¿Qué efecto tiene la fricción sobre el viento?

En la capa de fricción, el viento camina sobre un terreno accidentado y desigual, y la velocidad del viento tiene que disminuir bajo la acción de la fricción. Debido a la diferente rugosidad de la superficie del suelo, la fuerza de fricción es diferente y el grado de reducción de la velocidad del viento también es diferente. En general, la fuerza de fricción sobre la superficie terrestre es mayor que la de la superficie del mar; por otro lado, la fuerza de fricción sobre la superficie terrestre es mayor en las zonas montañosas que en las llanuras, y en los bosques que en los pastizales.

La fricción no sólo debilita la velocidad del viento, sino que también interfiere con su dirección, destruyendo el equilibrio entre la fuerza del gradiente de presión y la fuerza de desviación geostrófica.

Cuadro comparativo del impacto de la fricción sobre el viento

Como se muestra en la figura, cuando la fuerza del gradiente de presión G y la fuerza de deflexión geostrófica A están equilibradas, el viento originalmente sigue las isobaras. La dirección (V) se mueve a una velocidad constante, pero la fuerza de fricción R la atrae desde atrás, la velocidad del viento disminuye a Vr y la fuerza de desviación geostrófica también disminuye a ar debido a la disminución de la velocidad del viento, por lo que el gradiente de presión del aire La fuerza excede la fuerza de deflexión geostrófica debilitada y el viento tira hacia el lado de baja presión. En este momento, para permanecer perpendicular a la dirección del viento, la fuerza de desviación geostrófica y la fuerza de fricción permanecen opuestas a la dirección del viento y se desvían hacia la izquierda con la dirección del viento. Aunque la fuerza de fricción y la fuerza de desviación geostrófica no están en la misma dirección, siempre mantienen un ángulo recto entre sí, pero aún están unificadas y se oponen a la fuerza del gradiente de presión del aire. Cuando su fuerza combinada (R+AR) se desvía para ser igual y opuesta a la fuerza del gradiente de presión del aire, el equilibrio de fuerzas contradictorio entre las dos partes vuelve a un estado de equilibrio. Pero no se trata sólo de repetir el equilibrio original. Pero bajo una nueva condición: la fricción alcanza un nuevo equilibrio. En este momento, el viento sopla diagonalmente a través de las isobaras desde el lado de alta presión hacia el lado de baja presión a una velocidad estable y con un cierto ángulo de intersección.

El viento sopla de alta presión a baja presión.

Este tipo de viento se llama viento de fricción, que se genera cuando interviene una fuerza de fricción y la fuerza del gradiente de presión del aire se equilibra con la fuerza de desviación geostrófica y la fuerza de fricción. Cuanto mayor es la fuerza de fricción, menor es la velocidad del viento de fricción y mayor es el ángulo entre la deflexión izquierda y las isobaras. Según las estadísticas de los estudios, este ángulo es de 15 a 20 grados en el océano, generalmente alcanza de 30 a 45 grados en tierra y es incluso mayor que este ángulo en las zonas montañosas escarpadas. De esta manera, hay que modificar la relación resumida anteriormente entre la presión del aire y el viento: en contra del viento, en el hemisferio norte, la presión alta está en la parte trasera derecha y la presión baja en la parte delantera izquierda, en el hemisferio sur, la presión alta; está en la parte trasera izquierda y la baja presión está en la parte delantera derecha. Si en la atmósfera libre a gran altitud el viento fluye aproximadamente a lo largo del "río" de isobaras a una cierta altura, entonces en el suelo, aunque el viento también fluye a lo largo del "río" de isobaras, también se desborda hacia las bajas temperaturas. lado de presión.

La relación entre la presión del aire y el viento en la atmósfera libre superior del hemisferio norte

En las zonas de alta y baja presión, el "canal" de isobaras está encerrado en un anillo con el centro de alta y baja presión como centro. Si estamos en la atmósfera libre a gran altitud, según la relación entre la presión del aire y el viento, el viento circula aproximadamente a lo largo del "río" de isobaras cerradas, con zonas de alta presión en el sentido de las agujas del reloj y zonas de baja presión en el sentido contrario a las agujas del reloj. Si está en el suelo, de acuerdo con la relación entre la presión del aire y el viento de fricción, en el área de alta presión, el viento fluye en el sentido de las agujas del reloj e irradia a las áreas circundantes con baja presión de aire, formando un flujo de aire en espiral en el sentido de las agujas del reloj en el área baja; En el área de presión, el viento fluye en sentido antihorario y en el otro lado convergen hacia el área central de baja presión, formando un flujo de aire en espiral en sentido antihorario.

La relación entre la presión del aire cerca de la superficie y el viento en el hemisferio norte