Geovitenskap
Leksjonsmål
- Oppgi egenskapene til luftstrømmene i en konveksjonscelle.
- Beskriv hvordan høy – og lavtrykksceller skaper lokale vinder og forklar hvordan flere typer lokale vinder dannes.
- Diskuter hvordan globale konveksjonsceller fører til de globale vindbeltene.
Vokabular
- adveksjon
- Chinook vind (Foehn vind)
- haboob
- høytrykkssone
- jet stream
- katabatisk vind
- land bris
- lavtrykkssone
- monsun
- fjellbris
- polar front
- rainshadow effect
- santa ana winds
- sea breeze
- valley breeze
innledning
noen grunnleggende prinsipper går langt i å forklare hvordan og hvorfor luft beveger seg: varm luft stiger skaper en lavtrykkssone på bakken. Luft fra omgivelsene suges inn i rommet igjen av den stigende luften. Luft flyter horisontalt på toppen av troposfæren; horisontal flyt kalles adveksjon. Luften avkjøles til den faller ned. Der den når bakken, skaper den en høytrykkssone. Luft som strømmer fra områder med høyt trykk til lavt trykk skaper vind. Varm luft kan holde mer fuktighet enn kald luft. Luft som beveger seg ved basene til de tre store konveksjonscellene i hver halvkule nord og sør for ekvator skaper de globale vindbeltene.
Lufttrykk og Vind
i troposfæren er konveksjonsceller (Figur nedenfor).
Varm luft stiger, skaper en lavtrykkssone; kald luft synker, skaper en høytrykkssone.
Luft som beveger seg horisontalt mellom høy – og lavtrykkssoner gjør vind. Jo større trykkforskjellen mellom trykksonene jo raskere vinden beveger seg.
Konveksjon i atmosfæren skaper planetens vær. Når varm luft stiger og avkjøles i en lavtrykkssone, kan det ikke være i stand til å holde alt vannet det inneholder som damp. Noen vanndamp kan kondensere for å danne skyer eller nedbør. Når kjølig luft kommer ned, varmes den. Siden det kan holde mer fuktighet, vil den nedadgående luften fordampe vann på bakken.Luft som beveger seg mellom store høy – og lavtrykkssystemer skaper de globale vindbeltene som dypt påvirker det regionale klimaet. Mindre trykksystemer skaper lokaliserte vinder som påvirker været og klimaet i et lokalt område.
en online guide til lufttrykk og vind fra University Of Illinois finner du her: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/fw/home.rxml.
Lokale Vind
Lokale vind skyldes luft som beveger seg mellom små lav – og høytrykkssystemer. Høye og lave trykkceller er opprettet av en rekke forhold. Noen lokale vinder har svært viktige effekter på vær og klima i enkelte regioner.
Land-Og Sjøbrisen
siden vann har en meget høy spesifikk varme, opprettholder den temperaturen godt. Så vannet varmer og kjøler seg sakte enn land. Hvis det er stor temperaturforskjell mellom havets overflate (eller en stor innsjø) og landet ved siden av det, dannes høy-og lavtrykksområder. Dette skaper lokale vind.
- Sjøbrisen blåser fra det kjøligere havet over det varmere landet om sommeren (Figur nedenfor). Hvor er høytrykkssonen og hvor er lavtrykkssonen? Sjøbrisen blåser på ca 10 til 20 km (6 til 12 miles) per time og senker lufttemperaturen mye som 5 til 10°C (9 til 18°F).
- landbrisen blåser fra landet til sjøen om vinteren. Hvor er høytrykkssonen og hvor er lavtrykkssonen? Noen varmere luft fra havet stiger og synker deretter på land, forårsaker temperaturen over landet til å bli varmere.
hvordan sjø og land bris moderat kyst klima?
Land-og sjøbrisen skaper det behagelige klimaet Som Sør-California er kjent For. Effekten av land og sjøbrisen er følte bare ca 50 til 100 km (30 til 60 miles) innlandet. Den samme kjøle-og oppvarmingseffekten skjer i mindre grad i løpet av dagen og natten, fordi land varmer og kjøler raskere enn havet.
Monsunvind
Monsunvind er større versjoner av land-og sjøbrisen; de blåser fra havet til landet om sommeren og fra landet til sjøen om vinteren. Monsoon vind er oppstå der svært varme sommer lander er ved siden av havet. Tordenvær er vanlig under monsuner (Figur nedenfor).
i sørvestlige Usa relativt kjølig fuktig luft suges inn Fra Mexicogolfen og Gulf Of California møter luft som har blitt oppvarmet av glohet ørken temperaturer.
den viktigste monsunen i verden skjer hvert år over Det Indiske subkontinentet. Mer enn to milliarder Innbyggere i India og sørøst-Asia er avhengige av monsunregn for deres drikke-og vanningsvann. Tilbake i seilskipets dager førte sesongmessige skift i monsunvindene varer frem og tilbake mellom India og Afrika.
Fjell-Og Dalbrisen
Temperaturforskjeller mellom fjell og daler skaper fjell-og dalbrisen. I løpet av dagen blir luft på fjellskråninger oppvarmet mer enn luft i samme høyde over en tilstøtende dal. Som dagen skrider, varm luft stiger og trekker den kjølige luften opp fra dalen, skape en dal bris. Om natten kjøles fjellskråningene raskere enn den nærliggende dalen, noe som fører til at en fjellbris strømmer nedoverbakke.
Katabatiske Vinder
Katabatiske vinder beveger seg opp og ned bakker, men de er sterkere fjell-og dalbrisen. Katabatiske vinder dannes over et høyt landområde, som et høyt platå. Platået er vanligvis omgitt på nesten alle sider av fjell. Om vinteren blir platået kaldt. Luften over platået blir kald og synker ned fra platået gjennom hull i fjellene. Vindhastigheter avhenger av forskjellen i lufttrykk over platået og over omgivelsene. Katabatiske vinder dannes over mange kontinentale områder. Ekstremt kalde katabatiske vinder blåser over Antarktis og Grønland.
Chinook Winds (Foehn Winds)
Chinook winds (Eller Foehn winds) utvikler seg når luft presses opp over en fjellkjede. Dette skjer for eksempel når de vestlige vindene bringer luft fra Stillehavet over Sierra Nevada-Fjellene i California. Når den relativt varme, fuktige luften stiger over vindsiden av fjellene, kjøler den seg og trekker seg sammen. Hvis luften er fuktig, kan det danne skyer og slippe regn eller snø. Når luften synker på leewardsiden av fjellene, danner den en høytrykkssone. Vindsiden av en fjellkjede er den siden som mottar vinden; leeward-siden er siden der luften synker.
den nedadgående luften varmer og skaper sterke, tørre vind. Chinook vind kan heve temperaturer mer enn 20°C (36°F) i en time, og de raskt redusere fuktighet. Snø på leewardsiden av fjellet forsvinner smelter raskt. Hvis nedbør faller når luften stiger over fjellene, vil luften være tørr når den synker på leeward-størrelsen. Denne tørre, synkende luften forårsaker en regnskygge effekt( Figur nedenfor), som skaper mange av verdens ørkener.
som luft stiger over et fjell det kjøler og mister fuktighet, deretter varmer ved kompresjon på lesiden. De resulterende varme og tørre vindene er Chinook vind. Leeward siden av fjellet opplever regnskygge effekt.
Santa Ana Vind
Santa Ana vind er skapt i slutten av høsten og vinteren når Great Basin øst For Sierra Nevada kjøler, skaper en høytrykkssone. Høytrykkskreftene vinder nedoverbakke og i retning med urviseren (På Grunn Av Coriolis). Lufttrykket stiger, så temperaturen stiger og fuktigheten faller. Vindene blåser over De Sørvestlige ørkenene og løper deretter nedoverbakke og vestover mot havet. Luft er tvunget gjennom canyons kutte San Gabriel og San Bernardino fjellene (Figur nedenfor).
vindene er spesielt raske gjennom Santa Ana Canyon, som de er oppkalt etter. Santa Ana vind blåser støv og røyk vestover Over Stillehavet Fra Sør-California.Santa Ana-vindene kommer ofte på slutten Av Californias lange sommertørke sesong. De varme, tørre vindene tørker ut landskapet enda mer. Hvis en brann starter, kan den spre seg raskt og forårsake stor ødeleggelse (Figur nedenfor).
i oktober 2007, santa Ana vind drevet Mange branner som sammen brent 426,000 dekar av vill land og mer enn 1,500 hjem I Sør-California.
Ørkenvind
Høye sommertemperaturer i ørkenen skaper høy vind, som ofte er forbundet med monsunstormer. Ørkenvindene plukker opp støv fordi det ikke er så mye vegetasjon å holde nede smuss og sand. (Figur nedenfor). En haboob danner i downdrafts på forsiden av tordenvær.
en haboob i Storbyområdet Phoenix, Arizona.Støvdjevler, også kalt virvelvind, dannes når bakken blir så varm at luften over den varmes og stiger. Luft strømmer inn i lavt trykk og begynner å spinne. Støvdjevler er små og kortvarige, men de kan forårsake skade.
Atmosfærisk Sirkulasjon
fordi mer solenergi treffer ekvator, blir luften varm og danner en lavtrykkssone. På toppen av troposfæren beveger halvparten seg mot Nordpolen og halvparten mot Sørpolen. Når den beveger seg langs toppen av troposfæren, avkjøles den. Den kjølige luften er tett og når den når en høytrykkssone synker den til bakken. Luften suges tilbake mot lavtrykket ved ekvator. Dette beskriver konveksjonscellene nord og sør for ekvator.hvis Jorden ikke roterte, ville det være en konveksjonscelle på den nordlige halvkule og en i den sørlige med den stigende luften ved ekvator og den synkende luften ved hver pol. Men fordi planeten roterer, er situasjonen mer komplisert. Planetens rotasjon betyr At Corioliseffekten må tas i betraktning. Corioliseffekten ble beskrevet I Jordens Havkapittel.
La oss se på atmosfærisk sirkulasjon På Den Nordlige Halvkule som et resultat Av Corioliseffekten (Figur nedenfor). Luften stiger ved ekvator, men når den beveger seg mot polen på toppen av troposfæren, bøyer den seg til høyre. (Husk at det bare ser ut til å bøye seg til høyre fordi bakken under den beveger seg.) Ved omtrent 30°n breddegrad møter luften fra ekvator luft som strømmer mot ekvator fra høyere breddegrader. Denne luften er kult fordi den har kommet fra høyere breddegrader. Begge partier av luft ned, og skaper en høytrykkssone. En gang på bakken vender luften tilbake til ekvator. Denne konveksjonscellen kalles Hadley-Cellen og er funnet mellom 0° Og 30°N.
atmosfæriske sirkulasjonsceller, som viser vindretningen på Jordens overflate.
det er to konveksjonsceller på Den Nordlige Halvkule. Ferrell-cellen er mellom 30°N Og 50° til 60°N. denne cellen deler sin sørlige, synkende side med Hadley-cellen i sør. Den nordlige stigende lemmen deles med Polarcellen som ligger mellom 50°N til 60°N og Nordpolen, hvor kald luft faller ned.
det er tre speilbildesirkulasjonsceller på Den Sørlige Halvkule. I den halvkule gjør Coriolis-Effekten objekter til å bøye seg til venstre.
Globale Vindbelter
Globale vind blåser i belter som omkranser planeten. De globale vindbeltene er enorme og vindene er relativt stabile (Figur nedenfor). Disse vindene er et resultat av luftbevegelse i bunnen av de store atmosfæriske sirkulasjonscellene, hvor luften beveger seg horisontalt fra høyt til lavt trykk.
de store vindbeltene og retningene de blåser.
Globale Vindbelter
La oss se på de globale vindbeltene på Den Nordlige Halvkule.
- i Hadley-cellen skal luften bevege seg nord til sør, Men Den avbøyes til Høyre av Coriolis. Så blåser luften fra nordøst til sørvest. Dette beltet er passatvindene, såkalte fordi på tidspunktet for seilskuter var de gode for handel.
- i Ferrelcellen skal luften bevege seg sør til nord, men vindene blåser faktisk fra sørvest. Dette beltet er de vestlige vindene eller vestavinden. Hvorfor tror du et fly over Usa fra San Francisco Til New York city tar mindre tid enn omvendt tur?
- i polarcellen beveger vindene seg fra nordøst og kalles polar easterlies
vindbeltene er oppkalt etter retningene som vindene kommer fra. De vestlige vindene blåser for eksempel fra vest til øst. Disse navnene holder for vindene i vindbeltene På Den Sørlige Halvkule også.
denne videoforelesningen diskuterer 3-cellemodellen for atmosfærisk sirkulasjon og de resulterende globale vindbeltene og overflatevindstrømmene (5a): http://www.youtube.com/watch?v=HWFDKdxK75E (8: 45).
Globale Vind Og Nedbør
I Tillegg til deres effekt på de globale vindbeltene, bestemmer høy-og lavtrykksområdene skapt av de seks atmosfæriske sirkulasjonscellene på en generell måte hvor mye nedbør en region mottar. I lavtrykksområder, hvor luften stiger, er regn vanlig. I høytrykksområder forårsaker den synkende luften fordampning og regionen er vanligvis tørr. Mer spesifikke klimaeffekter vil bli beskrevet i kapitlet om klima.
Polarfronter og Jetstrømmer
polarfronten er krysset mellom Ferrell og Polarceller. På denne lavtrykkssonen går relativt varm, fuktig luft fra Ferrell-Cellen inn i relativt kald, tørr luft Fra Polarcellen. Været der disse to møtes er svært variabel, typisk for mye Av Nord-Amerika og Europa.
den polare jetstrømmen er funnet høyt oppe i atmosfæren der de to cellene kommer sammen. En jetstrøm er en strømmende elv av luft ved grensen mellom troposfæren og stratosfæren. Jetstrømmer dannes der det er stor temperaturforskjell mellom to luftmasser. Dette forklarer hvorfor polar jet stream er verdens mektigste (Figur nedenfor).
et tverrsnitt av atmosfæren med store sirkulasjonsceller og jetstrømmer. Polar jet stream er stedet for ekstremt turbulent vær.
Jetstrømmer beveger seg sesongmessig akkurat som solens vinkel på himmelen beveger seg nord og sør. Polarstrålen, kjent som «jetstrømmen», beveger seg sør om vinteren og nord om sommeren mellom ca. 30°N og 50° til 75°N.
Leksjonssammendrag
- Vindene blåser fra høytrykkssoner til lavtrykkssoner. Trykksonene opprettes når luft nær bakken blir varmere eller kaldere enn luften i nærheten.Lokale vinder kan bli funnet i en fjelldal eller nær en kyst.de globale vindmønstrene er langsiktige, stabile vinder som hersker rundt en stor del av planeten.plasseringen av de globale vindbeltene har stor innflytelse på været og klimaet i et område.
Gjennomgå Spørsmål
- Tegn et bilde av en konveksjonscelle i atmosfæren. Merk lav – og høytrykkssonene og hvor vinden er.
- under hvilke omstendigheter vil vindene være veldig sterke?Gitt det du vet om konveksjonsceller i global skala, hvor ville du reist hvis du var interessert i å oppleve varmt, rikelig regn?Beskriv den atmosfæriske sirkulasjonen for to steder hvor du sannsynligvis vil finne ørkener, og forklar hvorfor disse områdene er relativt varme og tørre.
- Hvordan kunne De Indiske monsunene bli redusert i størrelse? Hvilken effekt vil en reduksjon i disse viktige monsunene ha på den delen av verden?
- Hvorfor er navnet «snow eater» en passende beskrivelse Av Chinook vind?
- Hvorfor får Corioliseffekten luft til å bevege seg med klokken på Den Nordlige Halvkule? Når Forårsaker Coriolis-Effekten at luften ser ut til å bevege seg mot klokka?Sjømenn refererte en gang til en del av havet som doldrums. Dette er en region der det er ofte ingen vind, så skip ville bli becalmed for dager eller uker. Hvor tror du doldrumene kan være i forhold til atmosfæriske sirkulasjonsceller?
- Tenk deg at jetstrømmen ligger lenger sør enn vanlig for sommeren. Hvordan er været i regioner like nord for jetstrømmen, sammenlignet med en vanlig sommer?
- Gi en generell beskrivelse av hvordan vindene dannes.
Videre Lesing/Supplerende Lenker
- høy-Og Lavtrykkssystemer animasjoner, Bureau Of Meteorology, Australske Regjeringenhttp://www.bom.gov.au/lam/Students_Teachers/pressure.shtml
Poeng Å Vurdere
- hvordan påvirker lokale vinder været i et område?
- Hvordan påvirker de globale vindbeltene klimaet i et område?
- Hva er hovedprinsippene som styrer hvordan atmosfæren sirkulerer?