Vēji

Dažādi atmosfēras spēki rada dažādus vējus. Tālāk tiks apskatīti vēji, kādi rodas ievērojot konkrētus spēkus.

Zemāk tiks apskatīti stacionāri gadījumi - proti tādi gadījumi kad visi spēki ir līdzsvarā un vējā ātrums konkrēta novērojumu punktā nemainās, vai mainās lēni.

Ģeostrofiskais vējš.

Ja tiek ņemts vērā spiediena gradienta spēks un koriolisa spēks, tad stacionārā gadījumā vējš ir vērsts paralēli horizontalajām izobārām (konstanta spiediena līnijas). Šis tuvinājums ir labs, apskatot zema/augsta spiediena ieplakas, kas nav aktīvu ciklonu vai anticiklonu darbības zonā. Atrisinot kustības vienādojumu iegūst:

G - Ģeostrofiskā vēja stiprums (m/s)

B - Gaisa blīvums (kg/m^3)

dP - Spiediena izmaiņa starp diviem punktiem (Pa)

dL - Attālums start punktiem (m)

K - Koriolisa parametrs (1/s)

Tātad zinot spiedienu kādā apgabalā iespējams diezgan precīzi izrēķināt vēja stiprumu.

Piemēram Latvijā, ja T ap +5 C , tad vēja ātrums G=640*dP/dl (m/s) . Jja dP=10hPa(1000 Pa) un dl=400km(400 000 m), tad G= 16 m/s.

Zemāk dots piemērs.

Šī sakarība nav pielietojama mesoscale procesu gadījumā (piem: tornado, triecienvētra, u.t.t).

Gradienta vējš.

Tuvinājums, kad papildus gradienta un koriolisa spēkiem tiek ņemts verā arī centrbēdzes spēks (cikloniskās/anticikloniskās rotācijas). Šai gadījumā vējš ir mazāks kā ģeostrofiskā gadījumā. Atrisinot kustības vienādojumu iegūst divus atrisinājumus:

Ciklonam:

Anticiklonam:

kur

M - Gradienta vēja stiprums (m/s)

K - Koriolisa parametrs (1/s)

R - Attālums no rotācijas centra (m)

G - Spiediena profilam atbilstošais ģeostrofiskā vēja stiprums (m/s)

Gradienta vējš tāpat kā ģeostrofiskais ir vērsts paralēli isobarām, bet tas ir vājāks jo gradienta spēkam ir jālīdzsvaro gan koriolisa gan centrbēdzes spēks. Zemāk gradienta vēja piemērs.

Pie tam aticikloniem stabils rezulāts eksistē, ja G/KR<= 1/4 . Tas nozīmē, ka spiediens nevar pēc patikas strauji samazināties attālinoties no anticiklona centra, tādējādi arī maksimālā vēja stiprums noteiktā attālumā no anticiklona centra ir ierobežots.

Piemērs(robežgadījums):

Reāliem anticikloniem spiediens attālinoties no ciklona centrā parasti samazinās daudz lēnāk.

Savukārt cikloniem nav ierobežojuma uz spiediena maiņas straujumu attālinoties no ciklona centra.

Robežslāņa vējš

Turbulence robežslānī (boundary-Layer) rada pretestību un tādējādi palēnina ģeostrofisko vēju. Šai gadījumā tiek ņemti vērā spiediena gradienta, koriolisa un turbulences berzes spēki. Atrisinot kustības vienādojumu, iegūst ka Robežslāņa vējš ir vērsts nedaudz pa kreisi no ģeostrofiskā vēja.

Robežslāņa gradienta vējš

Šei gadījumā tiek ņemti vērā spiediena gradienta, koriolisa, turbulences berzes un centrbēdzes spēki. Proti visi augstāk minētie spēki ir ņemti vērā.

Atrisonot kustības vienādojumu iegūst, ka Robežslāņa vējš ir lēnāks par gradienta vēju un vērsts nedauz pa kreisi no tā.

Robežslāņa gradienta vējš var būt pat 2 reizes mazāks kā ģeostrofiskais un veidot ar izobārām pat 10 grādu leņķi.

=======================================================

Termālais vējšs

Stacionāra gadījumā tur kur temperatūra lielāka spiediens ir liekāks. Savukārt spēks uz gaisa daļiņu vērsts virzienā kur spiediens mazāks. Un tā kā temperatūta samazinās virzienā no dienvidiem uz ziemeļiem, tad arī uz gaisa masām darbojās spēks virzienā uz ziemeļiem.

Termālā vēja sakarība

Ja ir horizontāls temperatūras gradients rada vertikālu ģeostrofiskā vēja gradientu (vējš palielinās līdz ar augstumu)

Piemēram, ja temperatūra 100 km distancē mainās no 8C līdz 12C tad ģeostrofikais vējš mainās apmēram 14 m/s uz augstuma kilometru.