Vinder og trykkgradientstyrken

Vind er bevegelsen av luft over jordoverflaten og produseres av forskjeller i lufttrykk mellom et sted til et annet. Vindstyrke kan variere fra en lett bris til orkan kraft og måles med Beaufort vindskala.

Vind er navngitt fra retningen de kommer fra. For eksempel er en vestlig vind som kommer fra vest og blåser mot øst. Vindfart måles med en vindmåler og retningen bestemmes med en vindsvinge.

Siden vind produseres av forskjeller i lufttrykk, er det viktig å forstå det konseptet når du også studerer vind. Lufttrykk skapes av bevegelse, størrelse og antall gassmolekyler som er til stede i luften. Dette varierer basert på luftmassens temperatur og tetthet.

I 1643 utviklet Evangelista Torricelli, en student av Galileo kvikksølvbarometeret for å måle Lufttrykk etter å ha studert vann og pumper i gruvedrift. Ved å bruke lignende instrumenter i dag, er forskere i stand til å måle normalt havnivåtrykk på omtrent 1013,2 millibar (kraft per kvadratmeter overflate).

I atmosfæren er det flere krefter som påvirker vindens hastighet og retning. Det viktigste er imidlertid jordas gravitasjonskraft. Når tyngdekraften komprimerer jordas atmosfære, skaper den lufttrykk - vindkraften. Uten tyngdekraft ville det ikke være atmosfære eller lufttrykk og dermed ingen vind.

Kraften som faktisk er ansvarlig for å forårsake bevegelse av luft, er imidlertid trykkgradientkraften. Forskjeller i lufttrykk og trykkgradientkraft skyldes ulik oppvarming av jordoverflaten når den kommer inn solstråling konsentrerer seg ved ekvator. På grunn av for eksempel energioverskuddet på lave breddegrader, er luften der varmere enn ved polene. Varm luft er mindre tett og har lavere barometrisk trykk enn kald luft på høye breddegrader. Disse forskjellene i barometrisk trykk er det som skaper trykkgradientkraft og vind når luften kontinuerlig beveger seg mellom områder med høy og lavtrykk.

For å vise vindhastigheter plottes trykkgradienten ut på værkart ved å bruke isobarer kartlagt mellom områder med høyt og lavt trykk. Barer som er langt fra hverandre representerer en gradvis trykkgradient og lett vind. De nærmere hverandre viser en bratt trykkgradient og sterk vind.

Endelig Coriolis kraft og friksjon påvirker begge deler betydelig over hele kloden. De Coriolis kraft gjør at vind avleder fra sin rette bane mellom områder med høyt og lavt trykk og friksjonskraften bremser vinden når den beveger seg over jordoverflaten.

I atmosfæren er det forskjellige nivåer av luftsirkulasjon. Imidlertid er de i midten og øvre troposfæren er en viktig del av hele atmosfærens luftsirkulasjon. For å kartlegge disse sirkulasjonsmønstrene bruker de øvre lufttrykkskart 500 millibar (mb) som referansepunkt. Dette betyr at høyden over havet bare er plottet i områder med et lufttrykknivå på 500 mb. For eksempel kan over et hav på 500 mb være 18.000 fot i atmosfæren, men over land kan det være 19.000 fot. Derimot kartlegger overflateværet trykkforskjeller basert på en fast høyde, vanligvis havnivå.

500 mb-nivået er viktig for vind, fordi meteorologer kan analysere mer om værforhold ved jordoverflaten ved å analysere vinder på øverste nivå. Ofte genererer disse øverste vindene vær- og vindmønstrene ved overflaten.

To vindmønstre på øverste nivå som er viktige for meteorologer er Rossby-bølger og jetstrøm. Rossby-bølger er betydelige fordi de bringer kald luft sørover og varm luft nord, og skaper en forskjell i lufttrykk og vind. Disse bølgene utvikler seg langs jetstrømmen.

I tillegg til lave og øvre nivå globale vindmønstre, er det ulike typer lokale vinder rundt om i verden. Land-sjøbris som forekommer på de fleste kystlinjer er ett eksempel. Disse vindene er forårsaket av temperatur- og tetthetsforskjellene i luft over land kontra vann, men er begrenset til kystplasser.

Fjelldalsbrisen er et annet lokalt vindmønster. Disse vindene er forårsaket når fjelluft avkjøles om natten og renner ned i daler. I tillegg får dalluften raskt varme på dagtid og den stiger oppover og skaper ettermiddagsbris.

Noen andre eksempler på lokale vinder inkluderer Sør-Californias varme og tørre Santa Ana Winds, den kalde og tørre mistralvinden Frankrikes Rhône-dal, den veldig kalde, vanligvis tørre boravinden på østkysten av Adriaterhavet, og Chinook-vindene i Nord Amerika.

Vind kan også forekomme i stor regional skala. Et eksempel på denne typen vind vil være katabatiske vinder. Dette er vind forårsaket av tyngdekraften og kalles noen ganger dreneringsvind fordi de drenerer nedover en dal eller en skråning når tett, kald luft i høye høyder renner nedover av tyngdekraften. Disse vindene er vanligvis sterkere enn bris i fjelldalen og forekommer over større områder som et platå eller høyland. Eksempler på katabatiske vinder er de som blåser av Antarktis og Grønlands enorme isark.

Det sesongmessige skiftet monsoonal vind funnet over Sørøst-Asia, Indonesia, India, Nord-Australia og ekvatorial Afrika er et annet eksempel på regionale vinder fordi de er begrenset til den større regionen i tropene i motsetning til bare India for eksempel.

Enten vind er lokal, regional eller global, er de en viktig komponent i atmosfærisk sirkulasjon og spiller en viktig rolle i menneskers liv på jorden da deres flyt over store områder er i stand til å bevege vær, forurensninger og andre luftbårne gjenstander over hele verden.