ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΟΙ ΑΝΕΜΟΙ

Τι είναι ο άνεμος;  Η κίνηση του ατμοσφαιρικού αέρα. Πώς προκαλείται;  Περιστροφή της Γης  Ανάγλυφη επιφάνεια  Ηλιακή ακτινοβολία

Χαρακτηριστικά ανέμου Προσδιορίζεται από δυο στοιχεία:  Τη κατεύθυνση και την ταχύτητα του (ένταση). Υπάρχουν και χρησιμοποιούνται πολλές εμπειρικές ονομασίες, ειδικά στη ναυτιλία (π.χ. πουνέντης, γαρμπής κ.ά.) Για την ταχύτητα του ανέμου χρησιμοποιούνται οι μονάδες:  m/sec  Km/h  Knots (κόμβοι ή ναυτικά μίλια), 1 knot=1853 m/h  Κλίμακα Beaufort (μποφώρ)

Δυνάμεις που ρυθμίζουν την κίνηση των αερίων μαζών Για να κατανοήσουμε τις δυνάμεις, θα θεωρήσουμε 2 κατηγορίες: Α) Δυνάμεις που μπορούν να θέσουν σε κίνηση μια αέρια μάζα και να τη διατηρήσουν σε κίνηση (δύναμη βαρύτητας, δύναμη βαροβαθμίδας) Β) Δυνάμεις που εμφανίζονται κατά την κίνηση και υπάρχουν μόνο εφόσον υπάρχει κίνηση (δύναμη Coriolis, δύναμη τριβής, φυγόκεντρος δύναμη)

1. Δύναμη βαρύτητας Για την επιφάνεια της Γης και γεωγραφικό πλάτος 45° g=9,81 m/sec 2

2. Δύναμη της βαροβαθμίδας (Pressure Gradient Force) Βαροβαθμίδα: μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης σε διεύθυνση κάθετη πάνω στις ισοβαρείς καμπύλες, στη μονάδα μήκους A B

Βαροβαθμίδα vs. Βαρύτητα Στην κατακόρυφη διεύθυνση, η δύναμη βαροβαθμίδας είναι φορές μεγαλύτερη.

3. Δύναμη Coriolis Φυσική Γ’ Λυκείου:  Σε κάθε σώμα που κινείται σε σχέση με σύστημα αναφοράς, που περιστρέφεται, αναπτύσσεται μια δύναμη αδράνειας που ονομάζεται δύναμη Coriolis. όπου ω=7,29·10 -5 rad/sec η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της Γης, υ η σχετική ταχύτητα του σώματος και φ το γεωγραφικό πλάτος του τόπου

Ποιός ο ρόλος της δύναμης Coriolis? Η δύναμη αυτή αναγκάζει τα σώματα (αέρας) που κινούνται πάνω στη Γη να αποκλίνουν προς τα δεξιά της κίνησης τους (Β. Ημισφαίριο) ή προς τα αριστερά της κίνησης τους (Ν. Ημισφαίριο). Για μικρής κλίμακας κινήσεις, η εκτροπή είναι αμελητέα.

4. Δύναμη τριβής Για τη Μετεωρολογία, τριβή είναι:  Η δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση του αέρα πάνω στο έδαφος  Η εσωτερική τριβή (δύναμη ιξώδους), η οποία προκύπτει σαν αποτέλεσμα της ολίσθησης μεταξύ τους, των διαφορετικών στρωμάτων αέρα (με διαφορετικές ταχύτητες). Ιδιαίτερα σημαντική κοντά στο έδαφος.

5. Φυγόκεντρη δύναμη αδράνειας και κεντρομόλος δύναμη Ίσες και αντίθετες δυνάμεις Εμφανίζονται μόνο κατά την περιστροφική, καμπυλόγραμμη κίνηση των σωμάτων Η φυγόκεντρος είναι μια δύναμη που γίνεται αντιληπτή μόνο από τον παρατηρητή που συμμετέχει στη κίνηση (δύναμη αδρανείας)

Εξισώσεις κίνησης ΟΙ ΟΡΟΙ eu, ew, F Tz είναι αμελητέοι

Οι 2 πρώτες εξισώσεις αναφέρονται στην οριζόντια στρωτή ροή του ρευστού (εξισώσεις Navier- Stokes). Η 3 η αναφέρεται στην κατακόρυφη ροή (υδροστατική εξίσωση).

Εξισορροπούμενες και μη κινήσεις Όταν ισχύει (στην κατακόρυφη):  έχουμε ισορροπία δυνάμεων, άρα ηρεμία ρευστού ή κίνηση με σταθερή ταχύτητα Αν όμως δεν ισχύει το παραπάνω:  εκτός από τις κατακόρυφες κινήσεις, δρούνε και οριζόντιες συνιστώσες  έχουμε οριζόντια κίνηση αέρα προς τη δ/νση των χαμηλών πιέσεων (άνεμος)

Γεωστροφικός άνεμος Ο άνεμος (ροή) που προκύπτει ως αποτέλεσμα της τέλειας ισορροπίας μεταξύ των δυνάμεων βαροβαθμίδας και Coriolis ονομάζεται Γεωστροφικός.

f: παράμετρος Coriolis ρ: πυκνότητα αέρα dp/dn: οριζόντια βαθμίδα της πιέσεων κατά μήκος της καθέτου προς τις ισοβαρείς

Όσο πυκνότερες είναι οι ισοβαρείς, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ταχύτητα.

Γεωστροφικός άνεμος: ¨θεωρητικός άνεμος¨, που προσεγγίζει τον πραγματικό άνεμο ικανοποιητικά, ειδικά πάνω από θάλασσες, ωκεανούς και στην ελεύθερη ατμόσφαιρα, όπου η δύναμη τριβής είναι αμελητέα. Η διανυσματική διαφορά του γεωστροφικού ανέμου από τον πραγματικό ονομάζεται αγεωστροφικός άνεμος.

Στις περισσότερες περιπτώσεις οι ισοβαρείς δεν είναι ευθύγραμμες, αλλά καμπύλες. Τότε, αναπτύσσεται μια φυγόκεντρος δύναμη (F φ ). Ο άνεμος πάλι θεωρείται ότι κινείται με σταθερή ταχύτητα, άρα (από 2 ο ν. Νεύτωνα) θα πρέπει να υπάρχει ισορροπία δυνάμεων.

Άνεμος βαροβαθμίδας Ο άνεμος που πνέει ως συνέπεια της ισορροπίας των τριών δυνάμεων λέγεται άνεμος βαροβαθμίδας. Για το Β. Ημισφαίριο

Η F B έχει κατεύθυνση προς τις χαμηλές πιέσεις Η F Φ έχει κατεύθυνση μακριά από το κέντρο Επειδή F B >F Φ, η F C σημειώνεται προς τα δεξιά (ισορροπία δυνάμεων)

Η F B έχει κατεύθυνση προς τις χαμηλές πιέσεις Η F Φ έχει κατεύθυνση μακριά από το κέντρο Η F C εκτρέπει προς τα δεξιά (Β. Ημισφαίριο)

Ημερήσιοι – Τοπικοί άνεμοι 1. Η θαλάσσια αύρα (sea breeze) 2. Η απόγειος αύρα 3. Η αύρα των κοιλάδων 4. Η αύρα των βουνών

Θαλάσσια αύρα

Απόγειος αύρα

Κοιλάδες-βουνά