Ce cauzează vântul

Vântul este definit ca mișcarea orizontală a aerului dintr-un loc în altul. În timp ce vânturile slabe sunt mai puțin perceptibile, vânturile puternice din timpul vremii nefavorabile sunt greu de ignorat.

Ce face ca în unele zile să fie mult vânt și în altele aproape deloc? Și cum este prezis și măsurat? Aici, explorăm răspunsurile, precum și modul în care schimbările climatice afectează puterea vântului.

Ce cauzează vântul?

Vântul există din cauza diferențelor de presiune atmosferică, care încep cu soarele. Pe măsură ce lumina soarelui lovește Pământul, nu emite căldura în mod egal. Lovește diferite locuri sub unghiuri diferite, ceea ce creează grade unice de încălzire.

În locurile care se încălzesc mai repede, energia termică este transferată moleculelor de aer, determinându-le să se excite, să se extindă și să se ridice. Acest transfer este observat ca o scădere a presiunii sau crearea unui centru de joasă presiune.

Între timp, moleculele din zonele mai răcoroase de aer sunt mai strâns împachetate și coboară, exercitând o forță mare asupra aerului de sub ele. Acestea sunt cunoscute sub numele de centre de înaltă presiune.

Moleculele de aer din aceste regiuni de înaltă presiune se deplasează întotdeauna către regiunile de joasă presiune, umplând spațiul lăsat liber de aerul cald, care se ridică. Meteorologii numesc forța care împinge aerul orizontal între regiunile de înaltă și joasă presiune „forța gradientului de presiune”. Grăbirea rezultantă a aerului între aceste două locații este vântul pe care îl experimentăm. Așa se nasc și vânturile de la înălțime, inclusiv vânturile predominante care se găsesc în straturile superioare ale atmosferei.

Viteza vântului este determinată de mărimea diferenței de presiune existente. Cu cât diferența dintre presiuni este mai mare, cu atât aerul se grăbește mai repede către zona de joasă presiune.

Direcția în care bate vântul este determinată de poziționarea zonelor de înaltă și joasă presiune, precum și de forța Coriolis.

Direcția vântului este întotdeauna exprimată prin direcția din care bate vântul. De exemplu, dacă vânturile bat de la nord spre sud, sunt „vânturi nordice” sau vânturi din nord.

Rafale de vânt

Pe măsură ce vântul bate, o serie de lucruri pot întrerupe mișcarea aerului și îi pot face viteza să varieze, cum ar fi copacii, munții și clădirile. Ori de câte ori aerul este obstrucționat în acest mod, frecțiunea – orice forță care se opune mișcării – crește și viteza vântului scade. Odată ce vântul trece de obiect, curge din nou liber, iar viteza sa crește într-o explozie bruscă, scurtă, cunoscută sub numele de rafală.

Forfecarea vântului

Vântul bate la toate nivelurile atmosferei, iar schimbările în viteza și direcția vântului la înălțimi crescânde produc forfecarea vântului. Aceste schimbări violente în viteza sau direcția vântului produc mișcări de amestec și turbulențe care pot contribui la vreme severă – inclusiv mezocicloni ai furtunilor, care generează tornade.

Forfecarea vântului poate crea un mediu ostil pentru uragane și cicloane tropicale, deoarece astfel de vânturi pot tăia vârfurile acestor furtuni, permițând aerului uscat să fie atras în centrul lor.

Cum se măsoară vântul

Deoarece aerul este un gaz invizibil, vântul nu poate fi măsurat în același mod ca ploaia și zăpada. Mai degrabă, trebuie măsurat prin forța pe care o aplică asupra obiectelor.

Un anemometru este un instrument de măsurare a vântului compus din trei cupe conice sau emisferice montate pe o tijă lungă. Pe măsură ce vântul bate, aerul umple gurile cupelor, împingând roata să se rotească. Pe măsură ce roata cu cupe se rotește, învârte tija, care este conectată la un mic generator din interiorul anemometrului. Prin numărarea numărului de rotații, generatorul calculează viteza corespunzătoare a vântului în metri pe secundă (m/s) sau kilometri pe oră (km/h).

Un alt instrument meteorologic numit giruetă (sau indicator de vânt) este folosit pentru măsurarea direcției vântului. Giruetele constau dintr-o elice cu un indicator și o coadă și un marcator direcțional. Poziția cozii indică direcția din care bate vântul, în timp ce indicatorul marchează unde bate.

Mâneca de vânt este un alt tip de giruetă. Aceasta semnalizează și viteza relativă a vântului și poate indica dacă vânturile sunt calme, ușoare sau puternice.

Folosirea vânturilor pentru prognoza meteo

Vânturile sunt și un instrument de prognoză în sine. Dacă vânturile bat din nord, de exemplu, poate fi o indicație că aer mai rece și mai uscat se deplasează într-o zonă. În mod similar, vânturile sudice pot indica sosirea aerului cald și umed.

Meteorologii folosesc și măsurătorile vântului pentru a determina cât de repede se deplasează sistemele meteo, ceea ce le permite să prognozeze cât de curând vor ajunge într-o anumită locație. De fapt, vânturile curenților jet sunt responsabile pentru direcționarea sistemelor de furtuni peste Statele Unite și în jurul globului.

Vânturile nu doar conduc mișcarea sistemelor meteo și a furtunilor severe, ci transportă și poluarea aerului dintr-o parte a lumii în alta. În iunie 2020, alizeele au transportat un nor de praf saharian din nordul Africii pe o distanță de aproape 8.000 de kilometri peste Oceanul Atlantic până în Golful Mexic.

Așa cum demonstrează Scările Enhanced Fujita și Saffir-Simpson, vânturile sunt, de asemenea, utilizate pentru a măsura intensitatea și potențialul de pagube al tornadelor și uraganelor.

Vântul și schimbările climatice

Deoarece vânturile sunt generate de încălzirea inegală a atmosferei, se așteaptă ca încălzirea climatică să influențeze apariția lor. Cu toate acestea, este încă neclar cum vor afecta schimbările climatice circulațiile la scară mare și vânturile locale.

În teorie, pe măsură ce temperaturile globale cresc, vânturile ar trebui să slăbească. Dar rezultatele cercetărilor nu susțin consecvent acest lucru. Anterior, oamenii de știință credeau că vânturile globale au scăzut ușor din anii 1980 – un fenomen cunoscut sub numele de „liniștire globală”. Dar în 2019, un studiu a arătat că această liniștire s-a inversat în 2010, iar de atunci, viteza medie globală a vântului a crescut de la 11,3 km/h la 11,9 km/h.

Pe baza acestor descoperiri, este posibil ca ciclurile climatice naturale să acționeze în cadrul tiparului de încălzire pe termen lung, declanșând trecerea de la vânturi mai lente la vânturi mai rapide la fiecare câteva decenii. Și dacă acest lucru se dovedește adevărat, ar putea determina variația regională și sezonieră a tiparelor de vânt din S.U.A.