Inkludert i denne artikkelen:

Denne artikkelen utforsker vindens opprinnelse og kreftene som driver den. Deretter anvender vi denne kunnskapen på værkart, slik at sjømenn kan tolke vindmønstre på overflaten for bedre navigasjonsinnsikt.

Vi utforsker også vertikal vind. Selv om den ikke merkes direkte av sjømenn, kan den påvirke forholdene til sjøs. Til slutt undersøker vi global vindsirkulasjon og dens innflytelse på værsystemer.

Vinden er luftbevegelse forårsaket av en forskjell i lufttrykk. Luften presses fra høyt til lavt trykk. Hvis du lager et hull i et sykkeldekk, vil luften inni blåse ut til trykket er utjevnet mellom luften inni og utenfor. Dette er Moder Natur som prøver å balansere seg selv.

Vindfysikken er lik. På jordoverflaten, hvor det er et område med høyt trykk og et område med lavt trykk, skyves luft fra høytrykket til lavtrykket. Denne kraften kalles trykkgradientkraften . Den er proporsjonal med trykkforskjellen over en avstand. Så jo mer trykket avtar over en kort avstand, desto større er kraften.

Man skulle tro at vinden ville blåse fra høy til lav i en rett linje. Dette er imidlertid ikke så enkelt som det ser ut til. Jordens rotasjon skaper en annen kraft som kalles corioliskraften .

Denne kraften er ikke spesifikk for vinden, denne kraften gjelder for ethvert objekt i bevegelse i et roterende system. For å forstå dette, la oss glemme vinden et øyeblikk og ta eksemplet med en karusell som roterer mot klokken med fire personer som sitter ved kantene av karusellen vendt mot hverandre. Hvis én person kaster en ball til personen som sitter foran ham, vil ikke ballen havne hos personen han sikter på, fordi den personen ville ha flyttet seg ut av veien på grunn av karusellens rotasjon. I stedet vil personen som sitter til høyre for ham motta ballen fordi den ble avbøyd til høyre av en kraft som kalles Coriolis-kraften.

Se Coriolis-kraften presentert i denne 25 sekunder lange videoen:

Jorden roterer også mot klokken som karusellen, men den roterer mye saktere, én gang i løpet av 24 timer. Konsekvensen er at Coriolis-effekten ikke merkes når vi kaster en ball. På jorden kan Coriolis-effekten sees i objekter som beveger seg i høy hastighet og/eller over store avstander (som snikskytterkuler og artillerigranater) eller i luftsirkulasjon over store avstander.

La oss anvende eksemplet ovenfor på meteorologi og forestille oss et lavtrykkssystem som sitter på Nordpolen:

Jorden er ikke flat som karusellen, noe som gjør at corioliskraften varierer avhengig av breddegraden. Corioliskraften er størst ved Nordpolen og bøyer seg mot høyre. Den er null ved ekvator. Den er også størst ved Sydpolen, men i motsatt retning, og bøyer seg dermed mot venstre. For å forstå dette må man forestille seg en karusell som skjærer jorden på denne breddegraden på hver breddegrad, og projisere lufthastigheten på karusellplanet:

Morsomt faktum: Hvis jorden ikke roterte, ville luften strømmet langs den rettest mulige linjen, og dermed raskt eliminert trykkgradienter, og meteorologien ville vært mye enklere.

Vinden blåser aldri i en rett linje, men i stedet kurver eller snur den. Vindens krumning skaper en sentrifugalkraft på luftpartiklene som skyver dem ut av svingen. Dette er den samme sentrifugalkraften du opplever når du tar en rask sving i bilen din, og kroppen din skyves ut av svingen.
​

Når vi legger sammen disse tre kreftene – trykk, coriolis og sentrifugalkraft – og antar at de balanserer seg selv, refererer vi til denne teoretiske vinden som gradientvinden. Forutsatt at gradientvinden, i likhet med den geostrofiske vinden, blåser parallelt med isobarer, reduseres eller økes vindhastigheten avhengig av krumningen.

Når vinden dreier rundt et lavtrykksområde, motsetter sentrifugalkraften seg trykkkraften. Derfor er gradientvinden for syklonisk krumning mindre enn den geostrofiske vinden (vind overvurderes vanligvis ved kun å ta hensyn til trykkgradientkraften rundt et lavtrykkssystem).

Luftpartiklene opplever friksjon på overflaten (både over land og vann, men mer over land). Dette bremser luftpartiklene. Friksjon bremser derfor vinden nær overflaten, noe som resulterer i en svakere coriolis- og sentrifugalkraft, men trykkkraften forblir den samme. Strømningen er derfor ubalansert, der trykkkraften "vinner" og til slutt tiltrekker seg flere av luftpartiklene. Derfor "avbøjes" vinden mot lavt trykk og bort fra høyt trykk. For seilere er det viktig å vite følgende:

Siden friksjon avbøyer luft mot lavtrykk, betyr det at luften vil konvergere mot sentrum av lavtrykket fra alle retninger. Luften vil ikke ha noe annet sted å gå enn oppover, og derfor vil luften stige (oppovergående vertikal bevegelse) i sentrum av lavtrykket.
​

Siden friksjon avbøyer luft utover fra høytrykket, vil effekten være den motsatte, og luften vil synke (vertikal bevegelse nedover) i sentrum av høytrykket.

Dette er oppsummert i bildet nedenfor:

I denne delen anvender vi teorien fra forrige del på værkart for den nordlige halvkule for å beskrive den horisontale vinden ved overflaten, noe som er nøkkelen for seileren.

Kartet nedenfor viser et isobart kart på overflaten. De brune linjene er linjer med likt trykk. Her er noen viktige konsepter du kan se på bildet nedenfor:

Bildet nedenfor er et annet eksempel på et trykkkart fra Bracknell. Legg merke til en skala øverst til venstre for å estimere den geostrofiske vinden på overflaten.

Kartet nedenfor viser et lavtrykkssystem over land. Vinden på overflaten, farget grønn på bildet nedenfor, flyter ikke parallelt med isobaren, men avbøyes mot midten av lavtrykkssystemet på grunn av friksjonseffekten.

Kartet nedenfor viser et område med lavtrykk over land. Vinden på overflaten, som indikert av retningen på vindstrålene i bildet nedenfor, flyter ikke parallelt med isobaren, men avbøyes mot midten av lavtrykkssystemet på grunn av friksjonseffekten.

Skyer er en god indikator på vertikal vind, og vi anbefaler å lese artikkelen om skyer - Marin meteorologi: Skyer .

Vertikalvind og horisontalvind er knyttet sammen. Vertikalvind påvirker stabiliteten til den horisontale vinden. Denne stabiliteten betyr mye for seilere fordi man vil seile i skiftende og/eller vindkastende forhold hvis den horisontale vinden er ustabil.

Stabilitet refererer til atmosfærens tendens til å redusere eller akselerere luftens vertikale bevegelse. En viktig driver for vertikal vind er den termiske driveren .

Den termiske driveren korresponderer med atmosfærens vertikale temperaturprofil. Hovedkonseptet er at varm luft har en tendens til å stige oppover siden den har mindre tetthet enn den omkringliggende kaldere luften.
​

La oss ta en luftpartikkel på overflaten og øke temperaturen med noen få grader sammenlignet med luften rundt. Denne luftpartikkelen stiger. Når den stiger, avtar lufttrykket og temperaturen på luftpartikkelen. Når luftpartikkelen for eksempel når en høyde på 10 meter, og den fortsatt er varmere enn omgivelsene, vil den fortsette å stige og til og med akselerere. Hvis partikkelen derimot finner luft rundt samme temperatur, vil den slutte å stige. Så vi kan huske,

Her er viktige ting å ta med seg for seilere som seiler inn i en stabil eller ustabil termisk atmosfære:

I denne siste delen skal vi bruke all kunnskapen vi har tilegnet oss om horisontale og vertikale vinder til å forklare den globale vindsirkulasjonen over jorden. Vi vil fokusere spesielt på den globale vindsirkulasjonen på havoverflaten, som sjømenn bruker for å krysse hav med vinden.

Kilden til global luftsirkulasjon er fordi jorden varmes opp ujevnt av solen. Ekvator mottar mer varme og polene mindre. Den globale luftsirkulasjonen fungerer som et klimaanlegg som omfordeler varmen fra ekvator til polene. Det er viktig å koble sammen lufttemperatur og lufttrykk på dette stadiet. Varm luft har mindre tetthet, og den stiger, noe som resulterer i lavere trykk. På den annen side synker kald luft, noe som gjør lufttrykket høyere.

Varm luft stiger over ekvator og beveger seg til polene i store høyder. Når den beveger seg bort fra ekvator, avkjøles den og synker. Den kalde luften strømmer tilbake til ekvator ved overflaten, hvor den blir varmere igjen. Denne forenklede modellen har én slik sirkulasjonscelle for hver halvkule, som er representert nedenfor, og sammenligner en halvkule med et hus.

Jorden roterer imidlertid, noe som forårsaker sirkulasjon på grunn av corioliskraften. Når luften beveger seg bort fra ekvator i store høyder, avbøyer corioliskraften vinden. Når vinden når 30° breddegrad, er den parallell med ekvator og slutter å bevege seg lenger nord eller sør. Dette fører til at luften synker ved 30° breddegrad i stedet for ved polen. Dette resulterer i tre celler for hver halvkule, som vist nedenfor.

Sone A: Områder der luften stiger kjennetegnes av lavt trykk ved overflaten. Disse tilsvarer områder med skyer og regn (f.eks. ekvatoriale skoger og det nordlige Storbritannia).

Sone B: Områder der luften synker er preget av høyt trykk. Dette er områder der himmelen er klar med lite regn (f.eks. Azorene, Saharaørkenen og polene).

Disse tre cellene genererer vinder på overflaten som også avbøyes av corioliskraften.

Disse vindene (sone C og D) er representert på bildet nedenfor for Vendée Globe-løpet.

For å lære mer, les videre! I den neste artikkelen, Marin meteorologi 3: Skyer , utforsker vi alle de forskjellige typene skyer, og undersøker størrelsen, formen, høyden deres og hva du kan lære om det kommende været ut fra plasseringen og bevegelsen deres.