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Reibung
Die dritte Kraft, die Windgeschwindigkeit und -richtung beeinflusst, ist die Reibung. Obwohl Luft eine Flüssigkeit ist, reiben die Luftmoleküle immer noch über die Erdoberfläche. Luft wird auch durch Gebäude, Bäume und Hügel geleitet und umgeleitet. All diese Effekte verursachen Reibung, ein Reiben der Luftmoleküle über die Oberfläche. Luft weit über der Oberfläche erfährt wenig Reibung, während Luft näher an der Oberfläche mehr Reibung erfährt. Die Schicht, in der Luft am meisten durch Reibung und die Oberfläche beeinflusst wird, wird als Grenzschicht bezeichnet.
Reibung hat zwei Auswirkungen auf den Wind. Reibung wirkt der Bewegungsrichtung entgegen, indem sie dem Luftstrom entgegenwirkt. Die Reibungskraft verändert die Geschwindigkeit der Luft.
Reibung verlangsamt den Wind, indem sie über die Oberfläche zieht (Abb. 4.27). Bäume, Gebäude etc. verlangsamen Sie den Wind.
Abb. 4.27 Profil der Windgeschwindigkeiten in der unteren Atmosphäre. Reibung verursacht langsamere Geschwindigkeiten in der Nähe der Oberfläche. Winde der oberen Ebene erfahren wenig Reibung.
Studienfrage 4.15
Was passiert mit der Coriolis-Kraft, wenn Reibung die Windgeschwindigkeit verlangsamt?
Da die Corioliskraft durch die durch Reibung verursachte Windgeschwindigkeitsabnahme verringert wird, gleichen sich die Corioliskraft und die Druckgradientkraft nicht gegenseitig aus. Das Gleichgewicht zwischen der Druckgradientenkraft und der Corioliskraft, das in der geostrophischen Strömung bestand, wird überwunden (Abb. 4.28). Das Ungleichgewicht führt dazu, dass die Druckgradientenkraft die Strömung an der Oberfläche um Hoch- und Niederdruckbereiche dominiert (was in Lektion 8b besprochen wird. Hier wehen Winde über die Isobaren in Richtung Niederdruckbereiche und weg von Hochdruckbereichen.
Abb. 4.28 Da die Reibung die Windgeschwindigkeit verlangsamt, sind die Druckgradientenkraft (PGF) und die Corioliskraft (CF) nicht mehr ausgeglichen. Wenn dies geschieht, wehen Winde über die Isobaren.
Diese Kombination von Kräften tritt nur in der Skala der Bewegung in Bezug auf die synoptische Skala und größer. Diese Skala bezieht sich auf die Skala von Nieder- und Hochdrucksystemen und größer. Die Corioliskraft wirkt hier nur wegen der großräumigen Bewegung. Bei kleineren Windströmungen ist der Druckgradient die Hauptantriebskraft. Schauen Sie sich Abbildung 4.24 an, um zu sehen, ob dies in der Realität zutrifft.