Tuule kiirus Beauforti skaalal ja meetrit sekundis

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Tuul on õhu liikumine horisontaalsuunas piki maapinda. Millises suunas see puhub, sõltub rõhutsoonide jaotusest planeedi atmosfääris. Artiklis käsitletakse tuule kiiruse ja suunaga seotud küsimusi.

Tuululipp või tuulelipp

Võib-olla on haruldane nähtus looduses täiesti tuulevaikne ilm, sest alati on tunda, et puhub kerge tuul. Juba iidsetest aegadest on inimkonda huvitanud õhu liikumise suund, mistõttu leiutati nn tuulelipp ehk anemone. Seade on tuulejõu mõjul vertika alteljel vab alt pöörlev nool. Ta näitab tema suunda. Kui määrate silmapiiril punkti, kust tuul puhub, siis selle punkti ja vaatleja vahele tõmmatud joon näitab õhu liikumise suunda.

Selleks, et vaatleja saaks tuule kohta infot teistele inimestele edastada, kasutatakse selliseid mõisteid nagu põhi, lõuna, ida, lääs ja nende erinevaid kombinatsioone. Kuna kõigi suundade kogum moodustab ringi, siis verbaalne sõnastusdubleeritakse ka vastava väärtusega kraadides. Näiteks põhjatuul tähendab 0o (sinine kompassi nõel osutab põhja poole).

Tuuleroosi kontseptsioon

Õhumasside liikumise suunast ja kiirusest rääkides tuleks paar sõna öelda tuuleroosi kohta. See on ring joontega, mis näitavad õhu liikumist. Selle sümboli esmamainimine leiti ladina filosoofi Plinius Vanema raamatutest.

Kogu ring, mis peegeldab õhu edasisuunalise liikumise võimalikke horisontaalsuundi, on tuuleroosil jagatud 32 osaks. Peamised on põhja (0^o või 360^o), lõuna (180^o), ida pool (90^o) ja läänes (270^o). Saadud neli ringi osa jagunevad edasi, moodustades loode (315^o), kirde (45^o), edela (225o^{) ja kagus (135}o^{). Saadud 8 ringi osa jagatakse jälle pooleks, mis moodustab tuuleroosile täiendavaid jooni. Kuna lõpus on 32 joont, on nende vaheline nurk 11,25}o ⁽³⁶⁰o^/32).

Pange tähele, et tuuleroosi eripäraks on fleur-de-lis'i kujutis, mis asub põhjamärgi (N) kohal.

Kust tuul puhub?

Suurte õhumasside horisontaalsed liikumised viiakse alati läbi kõrge rõhuga piirkondadest madalama õhutihedusega piirkondadesse. Samas saab õppides vastata küsimusele, milline on tuule kiirusisobaaride asukoht geograafilisel kaardil, st laiad jooned, mille sees õhurõhk on konstantne. Õhumasside liikumise kiiruse ja suuna määravad kaks peamist tegurit:

• Tuul puhub alati piirkondadest, kus on antitsüklon, tsükloniga kaetud aladele. Saate sellest aru, kui mäletate, et esimesel juhul räägime kõrgrõhualadest ja teisel juhul madalast.
• Tuule kiirus on otseses proportsioonis kaugusega, mis eraldab kahte kõrvuti asetsevat isobaari. Tõepoolest, mida suurem on see vahemaa, seda nõrgem on rõhulangus tunda (matemaatikas öeldakse gradient), mis tähendab, et õhu edasiliikumine on aeglasem kui isobaaride ja suurte rõhugradientide vahelise väikese vahemaa korral.

Tuule kiirust mõjutavad tegurid

Üks neist ja kõige olulisem on juba eespool välja toodud – see on rõhugradient naaberõhumasside vahel.

Lisaks sellele sõltub keskmine tuule kiirus selle pinna topograafiast, millest üle see puhub. Kõik ebakorrapärasused sellel pinnal takistavad oluliselt õhumasside edasiliikumist. Näiteks kõik, kes on vähem alt korra mägedes käinud, peaksid märkama, et tuuled on jalamil nõrgad. Mida kõrgemale mäenõlvale ronite, seda tugevam on tuul.

Samal põhjusel puhuvad tuuled üle merepinna tugevamini kui üle maismaa. Seda on sageli erodeerinud kuristikud, kaetud metsade, küngaste ja mäeahelikega. Kõik need ebahomogeensused, mis ei ole ülevalmered ja ookeanid, aeglustage tuuleiile.

Kõrgel maapinnast (suurusjärgus mitu kilomeetrit) ei ole õhu horisontaalsel liikumisel takistusi, mistõttu tuule kiirus troposfääri ülaosas on suur.

Teine tegur, mida on oluline arvestada õhumasside liikumiskiirusest rääkides, on Coriolise jõud. See tekib meie planeedi pöörlemise tõttu ja kuna atmosfääril on inertsiaalsed omadused, on igasugune õhu liikumine selles kõrvale kaldunud. Kuna Maa pöörleb ümber oma telje läänest itta, põhjustab Coriolise jõu mõju põhjapoolkeral tuule kõrvalekaldumine paremale ja lõunapoolkeral vasakule.

Kummalisel kombel mõjutab see Coriolise jõu mõju, mis on madalatel laiuskraadidel (troopikas) tühine, nende vööndite kliimat tugev alt mõjutanud. Fakt on see, et tuule kiiruse aeglustumine troopikas ja ekvaatoril kompenseeritakse suurenenud ülesvooluga. Viimased toovad omakorda kaasa rünkpilvede intensiivse moodustumise, mis on tugevate troopiliste hoovihmade allikaks.

Tuule kiiruse mõõtmise instrument

See on anemomeeter, mis koosneb kolmest topsist, mis paiknevad üksteise suhtes 120o ja on kinnitatud vertika alteljele. Anemomeetri tööpõhimõte on üsna lihtne. Kui tuul puhub, kogevad tassid selle survet ja hakkavad teljel pöörlema. Mida tugevam on õhurõhk, seda kiiremini nad pöörlevad. Olles mõõtnudselle pöörlemise kiirusega saate täpselt määrata tuule kiiruse m/s (meetrites sekundis). Kaasaegsed anemomeetrid on varustatud spetsiaalsete elektrisüsteemidega, mis arvutavad mõõdetud väärtuse iseseisv alt.

Tasside pöörlemisel põhinev tuulekiiruse seade pole ainuke. On veel üks lihtne tööriist, mida nimetatakse pitot toruks. See seade mõõdab dünaamilist ja staatilist tuulerõhku, mille erinevuse abil saab täpselt arvutada selle kiiruse.

Beauforti skaala

Teave tuule kiiruse kohta, väljendatuna meetrites sekundis või kilomeetrites tunnis, on enamiku inimeste – ja eriti meremeeste – jaoks vähe öeldud. Seetõttu tegi inglise admiral Francis Beaufort 19. sajandil ettepaneku kasutada hindamiseks mingit empiirilist skaalat, mis koosneb 12-pallilisest süsteemist.

Mida kõrgem on Beauforti skaala, seda tugevam on tuul. Näiteks:

• Arv 0 vastab absoluutsele rahulikkusele. Sellega puhub tuul kiirusega mitte üle 1 mph, st vähem kui 2 km/h (alla 1 m/s).
• Skaala keskkoht (number 6) vastab tugevale tuulele, mille kiirus ulatub 40-50 km/h (11-14 m/s). Selline tuul on võimeline tõstma merel suuri laineid.
• Beaufort Maximum (12) on orkaan, mis ületab 120 km/h (üle 30 m/s).

Peamised tuuled planeedil Maa

Neid liigitatakse meie planeedi atmosfääris tavaliselt ühte neljast tüübist:

• Globaalne. Moodustuvadmandrite ja ookeanide erineva soojenemisvõime tõttu päikesekiirtest.
• Hooajaline. Need tuuled muutuvad vastav alt aastaajale, mis määrab, kui palju päikeseenergiat teatud planeedi piirkond saab.
• Kohalik. Need on seotud kõnealuse piirkonna geograafilise asukoha ja topograafia iseärasustega.
• Pöörlev. Need on õhumasside tugevaimad liikumised, mis põhjustavad orkaanide teket.

Miks on oluline tuuli uurida?

Lisaks sellele, et ilmateade sisaldab teavet tuule kiiruse kohta, mida iga planeedi elanik oma elus arvestab, on õhu liikumisel suur roll mitmetes looduslikes protsessides.

Seega, ta on taimede õietolmu kandja ja osaleb nende seemnete levitamises. Lisaks on tuul üks peamisi erosiooniallikaid. Selle hävitav mõju on kõige tugevam kõrbetes, kui maastik päeva jooksul dramaatiliselt muutub.

Samuti ei tasu unustada, et tuul on energia, mida inimesed majandustegevuses kasutavad. Üldiste hinnangute kohaselt moodustab tuuleenergia umbes 2% kogu meie planeedile langevast päikeseenergiast.