Wiatr geostroficzny - Polski Serwis Naukowy

Wiatr geostroficzny - w meteorologii jest to teoretyczny wiatr, który byłyby wynikiem dokładnej równowagi sił efektem Coriolisa i siły gradientem ciśnienia działających na poruszające się powietrze. Warunek ten jest nazywany równowagą geostroficzną. W warunkach tych powietrze porusza się jednostajnie poziomo wzdłuż prostoliniowych i niezmieniających się izobar, czyli prostopadle do zmiany ciśnienia. Warunek równowagi geostroficznej w przyrodzie jest rzadko spełniony. Wiatr rzeczywisty prawie zawsze różni się od wiatru geostroficznego ze względu na nie spełnienie warunków założenia teorii, takie jak i tarcie z ziemią. Mimo to, wiele zjawisk atmosferycznych na średnich szerokościach geograficznych jest bliskie przepływowi geostroficznemu a przyjęcie takiego przepływu jest cennym pierwszym przybliżeniem zjawisk.

Wiatr – poziomy lub prawie poziomy ruch powietrza względem powierzchni ziemi. Wiatry są wywołane przez różnicę temperatur oraz różnice w ukształtowaniu powierzchni. Termin wiatr jest używany w meteorologii prawie wyłącznie na określenie horyzontalnej składowej wiatru. Istnieje jednak składowa pionowa wiatru i wtedy jest tak nazywana. Wiatr może wiać z obszarów wyższego ciśnienia do obszarów niższego ciśnienia, ale w średnich szerokościach geograficznych, ze względu na siłę Coriolisa, wiatr wieje zazwyczaj równolegle do linii takiego samego ciśnienia (wiatr geostroficzny). Wiatr jest jednym ze składników pogody, w tym celu podaje się prędkość wiatru (w m/s lub km/h) i kierunek, z którego wieje. Należy zachować uwagę przy używaniu terminologii kierunku wiatru: meteorolodzy pod nazwą wiatry zachodnie rozumieją wiatr wiejący z zachodu, podczas gdy "zachodni prąd oceaniczny" to prąd płynący na zachód (czyli różnica o 180 stopni w definicji kierunku).

Stała grawitacji (oznaczenie: G lub γ) – stała fizyczna służąca do opisu pola grawitacyjnego. Jako pierwszy wyznaczył ją Henry Cavendish. Obecnie używana wartość została opublikowana w 2002 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) i wynosi:

Warunek równowagi

Wiatr geostroficzny $(u_g,v_g)$ opisany jest równaniami: $u_g = - {g \over f} {\partial Z \over \partial y}\;,$ $v_g = {g \over f} {\partial Z \over \partial x}\;,$

gdzie: $u_g$ - składowa wschodnia prędkości wiatru, $v_g$ - składowa północna prędkości wiatru , g - stała grawitacji, f - parametr Coriolisa, y - północna współrzędna położenia, x - wschodnia współrzędna położenia, Z - wysokość geopotencjału (związana z ciśnieniem);

lub w zapisie wektorowym:

Efekt Coriolisa – efekt występujący w obracających się układach odniesienia. Dla obserwatora pozostającego w obracającym się układzie odniesienia, objawia się zakrzywieniem toru ciał poruszających się w takim układzie. Zakrzywienie to zdaje się być wywołane jakąś siłą, tak zwaną siłą Coriolisa. Siła Coriolisa jest siłą pozorną, występującą jedynie w nieinercjalnych układach obracających się. Dla zewnętrznego obserwatora siła ta nie istnieje. Dla niego to układ zmienia położenie a poruszające się ciało zachowuje swój stan ruchu zgodnie z I zasadą dynamiki.

Izobara – linia ilustrująca na wykresie zmiany parametrów opisujących układ fizyczny podczas przemian izobarycznych, czyli takich, w których ciśnienie jest stałe.

$\mathbf V_g = \frac {1} {\rho f} \mathbf { \hat k} \times \mathbf \nabla p\;,$

gdzie: $\mathbf V_g$ - prędkość pozioma wiatru w równowadze, $\rho$ - gęstość powietrza, $\hat k$ - wersor pionowy, $\mathbf \nabla p$ - poziomy gradient ciśnienia.

W układzie współrzędnych związanych z kierunkiem wiatru równanie to przyjmuje postać: $v_g = \frac {1}{\rho f}. \frac {\Delta p}{\Delta x}\;,$

gdzie $\Delta p$ to różnica ciśnień w kierunku prostopadłym do wiatru na odcinku $\Delta x$ .

Linki zewnętrzne

http://www.igf.fuw.edu.pl/local_new/zfa/restricted/dyplomy/licencjat.pdf