Курсовая работа (т): Местные ветры

Местные ветры

Курсовая работа

Местные ветры

Содержание

ветер атмосфера климат мансийский

Введение

Глава I. Основные сведения о ветре

.1 Атмосферная циркуляция и воздушные массы

.2 Причины образования ветра

.3 Основные характеристики ветра

.3.1 Турбулентность

.3.2 Порывистость

.3.3 Направление

.3.4 Скорость

Глава II. Воздушные течения в нижнем слое атмосферы

.1 Местные ветра

.2 Основные сведения о климате и ветровом режиме Ханты-Мансийского автономного округа

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

В узком смысле слова, климат это совокупность атмосферных условии за многолетний период, свойственных тому или иному месту в зависимости от его географической обстановки. В таком понимании климат является одной из физико-географических характеристик местности.

Климатом в широком смысле, или глобальным климатом, называется статистическая совокупность состояний, проходимых системой "атмосфера - океан - суша - криосфера - биосфера" за периоды времени в несколько десятилетий. В таком понимании климат есть понятие глобальное. [10]

Ветер оказывает свое влияние на климат в целом и в частности на погоду. Если уточнить, то можно сказать, что изменению погоды сопутствует определенное движение воздуха в атмосфере Земли, т.е. ветер. Еще древние люди заметили взаимосвязь между изменением силы, направления, характера ветра и прогнозом погоды. Рассматривая влияние ветра на климат, важно знать, где сформировался очаг этого воздушного потока, в жарком или в холодном районе, влажном или сухом, кроме того, над какими районами воздушный поток перемещался и изменял свои свойства. От преобладающего направления ветра зависит эффективность разделения между климатическими зонами, например разделом служит горная цепь. Так Западносибирская равнина разделена от Восточно-Европейской равнины хребтом Уральских гор, поэтому местные ветра зависят, в том числе и от преобладающего направления ветра.

Как собственно климат, оказывает решающее влияние на хозяйственную деятельность людей, являясь одной из физико-географических характеристик окружающей среды: на специализацию сельского хозяйства, размещение промышленных предприятий, воздушный, водный и наземный транспорт и т. п. Так и ход метеорологических процессов оказывает влияние на все стороны жизни человеческого общества: определяет гидрологический режим водных объектов; без метеорологической информации не могут обойтись авиация, морской, железнодорожный транспорт; от погодных условий зависят коммунальные службы городов, сельскохозяйственное производство. Погода влияет на самочувствие людей и их работоспособность. [10]

Связи с этим изучение местных ветров приобретает важное значение для улучшения условий жизнедеятельности людей конкретного региона.

Целью данной работы является изучение свойств ветра как климатического фактора влияющего на погоду того или иного региона.

Из настоящей цели вытекают следующие задачи:

. Изучить общее распределение воздушных масс в атмосфере;

. Изучить причины образования ветра;

. Изучить основные характеристики ветра;

. Изучить влияние местности на типы ветров;

. Изучить климатические особенности ХМАО и определить его местные ветра.

Объект исследования: ветер как климатообразующий фактор.

Предмет исследования: местные ветра и их режим.

От того куда дует ветер зависят погодные условия регионов. Прогнозом погоды занимаются метеорологи. Они работают в правительственных и военных организациях и частных компаниях, обеспечивающих прогнозами авиацию, мореплавание, сельское хозяйство, строительство, а также передают их по радио и телевидению. В современном мире эти прогнозы играют большую роль для экономики.

Глава I. Основные сведения о ветре

.1 Атмосферная циркуляция и воздушные массы

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, от распределения давления зависит движение воздуха, т. е. воздушные течения. [1]

Движение воздуха относительно земной поверхности ощущается нами как ветер. Следовательно, причиной появления ветров является неравномерное распределение давления. На характер движения воздуха относительно земной поверхности большое влияние оказывает суточное вращение Земли. В нижних слоях атмосферы на движение воздуха влияет также трение. Масштабы горизонтальных атмосферных движений меняются в очень широких пределах: от мельчайших вихорьков, которые можно наблюдать, например, во время метели, и до волн, сравнимых с размерами материков и океанов. [15]

Систему крупномасштабных воздушных течений на Земле называют общей циркуляцией атмосферы. Эти течения по своим размерам соизмеримы с большими частями материков и океанов. [14]

Основными элементами общей циркуляции атмосферы являются циклоны и антициклоны, т. е. волны и вихри размером в несколько тысяч километров, постоянно возникающие и разрушающиеся в атмосфере.

С воздушными течениями в системе общей циркуляции атмосферы связаны основные изменения погоды (Приложение 1). Воздушные массы, перемещаясь из одних областей Земли в другие, приносят с собой свойственные им характеристики. Системы воздушных течений общей циркуляции атмосферы, определяющие преобладание тех или иных воздушных масс в том или ином районе, являются также важнейшим фактором климатообразования. [15]

К основным воздушным течениям относят течения, обусловленные разностью температур воздуха в различных широтных зонах вблизи земной поверхности и на высотах:

·          струйные течения - это потоки воздуха в верхнем слое тропосферы и в нижней стратосфере;

·        воздушные течения в циклонах и антициклонах, обеспечивающие межширотный обмен воздуха;

·        пассаты - ветры северо-восточного и восточного направлений в тропиках северного полушария и юго-восточного и восточного направлений в тропиках южного полушария, в течение года почти не меняющие свое направление;

·        муссоны - устойчивые воздушные течения, дважды в год меняющие свое направление.

В большей части тропосферы, за исключением полярных и тропических широт, на высотах более 1-2 км преобладает западный перенос воздуха, т.е. перемещение его с запада на восток. В нижних слоях тропосферы, в том числе у земной поверхности, движение воздушных масс усложняется вследствие неоднородности земной поверхности, а также под влиянием областей повышенного и пониженного давления. [14]

Кроме воздушных течений общей циркуляции атмосферы климатообразующее значение имеют и циркуляции значительно меньшего масштаба (бризы, горно-долинные ветры и др.), носящие название местных циркуляций. Катастрофические погодные явления связаны с вихрями малого масштаба: смерчами, тромбами, торнадо, а в тропиках с вихрями более крупного масштаба - тропическими циклонами. [3]

Ветер вызывает волнение водных поверхностей, многие океанические течения, дрейф льдов; он является важным фактором эрозии и рельефообразования. [15]

Большие объемы воздуха, сравнимые по своим горизонтальным размерам с размерами материков и океанов и обладающие определенными физическими свойствами, носят название воздушных масс (Приложение 2). Воздушные массы отличаются одна от другой прежде всего своей температурой, влажностью, запыленностью, характером облачности. Свойства воздушных масс определяются особенностями того района, где они сформировались. [14]

Воздушные массы, перемещающиеся с более холодной земной поверхности на более теплую (обычно из высоких широт в низкие) называют холодными массами. Холодная воздушная масса вызывает похолодание в тех районах, в которые она приходит. Но сама она в пути прогревается. [3]

Воздушные массы, перемещающиеся на более холодную поверхность (в более высокие широты), называются теплыми массами. Они приносят потепление, но сами охлаждаются. [14]

.2 Причины образования ветра

Ветром называют горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Ветер характеризуется направлением, скоростью и порывистостью. Непосредственной причиной возникновения ветра является различие атмосферного давления в разных точках земной поверхности, создающее горизонтальный барический градиент. [14]

Ветры всегда возникают там, где существует разность давления и температуры воздуха, и направлены они из областей высокого давления в область низкого. [6]

Движение воздуха, возникшее под действием силы барического градиента, происходит не точно по направлению этого градиента, а по более сложной траектории, обусловленной взаимодействием силы градиента с отклоняющей силой вращения Земли, центробежной силой и силой трения. Под совокупным действием перечисленных сил ветер в нижнем слое атмосферы отклоняется от барического градиента на 50-60°, над морем - на 60-70°. Угол отклонения ветра от градиента возрастает с высотой и примерно на 1000-1500 м приближается к 90° (рис. №1).

Рис. №1. Распределение атмосферного давления и ветров у земной поверхности: справа - меридиональный разрез направления ветра (по А. П. Шубаеву): 1 - направление ветра; 2 - направление горизонтального барического градиента.

С учетом того, что направление движения воздуха отклоняется от горизонтального барического градиента, в высоких широтах преобладает восточный, в умеренных - западный, в тропических - снова восточный перенос воздуха. Пояса давлений не сплошные. [16]

Неоднородность подстилающей поверхности (океаны - материки, равнины - горы и т. п.) приводит к тому, что пояса "разрываются" на циклоны и антициклоны (Приложение 3). Под действием воздушных течений возникают пассаты и муссоны. [14]

.3 Основные характеристики ветра

.3.1 Турбулентность

Ветер всегда обладает турбулентностью. В воздухе возникают многочисленные беспорядочно движущиеся вихри и струи разных размеров. Отдельные количества воздуха, увлекаемые этими вихрями и струями, так называемые элементы турбулентности, движутся по всем направлениям, в том числе перпендикулярно к среднему направлению ветра и даже против него. Эти элементы турбулентности имеют линейные размеры от нескольких сантиметров до десятков метров. Таким образом, на общий перенос воздуха в определенном направлении и с определенной скоростью налагается система хаотических, беспорядочных движений отдельных элементов турбулентности по сложным переплетающимся траекториям. [4]

Турбулентность возникает вследствие различия скоростей ветра в смежных слоях воздуха. Особенно велика она в нижних слоях атмосферы, где скорость ветра быстро растет с высотой. Но в развитии турбулентности принимает участие также и архимедова (гидростатическая) сила. Отдельные количества воздуха, имеющие более высокую температуру, поднимаются вверх, а более холодные объемы воздуха опускаются вниз. Такое перемещение воздуха за счет различий температуры, а, следовательно, и плотности, происходит тем интенсивнее, чем быстрее падает температура с высотой. Поэтому различают динамическую турбулентность, возникающую независимо от температурных условий, и термическую турбулентность (или конвекцию), определяемую температурными условиями. В действительности турбулентность всегда имеет комплексную природу, в которой термический фактор играет большую или меньшую роль.

Турбулентность с преобладанием термических причин при определенных условиях превращается в упорядоченную конвекцию. Вместо мелких хаотически движущихся турбулентных вихрей, в ней начинают преобладать мощные восходящие движения воздуха типа струй или токов с высокими скоростями, иногда свыше 20 м/с. Такие мощные, восходящие токи воздуха называются терминами. Наряду с ними наблюдаются и нисходящие движения, менее интенсивные, но захватывающие большие площади. [14]

.3.2 Порывистость

Зримым следствием турбулентности является порывистость ветра, которая проявляется в постоянно и быстро меняющихся пульсациях скорости и направления ветра около некоторых средних значений. Причина колебаний (пульсаций или флуктуаций) ветра - турбулентность. Порывы (колебания, пульсации) ветра можно регистрировать чувствительными самопишущими приборами. Ветер, обладающий резко выраженными колебаниями скорости и направления, называют порывистым. При особенно сильной и внезапной порывистости говорят о шквалистом ветре. [15]

При обычных наблюдениях за ветром на метеорологических станциях определяют среднее направление и среднюю скорость ветра за промежуток времени порядка нескольких минут. При наблюдении за ветром анеморумбометром обычно определяют среднюю скорость и направление ветра за 10 мин, хотя вполне понятно, что чашечным или крыльчатым анемометром можно определить скорость ветра за любой конечный промежуток времени. [7]

Изучение порывистости ветра представляет самостоятельный интерес. С порывистостью связаны величины потоков тепла, влаги, распространение загрязнений и т. д. [5]

Из вышеизложенного ясно, что порывистость ветра тем больше, чем больше турбулентность.

Следовательно, она сильнее выражена над сушей, чем над морем. Особенно велика порывистость в районах со сложным рельефом местности. Она больше летом, чем зимой; имеет послеполуденный максимум в суточном ходе. [15]

1.3.3 Направление

Особенностью этой метеорологической величины является очень сильная зависимость от местоположения метеорологической площадки и прибора (Приложение 4). Поэтому следует до начала обработки составить розу открытости станции по горизонту, пользуясь классификацией степени открытости и условными обозначениями, введенными В.Ю. Милевским.

Для каждого из восьми румбов согласно данной классификации проставляется соответствующий класс закрытости.

Повторяемость различных направлений ветра вычисляют для каждого из восьми румбов и выражают в процентах к общему числу случаев, когда отмечался ветер. Штили в это число не включают. Их вычисляют отдельно и выражают в процентах от общего числа наблюдений (Приложение 5). Такая особенность обработки направления ветра связана с сильной зависимостью повторяемости штилей от качества установки флюгера и ухода за ним. Близость высоких деревьев, зданий и плохая смазка флюгера могут привести к резкому увеличению числа штилей.

Когда ряд лет наблюдений по анемометру станет достаточно длинным, необходимость в выделении штилей при обработке направления ветра отпадет.

Разница в сроках наблюдений заметно сказывается на рядах данных по направлению ветра. В районах, где хорошо выражен суточный ход ветра (особенно при бризах и горно-долинных ветрах), это вносит неоднородность в ряды данных, и поэтому в таких районах объединять ряды четырех- и восьмисрочных наблюдений не следует. [8]

Подчеркнем еще раз, что направлением ветра в метеорологии называют направление, откуда он дует. Указать это направление можно либо назвав точку горизонта, откуда дует ветер, либо определив угол, образуемый направлением ветра с меридианом, т. е. его азимут. В последнем случае угол отсчитывается от точки севера через восток, т.е. по часовой стрелке. В первом случае различают восемь основных румбов горизонта: север, северо- восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад - и восемь промежуточных румбов между ними: северо-северо- восток, восток-северо-восток, восток-юго-восток, юго-юго-восток, юго-юго-запад, запад-юго-запад, запад-северо-запад, северо- северо-запад; 16 румбов, указывающих направление, откуда дует ветер, имеют следующие сокращенные обозначения (русские и международные), N - норд, Е - ост, S - зюйд, W - вест.