Dünya kalın bir hava tabakasıyla, yani atmosferle çevrilidir. Yükseklik arttıkça hava gittikçe daha seyrek ve daha az yoğun hale gelir. Dünya yüzeyinde deniz seviyesinde bir metreküp havanın ağırlığı 0 derecede yaklaşık 1,3 kilogramdır; ve dünya yüzeyinden 25 kilometre yükseklikte, bir metreküp havanın ağırlığı zaten otuz kattan fazla.
Benes ve Messina ve diğerleri tarafından kentsel kavşaklardaki kirletici konsantrasyonlarını simüle etmek için basit modeller geliştirilmiştir. Bu modeller, karmaşık koşullar altında konsantrasyon alanlarını yeniden oluşturmaya çalışmak için değiştirilmiş Gauss bulutu denklemlerini içerir. Simüle edilmiş kısa vadeli konsantrasyonlardaki hatalar büyük olabilir. Kavşaktaki ve özellikle cadde kanyonundaki meteorolojik koşullar tekdüze olmadığından bu durum şaşırtıcı değildir; bu nedenle rüzgar yönü, rüzgar hızı ve stabiliteye ilişkin temsili değerlerin elde edilmesi zordur.
Her ne kadar kalınlık dünyanın atmosferi yüzlerce kilometreye ulaşıyor, ancak hacimle karşılaştırıldığında küre Hiç de büyük değil.
Dünya yüzeyinden 9 ila 18 kilometre yükseklikte bulunan atmosferin en alt katmanına troposfer denir. Bu katman ağırlıkça 3/4'ten fazla hava içerir. Üst katmanlara stratosfer ve iyonosfer denir.
Üstelik, hava akışının karmaşıklığı nedeniyle bir sokak kanyonunda meydana gelebilecek büyük konsantrasyon gradyanları, "tipik" insan maruziyetini tahmin etmek için sonuçları tahmin etmeyi zorlaştırır. Bina geometrisinin ve rüzgar akışının karmaşıklığı nedeniyle cadde kanyonları için çok az sayıda bilgisayar simülasyon modeli geliştirilmiştir. Şekil 4'te şematik olarak gösterildiği gibi, bina yüksekliğinin üzerindeki akış kanyonun eksenine dik olduğunda bir hava akışı girdabı beklenir. Hava kanyonun rüzgarlı tarafından aşağı doğru hareket eder ve caddeye doğru yönde yaklaştıkça geri döner. ters yön hava çatının üzerinden akar ve rüzgar altı tarafına doğru yükselir.
Tüm nesneler gibi havanın da ağırlığı vardır; Dünya'ya ve üzerinde yaşayan herkese baskı yapıyor. büyük güç; Dünya yüzeyindeki bu kuvvet her biri için yaklaşık bir kilograma eşittir. santimetre kare vücut bölgesi.
Yükseklik arttıkça hava basıncı yavaş yavaş azalır. Ancak daha sonra göreceğimiz gibi, Dünya yüzeyinde bile atmosfer basıncı asla sabit değildir, daima değişir.
Rüzgar akışı probleminin iki boyutlu olarak tahmin edilebildiği durumlarda bazı sayısal yaklaşımlar denenmiştir. Model, kanyonun rüzgar altı tarafında kaynak hattından itibaren konsantrasyonda bir azalma olacağını, ancak rüzgar üstü tarafında konsantrasyonda yükseklikle doğrusal bir azalma öngördü. Sobotta ve Leisen, Johnson ve diğerlerinin yaklaşımını, konsantrasyonun rüzgar tarafındaki hat kaynağından artabileceği şekilde değiştirdiler.
Chalk, levardrid konsantrasyonunun yalnızca akış yolu boyunca kaynak hattına en yakın noktadan reseptöre kadar olan yol uzunluğunun bir fonksiyonu ile değil aynı zamanda yolun kaynağa yakınlığının bir fonksiyonu ile sınırlandırılmasına izin vererek Johnson modelinde iyileştirmeler önerdi. Yamartino ve Wiegand, zamana bağlı katsayılara sahip akış alanından sonra basit bir Gauss çizgi kaynak modeli kullanarak bir sokak kanyonundaki akış ve türbülans alanlarını tanımladılar. Bir girdabın varlığından dolayı kanyonun rüzgaraltı tarafındaki konsantrasyonların rüzgarlı tarafa göre daha yüksek olduğunu buldular.
760 milimetre yüksekliğindeki bir cıva sütununun 0 derecede uyguladığı basınca eşit hava basıncına normal atmosfer basıncı denir. Bu basınç santimetre kare başına 1,0336 kilograma eşittir.
Meteorolojide hava basıncı genellikle milibar cinsinden ölçülür. Bir milibar yaklaşık olarak bir gramın bir santimetre kare yüzeye uyguladığı basınca eşittir. Normal atmosfer basıncı yaklaşık 1000 milibardır.
Leisen ve Sobotta ayrıca binaların ve hareketli trafiğin etrafında oluşan türbülanslı akışlardan kaynaklanan dağılımın, atmosferde doğal yollarla oluşturulan dağılımdan daha büyük olduğunu gözlemledi. Nicholson, iki boyutlu bir sokak kanyonundaki hava akışına mikrometeorolojik bir yaklaşım geliştirdi. Sonuçlarını Frankfurt'tan gelen verilerle karşılaştırdı. Batı Almanya ve Madison, Wisconsin. Ayrıca Hotchkiss ve Harlow da bunu gerçekleştirmeye çalıştılar. sayısal modelleme Sokak kanyonlarının akışı.
Her ne kadar bu çalışmalar çoğaltılabilse de kalite özellikleri Bir sokak kanyonundaki hava akışı nedeniyle, bu yöntemleri diğer durumlara uyarlamak için hiçbir girişimde bulunulmamıştır. Hava kalitesiyle ilgili karmaşık kaynaklar tarafından zayıf bir şekilde temsil edilen basit yöntemler modelleme. Bu tür bir durumun etkisini değerlendirmek için sınırlı da olsa en iyi yöntem dağınık kaynaklar fiziksel modelleme olabilir. Sokak kanyonu modelleri, görsel veya çevresel keşif için farklı izler yayan, ölçekli, hareketli "arabalar" içeriyordu.
Meteoroloji, atmosferin ve içinde meydana gelen, esas olarak fiziksel olayların bilimidir. Daha dar anlamda bu, hava durumu ve değişimlerinin bilimidir.
Atmosfer asla dinlenmez. Her yerde - kutuplarda ve tropiklerin altında, aşağıda, Dünya yüzeyinde ve bulutların yüzdüğü yerde - hava hareket halindedir.
Dünyayı çevreleyen havanın hareketine rüzgar denir.
Araç emisyonlarının vekili olarak direnç tellerinden ısı aktarımı ve dağılımı ölçüldü. İki eklemenin olduğunu buldular büyük binalar kendi alanlarına dahil edilmesi, zemin seviyesindeki konsantrasyonları önemli ölçüde azaltabilir. Hoydysh ve Chiu, sokak seviyesindeki bir hat kaynağından salınan izleyici gazı kullanarak sokak kanyonlarındaki akışı incelediler. Dış mekanın yan rüzgar bileşenine bağlı olarak akış akışının veya konveksiyonun hakim olduğu sonucuna vardılar. Bir sokak kanyonundaki kirletici seyrelmenin türbülans difüzyonundan ziyade kanyondaki ortalama hava akışıyla kontrol edildiğini buldular.
Atmosferdeki hava hareketine ne sebep olur? Rüzgarlar neden esiyor?
Rüzgarın nedenini net bir şekilde anlamak için herkese şunu unutmayın ünlü fenomen. Kışın, ısıtılmış bir odadan sokağa veya daha soğuk bir odaya kapıyı açtığınızda, aşağıdan gelen soğuk hava sıcak odaya akar. Aynı zamanda sıcak oda havası yukarıdan dışarı çıkacaktır. Bunu doğrulamak kolaydır. Bir mum veya kibrit yakın ve yakınınıza koyun açık kapı- önce altta, eşikte ve sonra üstte (Şek. 1). Altta, mum alevi odaya soğuk hava akışıyla gözle görülür şekilde saptırılacak ve üstte ise tam tersine odadan gelen sıcak hava akışı mum alevini odanın dışına saptıracaktır.
Dolaylı kaynaklara yönelik maruz kalma potansiyelinin incelenmesi, örneğin kamyon durakları, otoparklar ile ilgili ulaşım ve dağılımların değerlendirilmesine yönelik yöntemler gerektirir. alışveriş merkezleri ve kavşak. Tipik olarak bu analiz, sıraya giren araç sayısı, rölantideki emisyon faktörleri ve emisyon yoğunluğu geometrisinin açıklamasına ilişkin tahminler gerektirir. Taşıma ve dağılım daha sonra Gauss çizgi kaynağı yaklaşımları kullanılarak tahmin edilir. Bu gibi durumlarda kısa süreli maruz kalma potansiyeli mevcut olmasına rağmen, bu kirletici maddelerin taşınmasını değerlendirmek için çok az kapsamlı veri mevcuttur.
Bu neden oluyor?
İşte nedeni. İki aynı hacimde fakat farklı şekilde ısıtılmış hava alırsanız, daha soğuk olan hava hacmi her zaman daha yoğun ve dolayısıyla daha ağır olacaktır. Isıtıldığında hava, tüm cisimler gibi genişler, daha az yoğun ve daha hafif hale gelir. Sokağa kapıyı açtığımızda, daha soğuk ve daha yoğun olan dış hava, sıcak odaya hücum ederek daha az yoğun ve daha hafif olan iç mekan havasını yukarı doğru iter.
Dairesel izobarlara sahip gradyan rüzgar
Örneğin, kamyon sürücülerinin kabinlerinde uyurken dizel egzozundan kaynaklanan kirleticilere uzun süreli maruz kalma olasılığı göz önüne alındığında, rölantide çalışan araçlardan ulaşım ve dağılım üzerine yapılan çalışmalar da araştırılmalıdır.
Bu nedenle, karmaşık kentsel durumlardan kaynaklanan kirleticilerin taşınması ve dağılımına ilişkin çalışmalar, güvenilir veri eksikliğinden ve her durumun benzersiz olmasından dolayı sıkıntı çekmektedir. Özellikle sokak kanyonları özel sorunlar yaratmaktadır. karmaşık doğa Rüzgar belirli bina geometrilerine göre akar. Bilgisayar simülasyonu Kentsel cadde kanyonlarındaki hava akışı, detaylı açıklamalar hareket denklemleri ve çok pahalı olacaktır. Fiziksel modelleme, ilgilenilen çalışma alanına göre uyarlanabilir ve belirli atmosferik termal yapıları temsil edecek şekilde değiştirilebilir.
Daha ağır olduğundan, dış hava odaya alttan girer ve odanın alt katmanlarında, zemine yakın bir yerde bulunur. Soğuk ve ağır havanın yerini alan sıcak hava yükselir ve odayı dışarı atar. üst kısım kapıları açın.
Bu örnek, atmosferdeki havanın hareketinin nedenlerini anlamamızı sağlayacaktır.
Dünya'ya düşen güneş ısısı öncelikle yüzeyini ısıtır. Atmosfer, güneş enerjisinin yalnızca küçük bir kısmını emer. Kürenin ısıtılmış yüzeyi, onunla temas halinde olan havanın alt katmanlarını ısıtır. Sıcak hava katmanları soğuk katmanlarla karışarak onlara ısı verir; Hava bu şekilde ısınır.
Bu yaklaşım oldukça pahalı olmasına rağmen kentsel kavşaklardaki potansiyel veya mevcut kirlilik noktalarının değerlendirilmesi için makul bir yoldur. Sokak kanyonlarında ve park yapılarında kirleticilerin taşınması ve dağılımı o kadar değişkendir ki, genellemelerin yararlı olması pek olası değildir. Yine de, en iyi tanım kirleticilerin taşınması ve dağıtılması zor durumlar yüksek önceliğe sahiptir. Bu sorunun izleyiciler kullanılarak incelenmesi ve çevre dostu ve kolay ölçülebilen göstergeler geliştirilmesi önerilir.
Böylece dünya yüzeyi Güneş tarafından ne kadar ısıtılırsa, üstündeki hava da o kadar ısınır.
Peki Dünya'nın yüzeyi Güneş tarafından nasıl ısıtılır? Aynı olmaktan çok uzak. Bu öncelikle şu gerçeğinden kaynaklanmaktadır: farklı zamanlar yıllarda ve farklı iklim bölgeleri.
İÇİNDE ideal olarak gösterge örnekleme sistemi taşınabilir olacak ve uzaktan algılama. Kanyon boyunca takip edilebilecek bir izleyicinin serbest bırakılması farklı koşullar, yeni bir tane yaratacak faydalı bilgiler akış genellemelerinin geçerliliğini değerlendirmek için kullanılabilir. Taşınabilir sistem, akış genellemelerinden sahalar arası sapmaları değerlendirmek için birden fazla tesiste kullanılabilir.
Bu programa yönelik alanlar kentsel kanyonları, park yapılarını ve karayolu ses bariyerlerinin ve asfalt yol kesimlerinin hava hareketini etkilediği yerler gibi diğer karmaşık ortamları içermelidir. İzleme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte özel ilgi Değişken atmosferik koşullara sahip birçok farklı karmaşık kurulumun düşük maliyetli simülasyon ihtiyaçlarını karşılamak için rüzgar tüneli tesislerinin geliştirilmesine dikkat edilmelidir. Her kentsel kurulumun benzersizliği göz önüne alındığında, fiziksel modelleme, karmaşık yüzey akışlarından kaynaklanan potansiyel kirletici sıcak noktaların belirlenmesinde en iyi umudu taşıyabilir.
Dünya'da Güneş ufkun üzerinde farklı şekillerde yükselir. Güneş ufkun üzerinde ne kadar yüksek olursa, Dünya yüzeyinin aynı alanına güneş ısısı o kadar fazla düşer (Şekil 2).
Sayesinde küresel şekil Ekvatordaki yere ve yakınına, Güneş ışınları öğle saatlerinde neredeyse dikey olarak dik bir şekilde düşer. Ilıman ülkelerde güneş ışınları dünya yüzeyine çok daha çukur bir şekilde düşer. Ve kutup ülkelerinde ve kutuplarda güneş ışınları sadece süzülüyormuş gibi görünüyor dünyanın yüzeyi- Güneş ufkun üzerinde nispeten alçakta yükselir. Üstelik kışın Güneş ufkun üzerinde hiç görünmüyor: Uzun bir kutup gecesi var.
Kentsel ulaşım ve dağılım
Avantaj fiziksel modelleme belirlemenin mümkün olabileceğidir fiziksel değişikliklerİnsanların kirletici maddelere maruz kalmasını azaltacak ortamlarda. Kentsel ulaşım modellemesi ve kirleticilerin dağılımı Araçlar yüzeyde saatlik ölçümler ve yüzeyde iki saatlik ölçümler dışında rüzgar gözlemlerinin olmayışı ile sınırlıdır. üst atmosfer. Tipik olarak, bir kentsel alan üzerindeki hava akışı, yüzey rüzgarı ölçümleriyle yeterince tanımlanmamaktadır ve üst havanın gözlemleri, yaklaşık 400 km uzaklıkta bulunan istasyonlarda yapılmaktadır.
Aynı sebepten dolayı gün içerisinde Dünya yüzeyinin sıcaklığı değişmektedir. Gün içinde Güneş'in yüksekte olduğu saatlerde Dünya'nın yüzeyi en çok ısınır, akşam Güneş ufkun altına indiğinde Dünya soğumaya başlar, gece ve sabah saatlerinde sıcaklığı daha da düşer. daha düşük.
Kirleticilerin kentsel alanlar arasında taşınması kısmen bölgesel ölçekte rüzgara bağlıdır. Bölgesel rüzgarların kuvvetli olduğu durumlarda bile yüzeyle temas halinde yüzey akışı değişir. Bölgesel akış hafif olduğunda, yüzey akışı tipik olarak hem fiziksel hem de termal olarak heterojen yüzey özellikleriyle değiştirilir. Kentsel ulaşımı ilgilendiren rüzgar akışı süreksizlikleri, bina yüksekliğinin üzerinde meydana gelenlerdir.
Goodin ve diğerleri, Los Angeles havzasındaki üç boyutlu rüzgar akışını objektif olarak tanımlamak için yoğun bir meteorolojik ölçüm ağı kullandı. Değerlendirmeleri yerel arazi metodolojisini ve tutarlı çözümler Tam alandaki anormal sapmayı azaltmak için sapma denklemleri.
Pirinç. 3. Güneş'in gökkubbedeki seyri: üstte - Kuzey Kutup Dairesi'nin ötesinde, ortada - ılıman ülkelerde ve altta - ekvatorda
Ayrıca dünya yüzeyinin eşit olmayan şekilde ısınması, yüzeyin farklı alanlarının Güneş tarafından farklı şekilde ısıtılması ve farklı şekilde soğutulması ile açıklanmaktadır. Özellikle önemli olan, suyun ve toprağın farklı şekilde ısınma ve soğuma yeteneğidir.
Kirleticilerin kentsel alanlarda taşınması da yörünge analizi kullanılarak açıklanmaktadır. Luhrmann, Los Angeles havzasındaki ulaşım yolunu hesaplamak için rüzgar yönü ve hızına ilişkin yer tabanlı gözlemleri kullandı. Yüzeyde gözlemlenebilir rüzgarların bulunmaması, hesaplanan hava yolunda önemli hatalara yol açabilir. Liu ve Seinfeld, rüzgar kesme ve yatay dağılım etkilerinin şehir ölçeğindeki yörünge hesaplamalarına dayattığı belirsizliği değerlendirdi. Chang ve Norbeck, rüzgar kesme düzeltmelerinin kaynak girdi tahmin yörüngelerine dahil edilmesinin, kirletici emisyon kaynaklarının heterojen olması nedeniyle fotokimyasal model tahminlerini önemli ölçüde iyileştirdiğini buldu.
Arazi hızla birden fazla sıcaklığa kadar ısınır yüksek sıcaklık ama çabuk soğuyor. Su (özellikle denizlerde ve okyanuslarda) sürekli karışma nedeniyle çok yavaş ısınır, ancak ısısını karadan çok daha uzun süre korur. Bu, suyun ve toprağın ısı kapasitesinin farklı olmasıyla açıklanmaktadır (ısı kapasitesi, bir vücudu bir derece ısıtmak için gereken ısı miktarıdır).
İzleyiciler ve tetronlarla yapılan çok sayıda deney, belirli koşullar altında hava parsellerinin yörüngelerinin yüksekliğe bağlı olarak önemli ölçüde değişebileceğini göstermiştir. Bornstein, New York metropol alanı üzerinde beklenen rüzgar alanını tanımlamak için bir hidrodinamik model kullandı. Her ne kadar sonuçları kentsel hava kalitesine uygulanmamış olsa da, objektif analiz yöntemlerinin yeterli olmadığı, verinin seyrek olduğu bölgeler için makul bir alternatif sunmaktadır.
Keen ve arkadaşları Chicago bölgesindeki göl meltemi dolaşımıyla ilişkili üç boyutlu akış alanlarını teşhis etti. Göl üzerinden taşınan kirleticilerin göl meltemlerinin dolaşımı yoluyla geri dönüş potansiyelini göstermeyi başardılar. Göl veya deniz meltemi ile ilişkili olanlar gibi dikey sirkülasyonlar genellikle statik uzaysal enterpolasyon yöntemleriyle teşhis edilmeyecektir. Hidrodinamik modellerin geliştirilmesi, kentsel alanlardaki karmaşık 3 boyutlu rüzgar alanlarının anlaşılmasına yardımcı olmuştur.
Farklı arazi alanları da güneş ışınları altında farklı şekilde ısınır. Örneğin, siyah çıplak zemin, örneğin yeşil bir alandan önemli ölçüde daha fazla ısınır. Kum ve taş Güneş tarafından kuvvetli bir şekilde ısıtılır, ormanlar ve çimenler çok daha az ısıtılır.
Dünyanın farklı bölgelerinin Güneş ışınları altında farklı şekilde ısınma yeteneği aynı zamanda yüzeye gelen ışınların ne kadarının yüzey tarafından emildiğine ve ne kadarının yansıtıldığına da bağlıdır. Farklı bedenler farklı yansıtma özelliğine sahiptir. Yani kar sadece yüzde 15'ini emer güneş enerjisi, kum - yüzde 70 ve su yalnızca yüzde 5'i yansıtır ve yüzde 95'ini emer (Şekil 4).
Dünyanın farklı şekilde ısıtılan kısımları havanın farklı şekilde ısınmasına neden olur. Havanın farklı yerlerde aldığı ısı miktarının ne kadar farklı olduğu bu örnekten görülebilir. Çölde hava, çölle aynı enlemde bulunan denizdeki sudan aldığından 130 kat daha fazla ısıyı ısıtılmış kumdan alır.
Ancak farklı şekilde ısıtılan hava, daha önce de belirtildiği gibi, farklı yoğunluklara sahiptir. Bu, farklı yerlerde farklı atmosferik basınç yaratır: havanın daha az ısıtıldığı ve dolayısıyla daha yoğun olduğu yerlerde atmosfer basıncı daha yüksektir; aksine havanın daha fazla ısıtıldığı ve dolayısıyla daha seyrek olduğu yerlerde hava basıncı daha düşüktür.
Ve hava daha fazla yüksek basınç Suyun her zaman daha yüksek bir seviyeden daha düşük bir seviyeye akması gibi, her zaman atmosfer basıncının daha düşük olduğu yere doğru hareket etme eğilimindedir. Rüzgar doğada bu şekilde ortaya çıkar.
Havanın sürekli hareketi, atmosferde sıcaklık ve basınçta bir fark yaratır; bu, dünyanın Güneş tarafından eşit olmayan şekilde ısıtılmasıyla ilişkilidir.
Böylece doğadaki rüzgar güneş ışınlarının enerjisinden doğar.
Şekil 5'te ana hava akımlarının basitleştirilmiş bir diyagramını gösteriyoruz. Diyagramdan da görülebileceği gibi, en basit haliyle bile hava kütlelerinin Dünya üzerindeki hareketi oldukça karmaşık bir tablodur.
Ekvatorda yüzeyin kuvvetli ısınması nedeniyle sürekli düşük hava basıncı vardır. Hava akımları buraya kuzeyden ve güneyden akar ve sürekli rüzgarlar - ticaret rüzgarları yaratır. Bu rüzgarlar Dünya'nın dönmesiyle saptırılır. Kuzey yarımkürede, alize rüzgarının estiği yöne bakarsanız, rüzgar sağa, güney yarımkürede - sola sapar. Bu bölgelerde 3-7 kilometre yükseklikte ticaret karşıtı rüzgarlar esiyor - rüzgarlar ters yönlerde. Ekvatora yakın sakin bir bölge var.
Ekvatordan uzaklaştıkça ticaret karşıtı rüzgarlar kutuplara doğru yönlerinden giderek daha fazla sapıyor.
Yaklaşık 30 derece enlemde ekvatorun her iki yanında sakin şeritler gözleniyor; bu bölgelerde ekvatordan gelen hava kütleleri (ticaret karşıtı rüzgarlar) alçalarak yüksek basınç alanı oluşturur. Ticaret rüzgârlarının doğduğu yer burasıdır.
Aşağıdan rüzgarlar kutuplara doğru esiyor. Bu rüzgarlar batıdan hakimdir; Ticaret rüzgarlarıyla karşılaştırıldığında çok daha değişkendirler.
Eski denizciler 30 ila 60 derece arasındaki alanları "batı fırtınaları" olarak adlandırıyorlar.
30 derece enlem civarındaki sakin bantlara bazen at enlemleri denir. Burada açık hava ve yüksek atmosfer basıncı hakimdir. Bu garip isim denizcilerin gittiği zamanlardan beri korunmuştur. yelkenli gemiler ve yalnızca Bermuda çevresindeki bölgeye uygulandı. Birçok gemi atları Avrupa'dan Batı Hint Adaları'na taşıdı. Sakin bir döneme giren yelkenliler hareket kabiliyetini kaybetti. Çoğu zaman denizciler kendilerini zor koşullarda buldular. Su kaynakları tükendi ve susuzluktan ilk ölenler atlar oldu. Denize atılan atların cesetleri uzun süre dalgalar tarafından taşındı.
Kutuplardan esen rüzgarlara genellikle kutupsal doğu rüzgarları denir (bkz. Şekil 5).
Pirinç. 5. Ana hava akımlarının basitleştirilmiş diyagramı
Dünya üzerindeki ana hava akımlarına ilişkin tanımladığımız tablo, suyun ve toprağın dengesiz ısınması nedeniyle ortaya çıkan sürekli rüzgarlar nedeniyle daha da karmaşık hale geliyor.
Toprağın sudan daha hızlı ısınıp soğuduğunu daha önce söylemiştik. Bu sayede gündüzleri sudan çok daha fazla ısınmayı başaran kara, geceleri ise tam tersine su karaya göre daha yavaş soğur.
Bu nedenle gündüzleri karadaki hava daha fazla ısınır; ısınan hava yükselir ve oradaki atmosfer basıncını artırır. Hava akımları (yaklaşık 1 km yükseklikte) suya doğru ve yukarıya doğru hızla akar. su yüzeyi Artan atmosferik basınç oluşturulur. Bunun sonucunda aşağıdaki sudan taze bir rüzgar - meltem - esmeye başlar (Şek. 6).
Pirinç. 6. Gündüz esintisi deseni
Ama sonra gece gelir. Arazi hızla soğuyor; yanındaki hava da soğutulur. Soğuk hava yoğunlaşır, çöker. Üst katmanlardaki basıncı azalır. Aynı zamanda su kalır. uzun zamandırısınır ve üzerindeki havayı ısıtır. 1 metreküp deniz suyunun bir derece soğutulmasının, 3 binden fazlasını bir derece ısıtmaya yetecek miktarda ısı ürettiği hesaplanıyor. metreküp hava! Isıtıldığında hava yukarı doğru yükselir ve orada artan atmosferik basınç oluşturur. Sonuç olarak, karadan esen rüzgar yukarıdan esmeye başlar ve anakaradan esen rüzgar aşağıdan karadan suya doğru esmeye başlar (Şek. 7).
Pirinç. 7. Gece esintisi deseni
Bu tür kara rüzgarları, büyük göllerin veya denizlerin kıyısında yaşayan herkes tarafından bilinmektedir. Örneğin Kara, Azak ve Hazar Denizlerindeki esintiler iyi bilinmektedir; Evet, Sohum'da esintiler var tüm yıl boyunca. Esintiler ayrıca Sevan, Issyk-Kul, Onega ve diğerleri gibi büyük göllerde de esiyor. Büyük nehirlerin kıyılarında, örneğin Saratov yakınlarındaki Volga'da, sağ yüksek kıyısında da esintiler görülür.
Esintiler uzağa gitmez. Bunlar tamamen yerel rüzgarlardır. Denizlerin ve okyanusların kıyı bölgelerinde suyun ve toprağın dengesiz ısınması, melteme benzer rüzgarlar yaratır. Bunlar sözde musonlardır.
Musonlar mevsimsel rüzgarlardır; yılın yarısını bir yöne, diğer yarısını diğer yöne eserler. Kışın denizlerin ve kıtaların farklı ısınma ve soğumalarından dolayı eser ve yaz saati. Yaz aylarında anakaradaki hava denizden çok daha fazla ısınır. Aksine, kışın deniz (okyanus) üzerindeki hava, anakara üzerindeki havadan daha sıcak olur. Bu durum yazın kıtaların daha fazla ısınması, kışın ise sudan daha fazla soğuması, yazın daha soğuk olan denizin kışın karadan daha sıcak hale gelmesiyle açıklanmaktadır.
Suyun büyük ısı kapasitesi, okyanusun yazdan gelen büyük ısı rezervlerini depolamasına olanak tanır.
Böylece yaz aylarında kıtalar atmosferi ısıtıyor, denizler ve okyanuslar ise soğutuyor gibi görünüyor. Kışın ise durum değişir: Denizler “atmosferik fırınlara”, kıtalar ise “buzdolaplarına” dönüşür.
Bu nedenle musonlar eser; kışın - karadan denize, yazın denizden anakaraya.
Musonlar Arktik Okyanusu kıyılarında bile tüm iklim bölgelerinde görülür. Musonların yönü de Dünyanın dönüşünden etkilenir. Muson yağmurları en çok Hindistan'da görülür.
Son olarak, genel özellikler hava akımları, atmosferik girdaplar - siklonlar hakkında söylemek gerekir.
Yukarıda bahsettiğimiz hava akımları, atmosferdeki muazzam miktardaki havanın - hava kütlelerinin hareketiyle ilişkilidir. Hava kütlesine genellikle belirli özelliklerini bir süre koruyan bu tür hava hacimleri denir. Örneğin Kuzey Kutbu'ndan gelen bir hava kütlesi, beraberinde düşük sıcaklık ve kuru, temiz hava.
İki farklı hava kütlesi arasındaki arayüze cephe denir. Cephenin her iki tarafında da genellikle çok farklı hava sıcaklıkları, rüzgar hızları vb. bulunur. Bu nedenle, bir cephe bir yerden geçtiğinde, o bölgedeki hava genellikle çarpıcı biçimde değişir.
İki bitişik hava kütlesi olduğunda farklı sıcaklıklar(ve dolayısıyla farklı hava yoğunlukları), birlikte hareket edin farklı hızlarda veya hava kütlelerinin sınır yüzeyinde ön kısım boyunca birbirlerine göre hareket ettiklerinde (yukarıdaki Şekil 8), sıcak ve soğuk hava kütlelerinin etkileşimi nedeniyle bir dalga rahatsızlığı ortaya çıkar - bir tür hava dalgası oluşur. ön. Bu durumda soğuk hava, sıcak havanın altından akar ve sıcak hava da soğuk havayı geri itmeye başlar. Hava akımları dönmeye başlar. Ön taraftaki dalga bozukluğu büyüyor, iki hava kütlesi arasındaki arayüz gittikçe daha dik bir şekilde bükülüyor: havanın giderek daha güçlü bir girdap hareketi bu şekilde yavaş yavaş ortaya çıkıyor - bir siklon (bkz. Şekil 8).
Şekil 8. Bir siklonun oluşum ve gelişim şeması
Kasırgaların meydana geldiği üç ana cephe vardır: Arktik, kutupsal ve tropikal. Arktik cephe, Arktik ve kutup havası arasındaki ayrım çizgisidir ( kuzey enlemleri). Kutup cephesi kutup ve tropik havayı (ılıman enlemler) ayırır. Tropikal cephe, tropik ve ekvator havası (güney enlemleri) arasındaki ayrım çizgisidir.
Siklondaki atmosferik basınç merkeze doğru azalır. Siklonun merkezinde hava basıncı en düşüktür. Bir kasırganın geliştiği alanın haritasında, aynı basınca sahip tüm noktalar çizgilerle birbirine bağlanmışsa - örneğin, bir çizgi tüm noktaları 990 milibar basınçla, diğeri - 995 milibar basınçla vb. bağlayacaktır. - o zaman siklon alanlarındaki tüm bu çizgilerin kapalı eğri çizgiler olacağı ortaya çıkar (Şekil 9). Bu tür çizgilere izobarlar denir. Bu alanın merkezinde bulunan izobar, en düşük basınca sahip noktaları birbirine bağlayacaktır.
Kasırgadaki bu basınç dağılımı sayesinde rüzgarlar kenarlardan merkeze doğru esmekte, böylece saat yönünün tersine esen bir rüzgar çemberi oluşturulmaktadır.
Pirinç. 9. Hava durumu haritasındaki izobarlar
Kasırga atmosferde hareket eder; yanında getiriyor ani değişim Rüzgar yönü ve hızı. Kasırgaların ortalama hızı saatte 25-40 kilometredir.
Atmosferde siklonların yani alçak basınçlı alanların yanı sıra alçak basınçlı alanlar da ortaya çıkar. yüksek tansiyon- antisiklonlar. Burada hava basıncı merkeze doğru artar.
Siklonlar ve antisiklonlar genellikle binlerce kilometreye yayılan çok geniş alanları kaplar. Bu nedenle, bu atmosferik bozulmalar üzerinde gözle görülür bir etkiye sahiptir. genel dolaşım atmosferdeki hava durumu daha da karmaşık hale getirir. Ilıman enlemlerde çeşitli rüzgarların ortaya çıkışı ve değişimi esas olarak siklonların ve antisiklonların hareketiyle ilişkilidir.
Çok güçlü kasırga rüzgarları tropik cepheden kaynaklanan siklonik rahatsızlıklarda ortaya çıkar. güney denizleri. Bu siklonlara tropikal denir.
Rüzgar, yani havanın dünya yüzeyine göre hareketi, eşitsizlikten dolayı ortaya çıkar. atmosferik basınç V farklı noktalar atmosfer. Basınç dikey ve yatay olarak değiştiği için hava genellikle dünya yüzeyine belirli bir açıyla hareket eder. Fakat bu açı çok küçüktür. Bu yüzden, rüzgar tarafındançoğunlukla , düşünmek yatay hareket hava, yani bu hareketin yalnızca yatay bileşenini dikkate alıyorlar. Bunun nedeni, rüzgarın dikey bileşeninin genellikle yatay bileşenden çok daha küçük olması ve yalnızca güçlü konveksiyon sırasında veya havanın tepelerin yamaçlarından aşağı doğru akmaya veya yükselmeye zorlanması durumunda orografik engellerin varlığında fark edilebilir hale gelmesidir.
Hava kütleleri, alanı belirli kıtalar ve okyanusların alanıyla orantılı olan büyük hacimli troposferik havadır. fiziksel özellikler ve meteorolojik miktarlardaki küçük yatay değişiklikler ve oldukça tekdüze hava koşulları ile karakterize edilenler.
Rüzgar yapısı
Hava akışının genel hareketi rüzgar hızı ve yönü ile karakterize edilir. Dünyanın yüzeyiyle sürtünme ve eşit olmayan ısınma nedeniyle hareket eden havada her zaman türbülans meydana gelir. Bu nedenle uzayın her noktasında hem rüzgarın hızında hem de yönünde hızlı değişiklikler oluyor. Bu tür hava hareketlerine hava rüzgârı denir. Genellikle rüzgar hızıyla, yumuşatılmış hızı, yani ölçüldüğü belirli bir kısa süre boyunca ortalama hızı kastediyoruz. Zaman içinde hızla değişen bireysel hava hacimlerinin gerçek hızına anlık denir.
Rüzgar yüksek engebeli alanlarda artar: engebeli arazilerde, tek tek tepelerde, ormanlarda, bu da bu tür alanlarda artan türbülansla açıklanır. Nispeten daha fazla eşit akışlar Ters çevirmelerde rüzgârsız hava not edilir. Aynı zamanda, ters çevirme katmanının altında sıklıkla rüzgar şiddetinde bir artış gözlenir.
Engellerin rüzgar üzerindeki etkisi
1. Rüzgarın önünde duran herhangi bir engel rüzgar alanını değiştirir. Engeller sıradağlar gibi büyük ölçekli olabileceği gibi evler, ağaçlar, orman sınırları gibi küçük ölçekli de olabilir. Hava kütleleri ya yanlardaki engelin etrafından dolaşır ya da yukarıdan yuvarlanır. Daha sıklıkla yatay akış meydana gelir. Akış ne kadar kolay gerçekleşirse, hava tabakalaşması o kadar kararsız olur, yani atmosferdeki dikey sıcaklık gradyanı o kadar büyük olur. Engellerin üzerinden hava akışı çok önemli sonuçlar yukarı doğru hava hareketi ile bir dağın rüzgarlı yamacında bulutların ve yağışların artması ve bunun tersine aşağı doğru hareketle bulutların rüzgar altı yamacında dağılmasıdır.
Bir engelin etrafından akarken, önündeki rüzgar zayıflar, ancak yanlarda, özellikle engellerin çıkıntılarının yakınında (evlerin köşeleri, pelerinler) yoğunlaşır. kıyı şeridi). Engelin arkasında rüzgar hızı azalır ve orada bir rüzgar gölgesi oluşur. İkisi arasında hareket ederken rüzgar çok belirgin şekilde artıyor Dağ sıraları. Hava akışı hareket ettikçe kesiti azalır. Küçük kesikten aynı miktarda havanın geçmesi gerektiğinden rüzgar hızı artar. Bu açıklıyor kuvvetli rüzgarlar bazı bölgelerde. Örneğin yüksek adalar arasında ve hatta şehrin sokaklarında rüzgarın artması.
2. Tarla barınak kuşaklarının tarlaların mikroiklim koşulları üzerindeki etkisi, öncelikle orman kuşağının oluşturduğu zemin hava katmanlarındaki rüzgarın zayıflamasıyla ilişkilidir. Hava orman şeridi üzerinden akar ve ayrıca şeritteki boşluklardan geçerken hızı da zayıflar. Bu nedenle şeridin hemen arkasında rüzgar hızı artar. Rüzgar hızı şeritten uzaklaştıkça artar. Fakat başlangıç hızışerit sürekli değilse, rüzgar yalnızca şeritteki ağaçların yüksekliğinin 40-50 katına eşit bir mesafede geri yüklenir. Sürekli bir şeridin etkisi, ağaçların yüksekliğinin 20-30 katına eşit bir mesafeye kadar uzanır.
Gradyan kuvveti
Her hareket bir kuvvetin etkisi altında gerçekleşir. Havayı harekete geçiren kuvvet, uzayda iki noktada basınç farkı olduğunda ortaya çıkar. Yatay basınç farkı, yatay bir basınç gradyanı ile karakterize edilir. Bu nedenle bu kuvvete denir itici güç yatay basınç gradyanı, aksi takdirde gradyan kuvveti.
P ve P+1 basıncına sahip iki izobarik yüzey arasındaki boşlukta birim hava hacmi (1 cm3) seçelim. Bu hacmin denge koşulu, zıt yönlü kuvvetlerin eşitliğidir.
G sıcak hava
soğuk 1000 mb
İzobarik yüzeyler dünya yüzeyine hafif bir açıyla eğimlidir. Bunun nedeni, soğuk havada basıncın yükseklikle birlikte sıcak havaya göre daha hızlı azalmasıdır. İzobarik yüzeylerin konumu yalnızca basınca değil aynı zamanda sıcaklığa da bağlıdır.
Tahsis edilen hacim yerçekimi ve basınç kuvvetlerinden etkilenir. Ortaya çıkan basınç kuvveti, izobarik yüzeylere dik olarak yüksek basınçtan alçak basınca doğru yönlendirilen ve hacmin ağırlık merkezine uygulanan toplam basınç gradyanı G'nin kuvvetidir.
Toplam eğimin kuvvetini yatay ve dikey bileşenlere ayıralım. Dikey bileşen, dikey hareketlerin olmadığı durumda yer çekimi kuvveti ile dengelenirken, yatay bileşen hareketin başladığı anda hiçbir şey tarafından dengelenmez ve dolayısıyla itici güç haline gelir. Bu kuvvetin etkisi altında hava doğru hareket etmeye başlar. alçak basınç.
Bölerek itici güç tahsis edilen hacmin kütlesi (1 cm3) için, yani yoğunluğu için, kütle birimine etki eden kuvveti buluyoruz:
burada F G – basınç gradyanı kuvveti, cm / s2;
ΔP – iki nokta arasındaki basınçtaki değişim (Dyn/cm2); 1mb = 103 Din/cm2;
Δz bu noktalar arasındaki mesafedir, cm.
Basınç gradyanının kuvveti havayı hareket ettirir ve hızını artırır. Hava hareketi sırasında tespit edilen diğer tüm kuvvetler yalnızca hareketi yavaşlatabilir ve onu eğim yönünden saptırabilir.
Hava hareket ettiğinde ortaya çıkan kuvvetler.
- Dünyanın dönüşünün saptırıcı kuvveti.
Rüzgar, havanın Dünya üzerindeki hareketidir ve Dünyanın kendisi kendi ekseni etrafında ω = 7,29 açısal hızıyla döner. 10 -5 sn-1. 1838'de Coriolis, hareketli bir koordinat sistemine göre herhangi bir hareketle vücudun dönme ivmesi adı verilen ek bir ivme aldığını kanıtladı. Dünya yüzeyinin üzerinde hareket eden hava, yani rüzgar da onu alacaktır.
Eğer bir hava kütlesi kendisi de hareket eden hareketli bir koordinat sistemine göre hareket ediyorsa, hava kütlesi onun devamında olan bir noktaya çarpmayacaktır. başlangıç yönü ama bundan sapacaktır. Hareketli koordinat sisteminde belirli bir noktadan hareketi gözlemlersek hava kütlesi, o zaman bir kuvvetin etkisi altında yana doğru sapmış gibi görünüyor. Bu kuvvete Coriolis kuvveti veya Dünya'nın dönüşünü saptıran kuvvet denir.
Havanın yatay hareketi, Dünya'nın dönüşünün saptırma kuvvetinin (Coriolis kuvveti) yatay bileşeninden etkilenir:
A = 2·v·ω·sinφ,
burada v – rüzgar hızı;
ω– açısal hız Dünyanın dönüşü, 7,29·10 -5 s -1'e eşittir.
φ – yerin enlemi.
Kuvvetin dikey bileşeni, havanın dikey hareketine şuna eşit etki eder:
A = 2 v 1 ω cosφ,
burada v 1 rüzgar hızının dikey bileşenidir.
Coriolis kuvvetinin yatay bileşeni hava hareketine dik açıyla, kuzey yarımkürede sağa, güney yarımkürede ise sola doğru yönlendirilir. Bu nedenle hareketi hızlandırmaz veya yavaşlatmaz, sadece yönünü değiştirir.
- Sürtünme kuvveti
Sürtünme kuvveti havanın hareketini yavaşlatır. Dünya yüzeyinin frenleme etkisi ile ilişkili dış sürtünme kuvveti ile havanın moleküler ve türbülanslı viskozitesi ile ilişkili iç sürtünme kuvvetinden oluşur.
Dış sürtünme kuvveti yalnızca hareketi yavaşlatır ancak yönünü değiştirmez. Hareketin ters yönünde ve hızıyla orantılı olarak yönlendirilir.
İç sürtünmenin etkisi, farklı hızlara sahip komşu hava katmanlarının ve hava hacimlerinin birbirlerinin hareketini etkilemesidir; aralarında hareketlerini engelleyen viskoz bir kuvvet oluşur. İç sürtünmenin ana kısmı türbülanslı karışımdan kaynaklanmaktadır ve bu nedenle genellikle türbülanslı sürtünme olarak adlandırılmaktadır. Moleküler sürtünmeden onbinlerce kat daha fazladır. Türbülansın artmasına neden olan tüm nedenler aynı zamanda iç sürtünmenin de artmasına neden olacaktır. Böylece atmosferdeki genel sürtünme kuvvetini arttırırken, etkisinin yukarıya, atmosferin üst katmanlarına yayılmasına da katkıda bulunurlar. İç sürtünme kuvvetinin harekete göre belirli bir yönü yoktur ve özellikle dış sürtünme kuvvetinin yönü ile çakışmaz. Bu nedenle, dış ve iç sürtünme kuvvetlerinin vektör toplamını temsil eden dünya yüzeyindeki toplam sürtünme kuvveti, harekete tam ters yönde yönlendirilmez, ancak hareketin ters yönünden sola doğru bir açıyla saptırılır. yaklaşık olarak 35 0'a eşittir. Genel Güç Havanın birim kütlesi başına hesaplanan sürtünme negatif ivme havanın hareketini yavaşlatır ve şuna eşittir:
burada k, yalnızca alttaki yüzeyin pürüzlülüğüne değil aynı zamanda hareketli hava akışındaki türbülansın yoğunluğuna da bağlı olan sürtünme katsayısıdır, s -1.
k 0,2 arasında değişir. 10 -4'ten 1,2'ye. 10 -4 sn -1 .
- Merkezkaç kuvveti
Merkezkaç kuvveti şu durumlarda oluşur: eğrisel hareket hava.
burada V hareket hızıdır;
r – hareket yörüngesinin eğrilik yarıçapı.
Merkezkaç kuvveti, yörüngenin eğrilik yarıçapı boyunca merkezden, yani yörüngenin dışbükeyliğine doğru yönlendirilir. İçin atmosferik hareketler Yörüngelerinin eğrilik yarıçapı yüzlerce ve binlerce metre olduğundan merkezkaç kuvveti genellikle küçüktür. Bu nedenle merkezkaç kuvveti genellikle Coriolis kuvvetinden 10-100 kat daha azdır. Ancak yüksek hızlarda ve küçük eğrilik yarıçaplarında merkezkaç kuvveti, eğim kuvvetinden birçok kez daha büyüktür. Bu tür koşullar küçük girdaplarda yaratılır. dikey eksen Sıcak havalarda, yörünge yarıçapının küçük ve hızların çok yüksek olduğu kasırga ve kasırgalarda meydana gelir.
SÜRTÜNMESİZ SABİT HAREKET. Gradyan RÜZGAR
Sürekli (durağan) hareket, uzaydaki her noktada büyüklük ve yönün değiştiği bir harekettir. ortalama hız zamanla değişmez.
Sürtünmenin olmadığı sabit hava hareketine gradyan rüzgarı denir.
Düzgün bir basınç alanında, gradyan kuvvetinin yönü ve büyüklüğü her yerde aynıdır. Dolayısıyla böyle bir alandaki havanın hareketi düzgün ve doğrusal olacaktır. Sürtünme kuvvetinin yokluğunda, hareket eden havaya izobarlara dik olarak yönlendirilen gradyan kuvveti (F G) ve harekete dik olarak yönlendirilen Coriolis kuvveti (A) etki eder.
Şekil 3.1'de birim hava hacmine etki eden kuvvetlerin diyagramı gösterilmektedir. düz hareket Sürtünme kuvvetini hesaba katmadan.
V
Şekil 3.1 – Havaya etki eden kuvvetlerin diyagramı
Sürtünme kuvvetini hesaba katmadan doğrusal hareket
Sürekli hareket sırasında bu kuvvetler, büyüklükleri eşit fakat yönleri zıt olduğundan dengelenir. Coriolis kuvveti harekete dik olduğundan hareket basınç gradyanına dik olacaktır yani izobarlar boyunca yönlendirilecektir. Dolayısıyla düz ve paralel izobarlar boyunca esen gradyan rüzgara jeostrofik rüzgar denir.
R
B, Coriolis kuvvetinin ve sürtünme kuvvetinin sonucudur.
Şekil 3.2 - Havaya etki eden kuvvetlerin şeması
doğrusal hareket sırasında sürtünme kuvveti dikkate alınarak
O noktasındaki hız vektörü, basınç gradyanı kuvvetinden sağa (kuzey yarımkürede) 90°'den küçük bir açıyla sapmaktadır. Gradyan kuvveti izobarlara diktir ve alçak basınca doğru yönlendirilir. Coriolis kuvveti A, hız vektörüne diktir ve ondan sağa sapmıştır (kuzey yarımkürede). Sürtünme kuvveti R, hız vektörünün tersi yönündedir. Hareketin durağan olabilmesinin koşulu, bu kuvvetlerin bileşke kuvvetlerinin sıfıra eşit olmasıdır.
Rüzgar yönü ile sürtünme tabakasındaki basınç gradyanı arasındaki sürtünme açısı daha büyük, yerin enlemi ne kadar büyükse ve sürtünme katsayısı o kadar küçük olur.
Sürtünme durumunda rüzgar hızı:
burada k sürtünme katsayısıdır.
Düz çizgi hareketi sırasında rüzgarın eğimden sapma açısı:
burada φ sürtünme kuvvetinin varlığında rüzgarın eğimden sapma açısıdır.
Rüzgar yönünün atmosferin yüzey katmanındaki yatay basınç gradyanından sapması kuzey yarımkürede ortalama 60° sağa doğrudur. Zemin katmanının üzerinde bu açı yükseklikle artar ve sürtünme seviyesinde rüzgar eğimlenir, sapma 90°'ye ulaşır.
Hava ile alttaki yüzey arasındaki sürtünmenin karadakinden daha az olduğu okyanus üzerinde rüzgar, anakaraya göre jeostrofik rüzgara daha yakındır.
Deneyimler, dünya yüzeyindeki rüzgarın, kuzey yarımkürede sağa ve güney yarımkürede sola doğru düz bir çizgiden daha az belirli bir açıyla basınç gradyanından her zaman saptığını doğrulamaktadır. Bu, şu kurala yol açar: Sırtınızı rüzgara vererek durursanız, en düşük basınç sol taraf ve biraz ileride ve daha yüksek basınç - birlikte sağ taraf ve biraz geride. Bu konum ampirik olarak bulunmuştur ve basınçlı rüzgar kanunu olarak adlandırılmaktadır.
DAİRESEL İZOBARLARDA EĞİMLİ RÜZGAR
Eğrisel izobarlar durumunda, basınç gradyanının yönü ve dolayısıyla gradyan kuvveti bir noktadan diğerine değişir. Bu nedenle hava hareketi de eğrisel olacaktır. Hareket eden hava üzerinde sürtünme kuvvetinin olmaması durumunda bu durumda gradyan, merkezkaç ve Coriolis kuvvetleri etki eder.
Dairesel izobarlar boyunca esen gradyan rüzgara jeosiklostrofik rüzgar denir.
Antisiklon
Antisiklon, merkezde yüksek basınç ve merkezden çevreye doğru basınçta azalma olan bir basınç sistemidir.
Şekil 3.3 bir antisiklonda kilitli dairesel izobarlar boyunca hareket eden birim hava hacmine etki eden kuvvetlerin diyagramını göstermektedir.
Şekil 3.3 – Bir antisiklonda havaya etki eden kuvvetlerin diyagramı
(Kuzey Yarımküre)
Gradyan kuvveti (F G), azalan basınç yönünde, yani belirli bir basınç sisteminin merkezinden çevresine doğru izobarlara dik olarak yönlendirilir. Merkezkaç kuvveti (C) de aynı yönde etki eder. Coriolis kuvveti (A) şu yöne yönlendirilmiştir: karşı taraf ve ilk iki kuvveti dengeler. Hız vektörü (V) gradyanın sağına sapmıştır (için kuzey yarımküre) ve izobara teğetsel olarak yönlendirilir. Böylece hareket izobarlar boyunca saat yönünde (kuzey yarımkürede) meydana gelir. Bu harekete antisiklonik denir.
İÇİNDE güney yarımküre hız vektörü gradyan kuvvetinin soluna yönlendirilir. Bu nedenle hava hareketi saat yönünün tersine gerçekleşir.
Bir antisiklonda güçlendirilmiş hareketle Coriolis kuvveti gradyanla dengelenir ve merkezkaç kuvvetleri.
AŞekil 3.4 - Bir siklondaki havaya etki eden kuvvetlerin diyagramı
(Kuzey Yarımküre)
Burada gradyan kuvveti basınç sisteminin çevresinden merkezine doğru yönlendirilir ve yönleri çakışan merkezkaç ve Coriolis kuvvetleri tarafından dengelenir. Hız vektörü de gradyanın sağına doğru yönlendirilir ve hareket izobarlar boyunca saat yönünün tersine gerçekleşir. Bu harekete siklonik denir.
Bir siklonda sürekli hareket sırasında gradyan kuvveti merkezkaç kuvveti ve Coriolis kuvveti tarafından dengelenir.
Bir siklondaki jeosiklostrofik rüzgar hızı:
Eğrisel hareket sırasında rüzgarın eğimden sapma açısı:
Burada "+" siklonu, "-" ise antisiklon'u belirtir.
HAVA KÜTLELERİ.
ATMOSFERDE TÜRBÜLANSLI KARIŞIM
Atmosfer havası, hareketlerin her zaman meydana geldiği, ölçeği ve yönü değişen çok hareketli bir ortamdır. farklı hızlarda. Atmosferik hava hareketlerinin türbülanslı doğası, dünya yüzeyinin pürüzlülüğü, yüzeyin farklı bölümlerinin eşit olmayan ısınması ve atmosferik akımların hidrodinamik özellikleri tarafından belirlenir. Dünyanın yüzeyi ne kadar pürüzlü olursa türbülans da o kadar yüksek olur. Havanın ısınması ne kadar yoğun olursa türbülans da o kadar yüksek olur. Türbülanslı hareketin sonucu dikey ve yatay hava değişimidir. Bu, ısının, nemin, tozun ve diğer yabancı maddelerin atmosfere aktarılmasına yol açar. Türbülanslı karıştırma, atmosferik havadaki yabancı maddelerin içeriğinin eşitlenmesine yol açar.
Dikey türbülanslı değişim aşağıdaki denklemle tanımlanır:
S = – A (dс/dz),
burada S, birim alandan birim zamanda aktarılan madde miktarıdır;
Dс/dz – maddenin dikey gradyanı, yani birim dikey mesafe başına değişimi;
A, atmosferik koşullara ve dünya yüzeyinin doğasına bağlı olan türbülanslı değişim katsayısıdır.
Atmosferin yüzey katmanındaki türbülanslı akışları belirlerken, aşağıdaki formülle belirlenen türbülans katsayısı k kullanılır:
burada ρ hava yoğunluğudur, kg/m3.
 |
Türbülansın derecesi değişebilir. Bu, işletmelerin bacalarından çıkan dumanın dağılımının gözlemlenmesiyle değerlendirilebilir. Borulardan çıkan duman akışlarının türü değişen dereceler atmosferik türbülans Şekil 3.5'te gösterilmektedir.
,Atmosfer koşulları altında A ve k katsayıları hem zaman hem de uzay açısından önemli ölçüde değişir. Rüzgar hızının dikey eğimine, atmosferin termal stabilitesine, dünya yüzeyinin özelliklerine (pürüzlülüğü, termal heterojenliği) vb. bağlıdırlar.
