાની ઘર્ષણ કહેવામાં આવે છે. તે પરમાણુ ઘર્ષણ કરતાં હજારો ગણું વધારે છે. અશાંતિમાં વધારો થવાના તમામ કારણો એક સાથે આંતરિક ઘર્ષણમાં વધારો કરશે. આમ, તેઓ વાતાવરણમાં એકંદરે ઘર્ષણ બળમાં વધારો કરે છે, અને તેના પ્રભાવને ઉપર તરફ, વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરો સુધી ફેલાવવામાં પણ ફાળો આપે છે. આંતરિક ઘર્ષણ બળની ચળવળની તુલનામાં ચોક્કસ દિશા હોતી નથી અને ખાસ કરીને, બાહ્ય ઘર્ષણ બળની દિશા સાથે મેળ ખાતી નથી. તેથી, પૃથ્વીની સપાટી પરનું કુલ ઘર્ષણ બળ, જે બાહ્ય અને આંતરિક ઘર્ષણના દળોના વેક્ટર સરવાળાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, તે ચળવળની વિરુદ્ધ સખત રીતે નિર્દેશિત નથી, પરંતુ એક ખૂણા પર ચળવળની વિરુદ્ધ દિશામાંથી ડાબી તરફ વળેલું છે. લગભગ 35 0 ની બરાબર. એકંદર તાકાતહવાના એકમ દળ દીઠ ગણતરી કરેલ ઘર્ષણ છે નકારાત્મક પ્રવેગક, જે હવાની હિલચાલને ધીમું કરે છે અને તે સમાન છે:
જ્યાં k એ ઘર્ષણ ગુણાંક છે, જે માત્ર અંતર્ગત સપાટીની ખરબચડી પર જ નહીં, પણ ગતિશીલ હવાના પ્રવાહમાં અશાંતિની તીવ્રતા પર પણ આધાર રાખે છે, s -1.
k 0.2 થી બદલાય છે. 10 -4 થી 1.2. 10 -4 સે -1 .
- કેન્દ્રત્યાગી બળ
કેન્દ્રત્યાગી બળ ત્યારે થાય છે જ્યારે વક્રીય ચળવળહવા
જ્યાં V એ ચળવળની ગતિ છે;
r – ચળવળના માર્ગની વક્રતાની ત્રિજ્યા.
કેન્દ્રત્યાગી બળ કેન્દ્રમાંથી બોલની વક્રતાની ત્રિજ્યા સાથે નિર્દેશિત થાય છે, એટલે કે, બોલની બહિર્મુખતા તરફ. માટે વાતાવરણીય હલનચલનકેન્દ્રત્યાગી બળ સામાન્ય રીતે નાનું હોય છે, કારણ કે તેમના માર્ગની વક્રતાની ત્રિજ્યા સેંકડો અને હજારો મીટર હોય છે. તેથી, કેન્દ્રત્યાગી બળ સામાન્ય રીતે કોરિઓલિસ બળ કરતાં 10-100 ગણું ઓછું હોય છે. પરંતુ ઉચ્ચ ઝડપે અને વક્રતાની નાની ત્રિજ્યા પર, કેન્દ્રત્યાગી બળ ઢાળ બળ કરતા અનેક ગણું વધારે હોય છે. સાથે નાના vortices માં આવી પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે ઊભી અક્ષ, જે ગરમ હવામાનમાં, ટોર્નેડો અને ટોર્નેડોમાં થાય છે, જ્યાં માર્ગની ત્રિજ્યા નાની હોય છે અને ઝડપ ઘણી વધારે હોય છે.
ઘર્ષણ વિના સ્થિર ગતિ. ગ્રેડિયન્ટ WIND
સ્થિર (સ્થિર) ગતિ એવી ગતિ છે જેમાં અવકાશના દરેક બિંદુએ તીવ્રતા અને દિશા સામન્ય ગતિસમય સાથે બદલશો નહીં.
ઘર્ષણની ગેરહાજરીમાં સ્થિર હવાની હિલચાલને ઢાળ પવન કહેવામાં આવે છે.
સમાન દબાણ ક્ષેત્રમાં, ઢાળ બળ દરેક જગ્યાએ દિશા અને તીવ્રતામાં સમાન હોય છે. તેથી, આવા ક્ષેત્રમાં હવાની હિલચાલ સમાન અને રેખીય હશે. ઘર્ષણની ગેરહાજરીમાં, ગતિશીલ હવા પર ઢાળ બળ (F G) દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે, જે આઇસોબાર્સને લંબરૂપ હોય છે, અને કોરિઓલિસ બળ (A), હલનચલન માટે લંબ દિશામાન હોય છે.
આકૃતિ 3.1 પર હવાના એકમ જથ્થા પર કાર્ય કરતા દળોનો આકૃતિ દર્શાવે છે સીધી ગતિઘર્ષણ બળને ધ્યાનમાં લીધા વિના.
વી
આકૃતિ 3.1 - જ્યારે હવા પર કાર્ય કરે છે ત્યારે દળોનો આકૃતિ
ઘર્ષણ બળને ધ્યાનમાં લીધા વિના રેક્ટિલિનર ગતિ
સ્થિર ગતિ દરમિયાન, આ દળો સંતુલિત હોય છે, કારણ કે તે તીવ્રતામાં સમાન હોય છે પરંતુ દિશામાં વિરુદ્ધ હોય છે. કોરિઓલિસ બળ ચળવળ માટે લંબરૂપ હોવાથી, ચળવળ દબાણ ઢાળને લંબરૂપ છે, એટલે કે, તે આઇસોબાર્સ સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવશે. તેથી, સીધા અને સમાંતર આઇસોબાર સાથે વહેતા ઢાળવાળા પવનને જિયોસ્ટ્રોફિક પવન કહેવામાં આવે છે.
આર
B એ કોરિઓલિસ બળ અને ઘર્ષણ બળનું પરિણામ છે.
આકૃતિ 3.2 – હવા પર કાર્ય કરતા દળોનો આકૃતિ
ઘર્ષણ બળને ધ્યાનમાં લેતા રેખીય ગતિ દરમિયાન
બિંદુ O પર વેગ વેક્ટર દબાણ ઢાળ બળથી જમણી તરફ (ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં) 90 0 કરતા ઓછા ખૂણાથી વિચલિત થાય છે. ઢાળ બળ આઇસોબાર્સ પર લંબ છે અને નીચા દબાણ તરફ નિર્દેશિત છે. કોરિઓલિસ બળ A એ વેગ વેક્ટરને લંબરૂપ છે અને તેમાંથી જમણી તરફ વિચલિત થાય છે (ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં). ઘર્ષણ બળ R એ વેગ વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાન થાય છે. ગતિ સ્થિર હોવાની શરત એ છે કે આ દળોના પરિણામી દળો શૂન્ય સમાન છે.
ઘર્ષણ સ્તરમાં પવનની દિશા અને દબાણ ઢાળ વચ્ચેનો ઘર્ષણ કોણ વધારે છે, સ્થળનું અક્ષાંશ જેટલું વધારે છે અને ઘર્ષણ ગુણાંક જેટલું નાનું છે.
ઘર્ષણની હાજરીમાં પવનની ગતિ:
જ્યાં k એ ઘર્ષણ ગુણાંક છે.
સીધી-રેખા ગતિ દરમિયાન ઢાળ એકમાંથી પવનના વિચલનનો કોણ:
જ્યાં φ એ ઘર્ષણ બળની હાજરીમાં ઢાળમાંથી પવનના વિચલનનો કોણ છે.
વાતાવરણની સપાટીના સ્તરમાં આડી દબાણના ઢાળમાંથી પવનની દિશાનું વિચલન ઉત્તર ગોળાર્ધમાં જમણી તરફ સરેરાશ 60° છે. જમીનના સ્તરની ઉપર, આ કોણ ઊંચાઈ સાથે વધે છે અને ઘર્ષણ સ્તરે પવન ઢાળ બને છે, વિચલન 90° સુધી પહોંચે છે.
સમુદ્ર પર, જ્યાં હવા અને અંતર્ગત સપાટી વચ્ચેનું ઘર્ષણ જમીન કરતાં ઓછું હોય છે, ત્યાં પવન મુખ્ય ભૂમિ કરતાં જિયોસ્ટ્રોફિકની નજીક હોય છે.
અનુભવ પુષ્ટિ કરે છે કે પૃથ્વીની સપાટી પરનો પવન હંમેશા ઉત્તર ગોળાર્ધમાં જમણી બાજુએ અને દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં ડાબી બાજુએ સીધી રેખા કરતા ઓછા ચોક્કસ ખૂણા દ્વારા દબાણના ઢાળમાંથી વિચલિત થાય છે. આ નીચેના નિયમ તરફ દોરી જાય છે: જો તમે તમારી પીઠ સાથે પવન સાથે ઊભા રહો છો, તો સૌથી ઓછું દબાણ હશે ડાબી બાજુઅને સહેજ આગળ, અને ઉચ્ચ દબાણ - સાથે જમણી બાજુઅને થોડી પાછળ. આ સ્થિતિ પ્રાયોગિક રીતે મળી આવી હતી અને તેને દબાણ પવનનો નિયમ કહેવામાં આવે છે.
ગોળાકાર આઇસોબાર્સ પર ગ્રેડિયન્ટ પવન
વળાંકવાળા આઇસોબાર્સના કિસ્સામાં, દબાણ ઢાળની દિશા અને તેથી ઢાળ બળ, એક બિંદુથી બીજા બિંદુમાં બદલાય છે. તેથી, હવાની હિલચાલ પણ વળાંકવાળી હશે. ફરતી હવા પર ઘર્ષણ બળની ગેરહાજરીમાં, આ કિસ્સામાં ઢાળ, કેન્દ્રત્યાગી અને કોરિઓલિસ દળો કાર્ય કરે છે.
ગોળાકાર આઇસોબાર સાથે ફૂંકાતા ઢાળવાળા પવનને જીઓસાયક્લોસ્ટ્રોફિક પવન કહેવામાં આવે છે.
એન્ટિસાયક્લોન
એન્ટિસાયક્લોન એ એક દબાણ પ્રણાલી છે જેમાં કેન્દ્રમાં ઉચ્ચ દબાણ હોય છે અને કેન્દ્રથી પરિઘ સુધી દબાણમાં ઘટાડો થાય છે.
આકૃતિ 3.3 એ દળોનો આકૃતિ બતાવે છે જે હવાના એકમ જથ્થા પર કાર્ય કરે છે જે એન્ટિસાઇક્લોનમાં લૉક કરેલા ગોળાકાર આઇસોબાર્સ સાથે આગળ વધે છે.
આકૃતિ 3.3 - એન્ટિસાયક્લોનમાં હવા પર કાર્ય કરતા દળોનો આકૃતિ
(ઉત્તર ગોળાર્ધ)
ગ્રેડિયન્ટ ફોર્સ (F G) ઘટતા દબાણની દિશામાં આઇસોબાર્સ પર લંબ દિશામાન થાય છે, એટલે કે, આપેલ દબાણ પ્રણાલીના કેન્દ્રથી તેની પરિઘ સુધી. કેન્દ્રત્યાગી બળ (C) પણ એ જ દિશામાં કાર્ય કરે છે. કોરિઓલિસ બળ (A) તરફ નિર્દેશિત છે વિરુદ્ધ બાજુઅને પ્રથમ બે દળોને સંતુલિત કરે છે. વેગ વેક્ટર (V) ઢાળની જમણી બાજુએ વિચલિત થાય છે (માટે ઉત્તરીય ગોળાર્ધ) અને સ્પર્શક રીતે આઇસોબાર તરફ નિર્દેશિત થાય છે. તેથી, ચળવળ આઇસોબાર્સ સાથે ઘડિયાળની દિશામાં થાય છે (ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં). આ હિલચાલને એન્ટિસાયક્લોનિક કહેવામાં આવે છે.
IN દક્ષિણી ગોળાર્ધઢાળ બળની ડાબી તરફ નિર્દેશિત વેગ વેક્ટર. તેથી, હવાની ગતિ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં થાય છે.
એન્ટિસાયક્લોનમાં મજબૂત ગતિ સાથે, કોરિઓલિસ બળ ઢાળ દ્વારા સંતુલિત થાય છે અને કેન્દ્રત્યાગી દળો.
એઆકૃતિ 3.4 - ચક્રવાતમાં હવા પર કાર્ય કરતા દળોનો આકૃતિ
(ઉત્તર ગોળાર્ધ)
અહીં ઢાળ બળ પરિઘથી દબાણ પ્રણાલીના કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે અને કેન્દ્રત્યાગી અને કોરિઓલિસ દળો દ્વારા સંતુલિત થાય છે, જે દિશામાં એકરૂપ થાય છે. વેગ વેક્ટર પણ ઢાળની જમણી તરફ નિર્દેશિત થાય છે, અને ગતિ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં આઇસોબાર્સ સાથે થાય છે. આ હિલચાલને ચક્રવાત કહેવામાં આવે છે.
ચક્રવાતમાં સ્થિર ગતિ દરમિયાન, ગ્રેડિયન્ટ બળ કેન્દ્રત્યાગી બળ અને કોરિઓલિસ બળ દ્વારા સંતુલિત થાય છે.
ચક્રવાતમાં જીઓસાયક્લોસ્ટ્રોફિક પવનની ગતિ:
વક્રીય ચળવળ દરમિયાન ઢાળમાંથી પવનના વિચલનનો કોણ:
જ્યાં “+” એ ચક્રવાતનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને “-” એ એન્ટિસાઈક્લોનનો ઉલ્લેખ કરે છે.
એર માસ.
વાતાવરણમાં તોફાની મિશ્રણ
વાતાવરણીય હવા એ ખૂબ જ ગતિશીલ માધ્યમ છે જેમાં હલનચલન હંમેશા થાય છે, માપ અને દિશામાં અલગ-અલગ વિવિધ ઝડપે. વાતાવરણીય હવાની હિલચાલની તોફાની પ્રકૃતિ પૃથ્વીની સપાટીની ખરબચડી, સપાટીના વિવિધ ભાગોની અસમાન ગરમી તેમજ વાતાવરણીય પ્રવાહોના હાઇડ્રોડાયનેમિક ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પૃથ્વીની સપાટી જેટલી ખરબચડી હશે, તેટલી અશાંતિ વધારે છે. એર હીટિંગ જેટલી વધુ તીવ્ર બને છે, તેટલી અશાંતિ વધારે છે. તોફાની હિલચાલનું પરિણામ હવાનું ઊભી અને આડી વિનિમય છે. આ વાતાવરણમાં ગરમી, ભેજ, ધૂળ અને અન્ય અશુદ્ધિઓના સ્થાનાંતરણ તરફ દોરી જાય છે. તોફાની મિશ્રણ વાતાવરણીય હવામાં અશુદ્ધિઓની સામગ્રીની સમાનતા તરફ દોરી જાય છે.
વર્ટિકલ અશાંત વિનિમય નીચેના સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે:
S = – A (dс/dz),
જ્યાં S એ એકમ વિસ્તાર દ્વારા એકમ સમય દીઠ સ્થાનાંતરિત પદાર્થની માત્રા છે;
Dс/dz - પદાર્થનો વર્ટિકલ ગ્રેડિયન્ટ, એટલે કે, એકમ ઊભી અંતર દીઠ તેનો ફેરફાર;
A એ તોફાની વિનિમય ગુણાંક છે, જે વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ અને પૃથ્વીની સપાટીની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે.
વાતાવરણની સપાટીના સ્તરમાં અશાંત પ્રવાહ નક્કી કરતી વખતે, અશાંતિ ગુણાંક k નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
જ્યાં ρ એ હવાની ઘનતા છે, kg/m3.
 |
અશાંતિની ડિગ્રી અલગ હોઈ શકે છે. એન્ટરપ્રાઇઝની ચીમનીમાંથી નીકળતા ધુમાડાના વિતરણના અવલોકનો દ્વારા આનો નિર્ણય કરી શકાય છે. જ્યારે પાઈપોમાંથી ધુમાડાના સ્ટ્રીમ્સ બહાર આવે છે વિવિધ ડિગ્રીઓવાતાવરણીય અશાંતિ આકૃતિ 3.5 માં દર્શાવવામાં આવી છે.
,વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ગુણાંક A અને k સમય અને જગ્યા બંનેમાં નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. તેઓ પવનની ગતિના વર્ટિકલ ગ્રેડિયન્ટ, વાતાવરણની થર્મલ સ્થિરતા, પૃથ્વીની સપાટીના ગુણધર્મો (તેની ખરબચડી, થર્મલ વિષમતા) વગેરે પર આધાર રાખે છે.
