Анализ карты ветров
Анализ карты ветров строится на связи между атмосферным давлением и движением воздуха. По взаимному расположению областей высокого и низкого давления, направлению изобар и расстоянию между ними можно определить направление ветра, а по величине градиента атмосферного давления — его силу.
Что показывает карта ветров
На карте атмосферного давления цифры и изобары показывают распределение давления у земной поверхности. Изобары соединяют точки с одинаковым атмосферным давлением. Если значения изобар увеличиваются к центру замкнутой области, это область высокого давления, или антициклон. Если значения уменьшаются к центру, это область низкого давления, или циклон.
Ветер — горизонтальное движение воздуха из области более высокого давления в сторону области более низкого давления. Причина движения воздуха — неодинаковое атмосферное давление в соседних точках.
Чем сильнее различается давление на одинаковом расстоянии, тем больше сила, действующая на воздух. На карте это выражается расстоянием между изобарами: чем ближе изобары друг к другу, тем сильнее ветер; чем дальше они друг от друга, тем слабее ветер.
Давление изменяется в направлении, перпендикулярном изобарам. Поэтому градиент давления и идеализированное направление движения воздуха направлены поперёк изобар: от большего давления к меньшему. В реальной атмосфере направление приземного ветра отклоняется из-за вращения Земли и трения о поверхность.
Как определить направление ветра
Сначала найдите на карте области максимального и минимального давления. Затем установите, с какой стороны от выбранной точки давление выше, а с какой — ниже. Воздух стремится перемещаться от высокого давления к низкому, поэтому в простейших учебных задачах стрелку проводят от изобары с большим значением к изобаре с меньшим значением, перпендикулярно линиям.
- Определите значения соседних изобар.
- Найдите направление уменьшения давления.
- Проведите мысленную линию поперёк изобар от большего давления к меньшему.
- Переведите направление стрелки в сторону горизонта: северный, юго-западный, западный ветер и т. п.
- Помните: название ветра обозначает откуда он дует, а не куда направляется.
Если воздух движется с севера на юг, это северный ветер. Если стрелка направлена на север, ветер называется южным, потому что он приходит с юга.
На синоптических картах у поверхности направление ветра может быть не строго перпендикулярным изобарам. В Северном полушарии вокруг циклона воздух движется против часовой стрелки и направляется к центру, а вокруг антициклона — по часовой стрелке и от центра. В Южном полушарии направления вращения противоположны. В школьных заданиях необходимо ориентироваться на условие: если учитывается только градиент давления, используйте направление от высокого давления к низкому; если показана циркуляция, учитывайте вращение воздуха вокруг центра.
Сила ветра и расстояние между изобарами
Силу ветра на карте оценивают прежде всего по густоте изобар. Если изобары с одинаковым шагом давления расположены близко, давление изменяется быстро на небольшом расстоянии. Градиент давления велик, поэтому ветер обычно сильный. Если между изобарами большое расстояние, изменение давления происходит постепенно, и ветер слабее.
Здесь \(G\) — горизонтальный градиент давления, \(\Delta p\) — разность давления между двумя точками, а \(\Delta l\) — расстояние между ними. В школьных задачах важно сравнивать величины в одинаковых единицах: например, гектопаскали и километры.
При одинаковой разности давления ветер сильнее там, где расстояние между соответствующими изобарами меньше. При одинаковом расстоянии ветер сильнее там, где разность давления больше.
Например, на первом участке давление меняется от 1016 до 1008 гПа за 400 км, а на втором — от 1016 до 1008 гПа за 200 км. Разность давления одинакова, но на втором участке градиент в два раза больше, поэтому ожидается более сильный ветер.
На каком участке ветер будет сильнее, если изобары имеют одинаковый шаг давления?
Разобранный пример
На карте три почти параллельные изобары имеют значения 1008, 1012 и 1016 гПа. Слева направо расстояние между ними уменьшается. Определите направление ветра и участок, где он сильнее.
Ответ: ветер направлен слева направо, то есть в сторону уменьшения давления. Сильнее он будет справа, где изобары расположены гуще. Если направление требуется назвать по сторонам горизонта, необходимо дополнительно посмотреть, в каком направлении на карте проходит стрелка: например, движение с запада на восток означает западный ветер.
Алгоритм решения экзаменационной задачи
- Найдите значения изобар около указанной точки.
- Определите, в какую сторону давление увеличивается и уменьшается.
- Проведите направление градиента поперёк изобар.
- Назовите ветер по стороне, откуда он приходит.
- Сравните расстояние между изобарами на нужных участках.
- При необходимости вычислите градиент по формуле \(G=\frac{\Delta p}{\Delta l}\).
Если в условии спрашивают именно направление ветра, не отвечайте только «из области высокого давления в область низкого». Укажите сторону горизонта. Если спрашивают силу, обязательно сравните расстояния между изобарами, а не только значения давления.
Частые ошибки
1. Называть ветер по направлению стрелки, а не по стороне, откуда он дует. 2. Считать, что ветер движется вдоль изобар: градиент давления направлен поперёк них. 3. Делать вывод о силе ветра только по величине давления: важна разность давления на расстоянии. 4. Сравнивать изобары с разным шагом без учёта этого шага. 5. Забывать, что у циклона и антициклона направление вращения зависит от полушария. 6. Путать близко расположенные изобары с большим перепадом давления: нужно учитывать и перепад, и расстояние.
| Признак на карте | Вывод |
|---|---|
| Изобары близко друг к другу | Большой градиент, ветер сильнее |
| Изобары далеко друг от друга | Малый градиент, ветер слабее |
| Давление уменьшается к центру | Циклон, область низкого давления |
| Давление увеличивается к центру | Антициклон, область высокого давления |
| Изобары почти параллельны | Направление градиента перпендикулярно им |
Quick-test
Проверьте себя
Главное
- Ветер возникает из-за различий атмосферного давления и направляется от высокого давления к низкому.
- Градиент давления направлен перпендикулярно изобарам.
- При одинаковом шаге давления близко расположенные изобары означают более сильный ветер.
- Название ветра указывает сторону, откуда он приходит.
- Для сравнения силы ветра используют формулу \(G=\frac{\Delta p}{\Delta l}\) и учитывают как разность давления, так и расстояние.