Vântul este mișcarea într - o atmosferă , masa de gaz situat la suprafața unei planete , o parte a acestui gaz. Vânturile sunt cauzate în general de o încălzire distribuită inegal pe suprafața planetei de la radiațiile stelare ( energia solară ) și de rotația planetei. Pe Pământ, această deplasare este esențială pentru explicarea tuturor fenomenelor meteorologice . Vântul este descris mecanic de legile dinamicii fluidelor , precum curenții oceanici. Există o interdependență între aceste două circulații de fluide.
Vânturile sunt în general clasificate în funcție de întinderea lor spațială, viteza lor (de exemplu: scara Beaufort ), locația lor geografică, tipul de forță care le produce și efectele lor. Viteza vântului este măsurată cu un anemometru, dar poate fi estimată printr-o suflare , steag etc. Cele mai violente vânturi cunoscute în prezent se produc pe Neptun și Saturn .
Vântul este principalul actor în oxigenarea oceanelor, precum și a lacurilor de munte înalt, prin agitație și mișcare a suprafețelor lor. Permite mișcarea multor agenți organici și minerali și explică formarea anumitor roci sedimentare (de exemplu loess ). Influențează mișcarea populațiilor de insecte zburătoare, migrația păsărilor, modelează forma plantelor și participă la reproducerea anumitor plante. Eroziunii eoliene , uneori , implicat în morfologia terenului locale ( de ex. Zapda de zăpadă dune ). Vântul a inspirat multe mitologii în civilizațiile umane . A influențat transportul , chiar și războaiele , dar a furnizat și surse de energie pentru lucrări pur mecanice (de exemplu, morile de vânt ) și electricitate (de exemplu, turbine eoliene ). El chiar participă la petrecerea timpului liber .
Vântul se referă cel mai adesea la mișcarea aerului din atmosfera Pământului . Prin extensie, mișcarea gazului sau a particulelor polarizate de la Soare la spațiul cosmic se numește vânt solar, iar evadarea gazoasă a particulelor de lumină dintr-o atmosferă planetară în spațiu se numește vânt planetar .
Vânturile sunt adesea clasificate în funcție de forța lor și de direcția din care suflă. Există mai multe scale de clasificare a vântului, dintre care cele mai cunoscute sunt scara Beaufort și scara Fujita . Primul clasifică puterea vântului în treisprezece niveluri, de la calm la vânturi cu forță de uragan , briză , furtună și furtună . Al doilea clasifică puterea vânturilor într-o tornadă .
Vânturile de vârf peste vântul mediu se numesc rafale . Când vântul mediu crește pentru o perioadă scurtă de timp, se numește rafală de vânt. Vânturile puternice asociate cu furtuni sunt numite explozii , cunoscute sub numele de fasole de mare . Vânturile puternice sunt asociate cu multe alte fenomene meteorologice, cum ar fi cicloni tropicali , furtuni și tornade.
Primul instrument de măsurare a vântului a fost paleta , o invenție a Greciei antice menită să indice direcția vântului. Prima descriere științifică a fenomenelor eoliene o datorăm lui Evangelista Torricelli care a demonstrat presiunea atmosferică a aerului cu barometrul său și lui Blaise Pascal care a fost primul care a descris vântul ca o mișcare a aerului, un curent de aer mai mult sau mai puțin puternic ca precum și scăderea presiunii odată cu altitudinea, atunci Robert Hooke va construi primul anemometru . Benjamin Franklin s-a lansat în primele descrieri și analize ale vânturilor predominante și ale sistemelor meteorologice.
Când un vehicul sau o persoană se mișcă, vântul resimțit în timpul mișcării poate fi foarte diferit de vântul generat de condițiile meteorologice, cu consecințe uneori semnificative. Distingem:
În meteorologie, o tendință este considerată credibilă numai după cel puțin 30 de ani de măsurători. În 2019, revista Science a publicat lucrări de la Universitatea din Melbourne pe baza analizei a aproximativ 4 miliarde de măsurători (viteza vântului și înălțimea valurilor), de la 33 de ani de monitorizare a vremii (1985-2018), incluzând 31 de misiuni prin satelit folosind 3 instrumente independente: altimetre , radiometre și dispersometre . Este cel mai cuprinzător studiu făcut vreodată pe această temă.
Aceasta confirmă faptul că peste mări, timp de 33 de ani, viteza medie a vântului a crescut doar ușor. Pe de altă parte, viteza de vânturi puternice ( 90 mii percentile) tinde să crească brusc (precum și înălțimea valurilor). Aceste rezultate au un grad ridicat de încredere, deoarece trei tipuri diferite de instrumente raportează toate aceeași creștere.
În mod curios, deși emisfera nordică pare a fi cea mai afectată de schimbările rapide ale climei, în ceea ce privește vântul și înălțimea valurilor, este emisfera sudică cea mai puternic afectată (viteza vânturilor furtunoase a crescut cu 1,5 m / s , sau + 8%, în 33 de ani). Această creștere corespunde unei cantități enorme de energie care animă masele de aer, provocând o creștere de 30 cm (+ 5%) în înălțimea medie a valurilor). În nord, tendința este aceeași, dar cu o creștere mai lentă și / sau mai puțin puternică, aceeași în centrul Pacificului. Europa de Vest se află pe hărțile făcute de acest studiu situate într-o zonă „ roșie ”, în timp ce vestul Statelor Unite pare aproape scutit.
Efectele indirecte ale acestui fenomen sunt încă slab înțelese, dar, pe lângă riscul crescut de accidente maritime și creșterea consumului de energie pentru marină ( comerciant și război ), și pe lângă daunele erozive crescânde observate pe insule , recifele , mangrove , anumite estuare și linii de coastă, vântul și valurile modifică linia de coastă și sedimentele, turbiditatea apei (și, prin urmare, pătrunderea luminii necesare fotosintezei ), curenții , oxigenarea și „absorbția / desorbția CO 2și metan , fracturarea gheții marine din Antarctica sau distribuția și distanța parcursă prin pulverizarea cu sare (solul prea salinizat devine neproductiv). Zborul păsărilor (și cu atât mai mult al insectelor) sau circulația polenilor, particulelor și a anumitor poluanți, zborul microplasticelor etc. poate fi schimbat ... Creșterea combinată a vânturilor de furtună (+ 8% în sud) și valuri agravează foarte mult fenomenele de creștere .
Potrivit lui Ian Young de la Universitatea din Melbourne și coautor al raportului, faptul că schimbarea este mai rapidă și mai intensă în sudul planetei este „deosebit de îngrijorător, deoarece valurile din Oceanul de Sud determină stabilitatea majorității planeta. a emisferei sudice ”(comunicat universitar). Pentru raportul IPCC , în pregătire în 2019, noi modele climatice sunt în construcție sau sunt testate în întreaga lume. Acestea ar trebui să lumineze acest fenomen dacă nu îl explică.
Există mai multe scale de clasificare a vântului, cea mai comună fiind cea a lui Beaufort folosită de marinari. Aceasta este o scală de măsurare empirică, cuprinzând 13 grade (de la 0 la 12), din viteza medie a vântului pe o perioadă de zece minute, utilizată în mediile maritime. Inițial, gradul Beaufort corespunde unei stări de mare asociată cu un „interval” al vitezei medii a vântului. Chiar dacă, în zilele noastre, această viteză poate fi măsurată cu o precizie bună folosind un anemometru, rămâne convenabil, pe mare, să se estimeze această viteză prin singura observare a efectelor vântului asupra suprafeței.
Scara Fujita este o scală pentru clasificarea puterii tornadelor în funcție de daunele provocate. Acesta a fost utilizat în Statele Unite pentru a înlocui scara originală Fujita încă din sezonul din vara anului 2007. A fost dezvoltat pentru a aborda punctele slabe observate în scara originală, care au arătat incertitudini cu privire la puterea vânturilor necesare pentru a provoca anumite daune. evaluarea unor situații similare, dar care au afectat construcții de diferite solidități.
În cele din urmă, scara Saffir-Simpson pentru ciclonii tropicali, numite „uragane”, care se formează în emisfera vestică, care include bazinele ciclonice din Oceanul Atlantic și Oceanul Pacific de Nord la est de linie. Este gradat în cinci niveluri de intensitate, corespunzătoare intervalelor de viteză standardizate ale vântului. Pentru a clasifica un ciclon pe această scară, viteza susținută a vântului este înregistrată timp de un minut la o înălțime de 10 metri (33 picioare), media astfel obținută fiind comparată cu intervalele (vezi categoriile de intensitate).
Există trei zone de circulație a vântului între ecuator și poli. Prima zonă este cea a lui Hadley care se află între ecuator și 30 de grade nord și sud, unde găsim vânturi regulate care suflă din nord-est în emisfera nordică și din sud-est în cea sudică: vânturile alizee . Marinarii au folosit mult timp această zonă de vânt constant pentru a traversa oceanele. Al doilea este situat la latitudini medii și este caracterizat de sisteme tranzitorii de joasă presiune, unde vânturile sunt în principal din vest, aceasta este celula Ferrel . In final, celula polară se găsește la nord și sud de 60 mii paralele cu o suprafață de circulație , de obicei , este. Între aceste trei zone, găsim curenții de jet , coridoarele de vânt care circulă în jurul planetei la o altitudine care variază între 10 și 15 km și care sunt locul frontogenezei .
Aceste caracteristici generale ale circulației atmosferice sunt împărțite în subsectoare în funcție de relief , raportul mare / pământ și alte efecte locale. Unele oferă vânturi sau efecte pe zone întinse, în timp ce altele sunt foarte locale.
Celula Pacificului, care este în întregime oceanică, este deosebit de importantă. I s-a dat numele de celulă Walker în onoarea lui Sir Gilbert Walker , a cărui lucrare a condus la descoperirea unei variații periodice a presiunii între Oceanele Indian și Pacific, pe care el a numit-o Oscilația de Sud . Curentul Humboldt , provenind din Antarctica, răcește coasta de vest a Americii de Sud, creând o diferență mare de temperatură între vestul și estul continentului, ceea ce dă naștere unei circulații directe similare cu cea a lui Hadley, dar limitată la zona Pacificului. El Niño este un curent cald de apă de suprafață care invadează partea de est a Pacificului de Sud, ca urmare a slăbirii vânturilor alizee, a vânturilor ecuatoriale, a deplasării celulei Walker și a permite apei mai calde spre sud-vestul Pacificului să se deplaseze spre est. Upwelling de apă rece , care se găsește de obicei de-a lungul coastei Americii de Sud se taie, care în mare măsură alterează clima, nu numai în Pacificul de Sud, dar , de asemenea , circulația generală a atmosferei în grade diferite. De exemplu, El Niño previne formarea de furtuni tropicale și uragane peste Oceanul Atlantic, dar crește numărul furtunilor tropicale care afectează estul și centrul Oceanului Pacific.
La Niña este inversul fenomenului El Niño pe măsură ce apa caldă de suprafață se deplasează mai mult spre Asia. Nu este o revenire la situația normală, ci o extremă de cealaltă parte. Nu există nicio simetrie între cele două fenomene, în trecut am remarcat mai multe episoade El Niño decât episoade La Niña.
Busola a crescut pe Marea Mediterană |
---|
Tramontana Greacă Levant Sirocco Marin Libeccio Ponant Mistral |
Musonul este numele unui sistem de vânturi periodice ale regiunilor tropicale, în special active în Oceanul Indian și Asia de Sud - Est. Se aplică inversărilor sezoniere ale direcției vântului de-a lungul țărmurilor Oceanului Indian , în special în Marea Arabiei și Golful Bengal , care suflă din sud-vest timp de șase luni și din nord-est în celălalt semestru. Musonul este un exemplu extrem de brize de uscat și de brize marine, deoarece nu inversează în modul noapte / zi.
Există, de asemenea, sisteme meteorologice atât de vechi și atât de stabile încât acestor vânturi li s-a dat un nume și chiar uneori considerate zei, ca în Japonia pentru kami kaze . Multe vânturi celebre există în întreaga lume, cum ar fi cuplul Mistral / Tramontane , sirocco , Chinook , Khamsin sau Simoun .
Principalele cauze ale fluxurilor mari de circulație atmosferică sunt: diferența de temperatură dintre ecuator și poli , care determină o diferență de presiune, și rotația Pământului care deviază fluxul de aer stabilit între aceste regiuni. Diferențele locale de presiune și temperatură vor da naștere unor circulații speciale, cum ar fi briza mării sau tornadele sub furtuni .
Presiunea atmosferică într-un punct este rezultatul suprafeței greutății coloanei de aer deasupra acelui punct. Diferențele de presiune observate pe glob se datorează încălzirii diferențiale dintre aceste puncte. Într-adevăr, unghiul de incidență al radiației solare variază de la ecuator la poli. În primul caz, este normal la suprafața Pământului, în timp ce în al doilea, acesta pășune. Această variație condiționează procentul de energie solară primită în fiecare punct de pe suprafața pământului. În plus, norii reflectă o parte din această energie înapoi în spațiu și este absorbită în mod diferit în funcție de tipul de suprafață (mare, pădure, zăpadă etc.).
Diferența de presiune astfel creată induce o deplasare a aerului din zonele de înaltă presiune în zonele de joasă presiune. Dacă Pământul nu s-ar roti pe axa sa, circulația ar fi rectilinie între regiunile de înaltă presiune și regiunile de joasă presiune. Cu toate acestea, rotația Pământului determină o abatere a circulației sub efectul forței Coriolis , această abatere fiind la dreapta în emisfera nordică și la stânga în emisfera sudică. Aerul suferă astfel o sumă vectorială a celor două forțe (forța Coriolis și rezultanta forțelor de presiune).
Pe măsură ce coletele aeriene schimbă direcția, forța Coriolis își schimbă direcția. Când cele două sunt aproape egale și în direcții opuse, direcția mișcării aerului se stabilizează pentru a fi aproape perpendiculară pe gradientul de presiune (vezi figura opusă). Mica diferență care rămâne lasă o accelerație către cea mai mică presiune, direcția vântului rămânând, așadar, orientată puțin mai mult spre presiunile scăzute, ceea ce face ca vântul să se rotească în jurul sistemelor meteorologice. La presiunea și forțele Coriolis, este necesar să adăugați frecarea în apropierea solului, forța centrifugă de curbură a fluxului și tendința izalobarică , pentru a evalua corect vântul în cazul general.
La scară largă în emisfera nordică , vânturile se rotesc, prin urmare, în sensul acelor de ceasornic în jurul unei zone de presiune ridicată și în sens invers acelor de ceasornic în jurul valorilor minime . Reversul este adevărat pentru emisfera sudică, unde forța Coriolis este inversă. Se poate determina poziția sa între aceste două tipuri de sisteme conform legii Buys-Ballot : un observator situat în emisfera nordică care stă cu spatele la vânt are depresiunea în stânga și presiunea ridicată în dreapta. Poziția zonelor de presiune este inversată în emisfera sudică.
Forța Coriolis se exercită pe distanțe mari; este zero la ecuator și maxim la poli. În anumite situații, mișcarea aerului nu se exercită pe o distanță suficientă pentru ca această forță să aibă o influență vizibilă. Vântul este cauzat doar de diferența de presiune, fricțiune și forța centrifugă. Iată câteva cazuri care apar atunci când circulația generală a vântului este zero, foarte slabă sau când trebuie luate în considerare efectele locale:
Efecte montaneMunții au efecte diferite asupra vântului. Primul este valul de munte când vântul care suflă perpendicular pe o barieră montană trebuie să se deplaseze în sus. Dacă mediul este stabil, masa de aer va coborî pe partea din aval a obstacolului și va oscila în jurul unei înălțimi care poate fi mult mai mare decât vârful acestuia. Pe de altă parte, dacă aerul este instabil, aerul va continua să crească, cu sau fără oscilație. În aceste condiții, fricțiunea și împingerea arhimedeană trebuie luate în considerare la modelarea vântului, așa cum este cazul foehnului . Ploile sunt modificate.
Aerul mai rece, care este mai dens în vârful unui munte, creează o presiune mai mare acolo decât în vale și provoacă un alt efect. Gradientul de presiune face ca panta aerului să coboare o distanță insuficientă pentru ca forța Coriolis să o devieze. Prin urmare, acest lucru generează un vânt katabatic . Acest tip de efect îl găsim cel mai adesea noaptea. Ele sunt, de asemenea, foarte frecvente în partea din față a unui ghețar , de exemplu, pe coasta Groenlandei și Antarcticii la toate orele.
Vântul anabatic este un ascendent vânt a unei mase de aer de-a lungul unei geografice de relief , datorită încălzirii sale și , prin urmare , opusul vântului precedent. Condițiile meteo variate pot crea un vânt anabatic, dar întotdeauna formarea unei diferențe de temperatură între masele de aer de deasupra văilor și cele încălzite pe versanții lor determină circulația aerului. Prin urmare, se mai numește vânt de coborâre și apare cel mai adesea în timpul zilei.
Efectele vegetației și asperitatea peisajuluiRugozitatea peisajului și , în special , a rugozității „moale“ (cea a pădurilor, plantații, savane, în comparație cu pietre și clădiri care nu se mișcă) de copaci are un impact asupra vânturilor și turbulențe, și indirect asupra decolări sau a prafului depozite, temperatură, evaporare, amestecarea părții inferioare a coloanei de aer (de la înălțimea țevilor de eșapament până la înălțimea în care sunt emise pașele coșurilor de fabrică sau ale cazanelor urbane, de exemplu), regularitatea vântului (importantă pentru turbina eoliană sau eoliană) instalații agricole) etc. În acest scop, Kalnay și Cai, în revista Nature , au formulat în 2003 ipoteza că copacii au încetinit semnificativ vântul. În pădurea tropicală densă, cu excepția furtunilor, la sol nu simțiți efectele vântului. Majoritatea copacilor își produc contraforturile puternice acolo doar atunci când apar la nivelul baldachinului, unde sunt apoi expuși la posibilul dezrădăcinare de către vânt.
Recent am reanalizat datele meteorologice care măsoară vânturile de suprafață (vânt la o înălțime de 10 metri), ceea ce confirmă o tendință de încetinire în emisfera nordică. Se pare că pădurile pot amortiza vântul într-o oarecare măsură, iar deșertificarea îl agravează. Acolo unde pădurea a recâștigat teren, forța vântului a scăzut (de la 5 la 15%), ceea ce este cu atât mai vizibil cu cât vântul este puternic. De vânturile geostrophic (induse de variațiile presiunii atmosferice) nu s- au diminuat, iar sondele radio nu prezintă o tendință de a încetini la altitudine. Bocage este o eco - peisaj structură care modifică , de asemenea , efectele vântului , prin crearea de micro- climate care atenuează vântul, dar , de asemenea , termosudare higrometrice șocuri și eroziunea solului.
Vânturi terestre / vânturi marineÎn timpul zilei, lângă țărmurile unui lac sau ale mării, soarele încălzește solul mai repede decât apa. Prin urmare, aerul se extinde mai mult pe pământ și crește creând o presiune mai mică decât pe corpul de apă. Din nou, această diferență de presiune este creată pe o distanță foarte mică și nu poate fi contrabalansată de forțele Coriolis. Prin urmare, se instalează o briză de mare (lac). Același lucru se întâmplă noaptea, dar în direcția opusă, briza pământului.
Se observă diferențe de presiune de până la doi milibari și sunt proporționale cu masele de pământ și apă prezente. Această briză poate rezista unui alt vânt de până la aproximativ 15 km / h (8 noduri); dincolo de aceasta, este în general anulat, ceea ce nu va însemna calm mort, ci mai degrabă un sistem meteorologic instabil. Acest lucru explică, de asemenea, de ce există foarte rar un calm mort la malul mării, dar și vânturi mai chinuite decât pe uscat sau pe mare.
Efectele văilor (blocaje)În anumite condiții stresante, de exemplu în văile adânci, aerul poate urma doar o cale. Dacă gradientul de presiune devine perpendicular pe vale, vântul va fi generat exclusiv de diferența de presiune. Este vântul antitriptic . Se găsește, de asemenea, accelerații în constricții prin efectul Venturi, care dă un „vânt de gully” și un „jet stream de ieșire la vale” în timp ce aerul care coboară pe vale invadează câmpia.
Efecte la scară mezalăÎn alte cazuri, presiunea și forța centrifugă sunt în echilibru. Acesta este cazul tornadelor și vârtejurilor de praf, unde viteza de rotație este prea mare, iar zona scurgerii este prea mică pentru ca forța Coriolis să aibă timp să acționeze.
În cele din urmă, în cazul norilor convectivi ca furtunile , nu diferența de presiune, ci instabilitatea aerului este cea care dă vânturile. Precipitațiile împreună cu injecția de aer rece și uscat la nivelurile medii provoacă o împingere negativă (descendentă) arhimedeană în nor. Acest lucru duce la vânturi descendente care formează fronturi de rafale localizate.
Vântul depinde deci de mai mulți factori. Este rezultatul forțelor exercitate asupra coletei aeriene: presiune , forță Coriolis , frecare și forță centrifugă . Calculul complet se face cu ecuațiile mișcării orizontale a ecuațiilor primitive atmosferice . În general, forța centrifugă este neglijată, deoarece viteza de rotație în jurul vidului este prea lentă și, prin urmare, valoarea ei este foarte mică în comparație cu alte forțe. Cu toate acestea, în traficul rapid ca cel al unei tornade, acest lucru ar trebui luat în considerare.
Cu aceste ecuații, hărțile meteorologice fac posibilă estimarea vântului prin cunoașterea presiunii, a latitudinii, a tipului de teren și a efectelor locale chiar dacă nu există măsurători directe. Pentru aviația aflată deasupra stratului limită atmosferic , unde frecarea este zero, se utilizează o aproximare a vântului adevărat care poate fi obținută prin ecuațiile vântului geostrofic . Este rezultatul echilibrului dintre forțele Coriolis și doar variația orizontală a presiunii. Acest vânt se mișcă paralel cu izobarele și viteza sa este aproximativ definită de gradientul de presiune.
Gradientului vântului este similar cu vântul geostrophic dar , de asemenea , preia forța centrifugă (sau accelerația centripetă ) când curbura fluxului este semnificativ. Este, de exemplu, o aproximare mai bună a vântului în jurul unei depresiuni sau al unui anticiclon .
În apropierea solului, în stratul limită, fricțiunea determină o scădere a vânturilor comparativ cu estimarea anterioară, în conformitate cu ceea ce se numește spirala Ekman . În general, vântul este de 50 până la 70% din vântul geostrofic pe apă și între 30 și 50% din acest vânt pe uscat. Cu cât vântul este mai redus prin frecare, cu atât se întoarce mai mult spre presiunea mai mică, ceea ce dă o schimbare la stânga în emisfera nordică și la dreapta în emisfera sudică . Această diferență între vânturile reale și cele geostrofice se numește vântul ageostrofic. Prin urmare, este deosebit de important în stratul limită, dar există și deasupra acestuia, deoarece vântul geostrofic este doar o aproximare. Vântul ageostrophic este important în umed alimentare cu aer depresiuni care le furnizează energie.
În locurile aspre în care fluxul de aer este canalizat sau în situații în care vântul nu se datorează unui echilibru între presiune, forța Coriolis și frecare așa cum am menționat mai devreme, calculul este mult mai dificil. Printre aceste cazuri se numără:
Pentru a calcula variația vântului cu altitudinea, a fost dezvoltat conceptul de vânt termic . Este diferența vântului geostrofic între două niveluri ale atmosferei. Poartă denumirea de termică, deoarece variația vântului cu altitudinea depinde de variația orizontală a temperaturii, așa cum am văzut anterior. Astfel, într-o masă izotermă de aer , numită barotropă , vântul nu variază în funcție de altitudine, în timp ce va varia într-o atmosferă baroclinică . În această din urmă situație, în apropierea fronturilor meteorologice , găsim vânturi care cresc rapid cu altitudinea pentru a da un coridor maxim de vânt chiar sub tropopauză numit jet stream .
Pentru o altitudine mai mică de aproximativ 1000 de metri, unde sunt amplasate structurile construite, forțele de frecare datorate rugozității solului și fenomenelor termice guvernează în mare măsură fluxurile de aer. Aceste fenomene generează fluctuații ale vitezei vântului, în timp și în spațiu, susceptibile de a excita cele mai flexibile structuri. Această zonă se numește stratul limită al turbulenței atmosferice .
Analiza spectrală a vitezei vântului în stratul limită turbulent face posibilă evidențierea mai multor scale temporale de fluctuație. Figura opusă arată forma unui spectru de densitate a puterii reprezentativ pentru viteza orizontală a vântului la 100 de metri deasupra solului conform Van der Hoven. Este o reprezentare statistică a repetitivității fluctuațiilor de putere ale vântului în acest moment: „ Turbulența atmosferică poate fi ilustrată prin existența vortexurilor într-un flux. Turbulența este astfel alcătuită din mișcări perfect aleatorii care străbat un spectru larg de scale spațiale și temporale ” .
Partea din stânga a graficului se referă la sisteme la scară planetară care au o periodicitate între 1 zi și un an, care corespunde unei perioade de revenire a diferitelor tipuri de sisteme meteorologice sinoptice . Astfel, un an reprezintă vânturile anuale, cum ar fi vânturile alizee , patru zile vânturile asociate cu perioada medie dintre două depresiuni meteorologice și 12 ore alternând vânturile diurne și nocturne. Partea dreaptă a graficului se referă la condițiile locale legate de condițiile de relief sau alte efecte mezoscale , cum ar fi distribuția norilor, gradientul termic vertical, viteza medie a vântului, rugozitatea solului etc. „Decalajul” între o oră și zece minute în mijloc corespunde perioadelor de mare calm când turbulența se anulează singură.
Tensiunile repetate și aleatorii ale turbulenței pot stresa modurile proprii ale anumitor structuri și pot duce la ruina lor dacă acest lucru nu a fost luat în considerare în timpul proiectării (cum ar fi podul strâmtorii Tacoma în 1940).
Vântul ca mediu pentru transportul particulelor și aerosolilor și implicat în transferul de umiditate și căldură este un element major al sistemelor meteorologice. Pământul fiind foarte neregulat sub forma continentelor sale și a soarelui, este totuși dificil de modelat și anticipat; depinde de anotimpuri, dar și de înnorarea care este supusă vântului, care își extrage energia din diferențele de temperatură care sunt rezultatul soarelui .
Modelatorul trebuie să ia în considerare mulți factori pentru o predictibilitate relativ relativă: Vântul care se hrănește cu mai multe surse: alte vânturi, diferențele de temperatură între două zone geografice sau între două straturi ale atmosferei, rotația Pământului , atracția terestră , efectele asupra reliefului etc. se supun astfel legilor „ efectului domino ”.
De exemplu, un uragan născut în Atlantic poate foarte bine să intre prin Golful Mexic și să moară la Marile Lacuri , perturbând toate vânturile locale pe și în jurul drumului său. Originea creării acestui ciclon tropical poate fi foarte bine un dezechilibru cauzat de un jgheab barometric superior provenit din Sahara, care a fost deportat în Atlantic de Marea Azore . Prognoza vânturilor până la câteva zile este posibilă într-un mod determinist grație rezoluției ecuațiilor primitive atmosferice ale forțelor prezente dacă se iau în considerare toți acești factori.
Cu toate acestea, valorile fiecărei variabile din aceste ecuații sunt cunoscute numai în puncte distincte ale atmosferei conform observațiilor meteorologice. O ușoară eroare a acestor valori poate provoca variații mari și de aceea se poate spune că teoria haosului , sistemele complexe și mai ales efectul fluture se aplică foarte bine previziunilor vântului. Edward Lorenz a demonstrat că prognozele pe termen lung (un an) erau posibile doar într-un mod probabilistic, deoarece numărul factorilor de mediu este imens, dar și că aceștia interacționează între ei, ceea ce conferă instabilitate temporală rezoluției ecuațiilor.
Mai multe site-uri web oferă vizualizarea datelor predictive sau în timp real despre vânt și mișcările maselor de aer. Mai multe sunt citate în secțiunea de linkuri externe și vedem acolo:
Trandafirii de vânt sunt utili și pentru arhitecți și urbanisti , în special pentru construcții bioclimatice . De exemplu, în imaginea din dreapta, trandafirul busolei arată vânturile predominante și variația lor în forța medie în funcție de orientarea și direcția lor. Cele mai puternice vânturi sunt în general suprapuse pe curenți și pe direcția (rezultată) deplasării corpului de apă de pe Canal spre Marea Nordului . Aceste vânturi atunci când merg în aceeași direcție cu mareea pot provoca „ valuri ” de maree , adică o mare mai mare decât se anunță prin calcularea coeficientului de maree simplu , a cărui înălțime este estimată. .
La sol, pe mare și la altitudine, vântul este măsurat în kilometri pe oră , metri pe secundă sau noduri. Unele stații meteo efectuează măsurători directe pe uscat și pe mare printr-un anemometru , care dă viteză și o paletă (sau o șuviță ), care dă direcția. Anemometrele mecanice sunt formate din cupe care se rotesc în jurul unei axe când bate vântul. Există și alte versiuni, inclusiv cele numite fire fierbinți, în care schimbarea temperaturii unui termistor cauzată de fluxul de aer corespunde vitezei acestuia.
Variația vânturilor în funcție de altitudine este urmată de radiosondă sau prin mișcarea unui balon meteorologic măsurat de la sol. Măsurarea deplasării unui balon ascendent fără sondă folosind un teodolit este o alternativă economică la radiosondă. Radar meteorologic Doppler , a profilers vant , lidar Doppler și sodars sunt , de asemenea , instrumente sol teledetecție capabile să măsoare viteza vântului la altitudine.
Din spațiu, datorită anumitor instrumente radar de la bordul sateliților meteorologici , vânturile sunt estimate peste tot pe Pământ, inclusiv în locuri nelocuite ( deșerturi , munți înalți , oceane . Așa sunt și vânturile de pe alte planete. În 2018, un instrument nou numit Aladin, măsurând vântul cu ajutorul unui laser, este pus pe orbită (satelitul Aeolus ) pentru a cartografia mai bine (în timp real) vânturile din coloana atmosferică, ca parte a programului „Planeta vie ESA ”. Acest program își propune să îmbunătățească observă Pământul și include, de asemenea , misiunile CryoSat , SMOS sau GOCE .
În aviație, viteza vântului este estimată folosind două tuburi Pitot , primul în direcția opusă de deplasare și al doilea perpendicular pe acesta.
Marinarii estimează puterea acesteia folosind scara Beaufort (scară închisă cu 13 niveluri de forță de la 0 la forță 12) dacă nu au instrumente care să o măsoare. Această scală corelează efectul vântului asupra mării (înălțimea valurilor , producția de pulverizare etc.) de viteza sa. Scara Fujita și Scara Fujita îmbunătățită folosesc daunele provocate de o tornadă pentru a estima puterea vânturilor sale.
Organizația Meteorologică Mondială (OMM) a aprobat la începutul anului 2010, recordul pentru cel mai puternic vânt vreodată observate științific pe Pământ, în afară de tornade. Este vorba de rafale de 408 km / h înregistrate pe 10 aprilie 1996 pe Insula Barrow ( Australia de Vest ) în timpul trecerii ciclonului Olivia . Recordul anterior de 372 km / h a fost datat în aprilie 1934 în vârful muntelui Washington din Statele Unite. Cu toate acestea, ciclonul Olivia în sine nu este considerat cel mai violent care a afectat regiunea australiană, deoarece acest record nu reprezintă intensitatea generală a sistemului.
Măsurarea record a tornadei a fost luată în Moore, Oklahoma, în timpul seriei de tornade din Oklahoma din 3 mai 1999 . La 18:54 , un radar meteo Doppler mobil a detectat vânturi de 484 km / h ± 32 km / h în vartejul de lângă Bridge Creek la o înălțime de 32 de metri deasupra solului. Recordul anterior a fost de 414 la 431 km / h măsurat într-o tornadă lângă Red Rock , Oklahoma. Cu toate acestea, vânturile de la sol ar fi putut fi mai slabe din cauza fricțiunii.
Recordul mondial al vântului înregistrat de o stație la nivelul mării în condiții care nu au legătură cu tornadele sau ciclonii tropicali este cel al stației meteo de la baza antarctică Dumont d'Urville din Terre Adélie . A funcționat din 1948 și vânturile katabatice suflă acolo aproape constant. Media anuală a acestora este de aproximativ 35 km / h, iar numărul de zile cu vânturi mai mari de 60 km / h este de aproximativ 300. Recordul pentru această stațiune 16 iunie 1972 17 h 30 local, în timpul „fenomenului Loewe al unei schimbări bruște în forța vânturilor katabatice, când vântul a atins 320 km / h timp de 5 minute, cu un vârf de 326 km / h .
În cele din urmă, în timpul furtunii Martin , la 27 decembrie, 1999 , la miezul nopții, un radiosonda efectuat de Météo-Franța a înregistrat o viteză a vântului excepțională de 529 de km / de ore în curent de aer la 8,138 metri deasupra nivelului mării. Brest .
Vânturi de peste 300 km / h sufla deasupra lui Venus și provoacă norii săi să înconjoare planeta în 4 până la 5 zile de pe Pământ.
Când polii planetei Marte sunt expuși razelor solare la sfârșitul iernii, CO 2 înghețat este sublimat , creând astfel vânturi care părăsesc polii la peste 400 km / h, care vor transporta apoi cantități semnificative de praf și apă. vapori prin toate peisajele marțiene. Există, de asemenea, vânturi bruste și solare care au fost poreclite eveniment de curățare de către NASA, deoarece au apărut brusc și au eliminat praful de tot, inclusiv panourile solare.
Pe Jupiter , vântul suflă până la 100 m / s ( 360 km / h ) în zonele jetului . Saturn este unul dintre înregistrările sistemului solar cu vârfuri de peste 375 m / s ( 1350 km / h ). Pe Uranus , în emisfera nordică până la 50 ° latitudine , viteza poate crește până la 240 m / s ( 864 km / h ) „numai”. În cele din urmă, peste norii lui Neptun , vânturile predominante pot atinge 400 m / s ( 1.440 km / h ) de-a lungul ecuatorului și până la 250 m / s ( 900 km / h ) la polii săi. Există, de asemenea, un jet de jet extrem de puternic la 70 ° latitudine sudică, care poate atinge 300 m / s ( 1.080 km / h ).
Vânturile sunt o sursă de energie regenerabilă și au fost folosite de oameni de-a lungul secolelor în diverse scopuri, cum ar fi morile de vânt , navigația sau mai simplu uscarea. Diferitele sporturi folosesc vântul, inclusiv yachting pe nisip , zmeu , zbor cu alunecarea , windsurfing și kitesurf . Este, de asemenea, utilizat pentru a ventila, igiena și răcori mediile și clădirile urbane. Vântul este una dintre cele mai vechi surse de energie ale noastre și o mare parte din toată producția noastră profită sau este adaptată vântului. Chiar și astăzi, este un subiect intens de cercetare, deoarece potențialul său de utilizare rămâne în mare parte neutilizat atât prin turbine eoliene, cât și prin sisteme de pompe de căldură sau pentru a curăța aerul urban printr-o urbanizare raționată a orașelor, luând în considerare vântul.
Prima utilizare a vântului de către oameni a fost pur și simplu aerarea și uscarea. Într-adevăr, un loc în care aerul stagnează se va încărca destul de repede în miros, dar va permite și dezvoltarea diferitelor boli și dezvoltarea mucegaiurilor (dacă există un minim de umiditate).
Foarte repede, Omul a descoperit că obiectele rămase în vânt s-au uscat mai repede, acest lucru se datorează a două fenomene distincte: pe de o parte, aerul în mișcare lovește obiectul dorit și, prin urmare, va comunica o energie care face posibilă îndepărtarea umezelii. de la obiect, poros sau nu, dacă obiectul este poros și permite trecerea vântului, eficiența va fi sporită. Pe de altă parte, aerul și obiectele în contact cu acesta tind să-și echilibreze umiditatea. Cu toate acestea, apa, chiar și sub formă de vapori, are o valoare ridicată a tensiunii la suprafață (cum ar fi o bulă de aer în apă) și dacă se va disipa în împrejurimile imediate ale obiectului care se usucă, forțele de tensiune vor crea în general o umiditate balon, mai ales că aerul încărcat cu umiditate este mai greu și vede creșterea acestuia împiedicată de aerul mai rece de deasupra acestuia, care creează o coloană de presiune locală care ia forma unei jumătăți de bulă în absența vântului. Soarele va ajuta doar aici să crească cantitatea de vapori solubili din aer. Fără vânt, de uscare se va opri chiar și în aer liber , deoarece difuzia umidității din aer va fi foarte lent și chiar încetinit de forțe intermoleculare , ci și prin faptul că aerul nu este saturat. Umiditate mai mare de punctul de rouă permite . Acest punct de rouă depinde de temperatura aerului. Temperatura generează o mișcare browniană care permite transferul de lumină în interiorul masei de aer. Acest efect a fost demonstrat, studiat și foarte bine calculat în uscarea lemnului. Prin urmare, orice masă de aer este hidrofilă până la punctul maxim de rouă. Într-o atmosferă neînnoită, uscarea ar putea fi finalizată numai dacă cantitatea de apă care trebuie extrasă a fost mai mică decât punctul de echilibru al mediului.
La fel, în cazul mlaștinilor sărate , soarele va furniza energia de încălzire care va optimiza prezența vaporilor de apă liberi pe suprafața apei și va crește cantitatea de apă care poate fi captată în aer. Vântul este cel care va transporta apoi această apă prin aerul deplasat și, prin urmare, va contribui la uscare prin reînnoirea atmosferei, ceea ce împiedică mediul să ajungă la punctul său de saturație.
Prin urmare, aerarea este, de asemenea, o metodă de prevenire a proliferării umidității datorită diverselor activități într-o clădire, iar aerarea depinde de prezența vântului.
Exemple de relație de uscăciune a parametrilor de lemn / uscare.
Gradul de higrometrie al lemnului | Temperatura | Higrometria atmosferei |
---|---|---|
Uscare până la 50% | 62 ° | 80-85% |
Uscare până la 40% | 63 ° | 85% |
Uscare până la 30% | 64 ° | 80% |
Uscare până la 15% | 68 ° | 50% |
Conform acestui tabel, putem vedea că pentru a usca un lemn până la capăt, este necesar să reînnoim atmosfera, altfel nu va cădea niciodată sub un anumit prag de higrometrie.
În baloane folosesc vântul pentru călătorii scurte. Vântul frontal crește ridicarea atunci când o aeronavă decolează și crește viteza aeronavei dacă este în aceeași direcție ca zborul, ceea ce ajută la economia de combustibil. Cu toate acestea, de regulă, vântul interferează cu mișcarea aeronavelor la călătorii dus-întors. Acest lucru se datorează faptului că fie v este viteza vântului și este viteza relativă a aeronavei în raport cu masa de aer. În vânt, viteza aeronavei este v + a, iar în vânt, viteza aeronavei este v - a. Rețineți că această cantitate poate fi negativă dacă v> a. În acest caz, aeronava nu poate reveni la punctul său de plecare.
Viteza medie în timpul călătoriei dus-întors este . Pierderea de performanță este de ordinul doi, ceea ce înseamnă că pentru vânturile ușoare această pierdere de performanță este neglijabilă. Cu toate acestea, cu viteze și / sau direcții variabile ale vântului în funcție de altitudine, avioanele cu motor pot economisi combustibil prin exploatarea acestor diferențiale. În plus, planorele pot exploata și aceste diferențiale ale vitezei vântului prin efectuarea unei scufundări în direcția vântului și a resurselor în direcția vântului, la fel ca unele păsări de pe suprafața mării. Pe măsură ce viteza vântului crește odată cu altitudinea, planorul poate câștiga energie în acest fel. S-a dovedit că este suficient un gradient de 0,03 m / s pe metru.
Cel mai eficient sistem în prezent este cel al zmeului (sau parasailing ). Forța vântului tinde să facă mașina să crească dacă este orientată spre vânt. De planoarele se pot utiliza , de asemenea , direct de energie eoliană prin efectuarea de pantă în creștere . Când vântul întâlnește un lanț montan continuu, masa de aer trebuie să crească. Acest lucru este valabil și pentru parapante și deltaplanuri . De regulă, planorul cu o rată de scufundare mai mică va fi cel mai eficient în exploatarea zborului pe pantă, iar piloții ar putea să fi parcurs distanțe de peste 1000 km . În unele cazuri, parapanta poate fi mai eficientă, deoarece va putea exploata ascensiuni mici datorită vitezei reduse. Cu toate acestea, faptul că numai anumite locații geografice și anotimpuri sunt adecvate pentru utilizarea lor le limitează în esență la o activitate de agrement și nu la un mod de transport.
Zonele de vânt forfecare cauzate de diferite condiții meteorologice pot deveni extrem de periculoase pentru aeronave și pasageri.
Navigarea a existat din cele mai vechi timpuri, în neolitic , chiar înainte de nașterea scrierii și a fost perfecționată până astăzi, în ciuda simulărilor pe computer, a calculelor de profil, a materialelor noi și a testelor de tunel eolian, descoperirile continuă. Astăzi, în țările dezvoltate, bărcile cu vele au devenit în esență bărci de agrement, dar rămâne în continuare unul dintre cele mai utilizate moduri de locomoție din întreaga lume, deoarece este simplu, curat, cu întreținere redusă și mai ales fără combustibil. Marina navigație este strâns legată de întreaga noastră istorie, fie că este vorba de a migra, popula, comerț, schimb, de a comunica, lupta sau cuceri. Omul a încercuit Pământul cu aceste nave cu mult înainte de invenția bărcii cu aburi sau a altor ambarcațiuni moderne.
Este cea mai marginală utilizare a vântului, deoarece nu este foarte potrivită. Există, pentru agrement, iahturi cu nisip utilizate în principal în câmpiile mari, dar mai ales pe mare. Saniile de navigație au fost uneori folosite în zone cu zăpadă și practicabile, cum ar fi stâlpii. Zonele terestre sunt adesea foarte aglomerate, nu foarte plate și cu vânturi distorsionate, libertatea redusă de mișcare și căile sinuoase fac această utilizare complicată și periculoasă. Sailing Sailing apare în Around the World in Eighty Days .
Din cele mai vechi timpuri, morile de vânt au transformat vântul în energie mecanică pentru a măcina cerealele, a stoarce produse petroliere, a bate metalul sau fibrele și a pompa apa. Acestea vor fi introduse în Europa de Spania, datorită maurilor . Abia după Zénobe Gramme și dinamul său din 1869, moara a putut naște turbina eoliană . În 1888, Charles F. Brush a fost primul care a construit o mică turbină eoliană pentru a-și alimenta casa cu energie electrică, cu stocare prin acumulator . Prima turbină eoliană „industrială” care a generat electricitate a fost dezvoltată de către danezul Poul La Cour în 1890, pentru fabricarea hidrogenului prin electroliză . Cea mai intensă cercetare în prezent privind utilizarea vântului se referă la turbinele eoliene pentru a le crește performanța în raport cu vântul, rezistența la fluctuații, randamentul în producția de energie electrică și cea mai bună determinare a coridoarelor eoliene.
Eole Water este o companie franceză în domeniul sistemelor de producere a apei prin condensarea aerului. A dezvoltat capacități de producere a apei potabile din energia eoliană sau solară.
Vântul interacționează cu orice, inclusiv cu construcțiile umane. Orașele noastre au generat, uneori, o astfel de planificare urbanistică, încât anumite locuri publice mari devin rare pe jos, dacă vântul se ridică puțin. Într-adevăr, blocarea vântului prin structuri urbane îl canalizează doar în timp ce îl intensifică. Pe de altă parte, o bună amenajare a locurilor ventilează, curăță, controlează temperatura și purifică locurile.
Diferitele tipuri de efecte ale vânturilor urbane:
O clădire, în funcție de atribuirea și locația sa, este proiectată pentru a profita sau evita proprietățile particulare ale vântului. Vântul, prin convecție , disipă sau accelerează disiparea căldurii de către pereți. Efectul este o răcire a pereților și a atmosferei, care poate fi benefică în climele calde, dar dăunătoare în climatele nordice. Vântul contribuie, de asemenea, la ventilația clădirii și la evacuarea umidității ambientale sau stocate în pereți. Proiectul termic de coșuri de fum pot fi afectate de vânt.
În regiunile fierbinți, pentru a răci locuințele, pereții unei clădiri sunt tăiați prin ferestre, indiferent dacă sunt sau nu decorate cu grile sau Moucharabieh (închiderea unei deschideri concepute pentru a lăsa aerul și lumina să treacă, dar nu pentru a vedea doar din interior), ci și datorită aerului condiționat mecanic, cum ar fi turnurile de vânt sau Badgir, care vă permit să atrageți aer mai rece la altitudine, dar și mai puțin încărcat cu nisip. Acest sistem este atât de eficient încât permite chiar și răcirea continuă a rezervoarelor de apă. Un proiect realizat în prezent folosește același principiu în Egipt , este piața New Baris. De asemenea, face posibil să faci contrariul, să încălzești casele iarna prin captarea căldurii din aer pentru cartierul Bedzed din Beddington din Regatul Unit .
Cele mori de vânt , cum ar fi vânt caută între timp cea mai expusă la punctul de vânt să se bucure de energia cinetică a vântului .
Vântul este uneori folosit pentru distrageri ca în cazul zmeilor , pentru sporturi nautice ( kitesurfing , windsurfing ), alunecare sau chiar în zboruri cu balonul cu aer cald . De bule de săpun necesită , de asemenea , un vânt de lumină pentru a fi utilizate, cum ar fi mori de vânt pe plajă sau modele cu barca . Vântul servește, de asemenea, indirect, creând valuri care vor fi folosite pentru surfing .
Există unele echipamente destinate să producă sunet de vânt, cum ar fi clopoțele mobile sau țiglă de lup din Auvergne, care a fost orientată în așa fel încât să provoace un zumzet caracteristic când vânturile au venit din nord. Vânturile din nord fac ca regiunea să se răcească și să scadă jocul disponibil, făcând lupii flămânzi și, prin urmare, periculoși pentru animale și chiar pentru oameni, deci acesta a fost un steag roșu.
Vântul a inspirat multe mitologii în civilizațiile umane care au influențat sensul istoriei . Multe tradiții religioase personifică vântul:
Tradiția orală franceză canadiană a spus că „atunci când vezi un vânt picior este faptul că bunul Dumnezeu coboară pe Pământ.“
Vântul fiind omniprezent, a dat naștere la multe expresii populare, dintre care unele sunt detaliate aici, deoarece nu descriu vânturile, dar sunt inspirate de comportamentul său. Aceste expresii se referă la vânt pentru viteza sa, forța sa, omogenitatea, simbolismul sau faptul că este doar o mișcare a aerului, fără substanță reală sau, invers, subliniază tendința aleatorie și anarhică a vântului.
Iată câteva dintre principalele:
Vântul este prezent în desen, pictură, grafică pe computer, dar și sculpturi. Există arte specifice vântului: telefoanele mobile. În esență, există două categorii de telefoane mobile: solide în echilibru și dispozitive mobile suspendate. În suspensii, unele sunt formate din aranjamente de solide puse în mișcare de vânt ca în culturile asiatice sau altele sunt suspensii mai eterice, cum ar fi capturile de vise ale culturii native americane . Cu toate acestea, toate au aceeași filosofie: întâmpină vântul și au efecte de mișcare asupra diferitelor părți ale ansamblului. Unele au funcții simbolice, cum ar fi capcanele de vis, care ar trebui să protejeze spiritele rele, altele produc sunete, cum ar fi telefoanele tradiționale chinezești agățate, care sunt, de asemenea, numite uneori clopote sau clopote, care sunt uneori și farmece norocoase.
Vântul este, de asemenea, de o importanță capitală în anumite romane, în special în La Horde du Contrevent de Alain Damasio , unde vântul, studiul său, utilizarea sa și rezistența împotriva acestuia devin obiectul principal al complotului și al personajelor. în raport cu vântul.
Victor Hugo , în poezia sa Guitare , preluată de Georges Brassens în piesa Gastibelza (L'Homme à la carbine) , evocă la sfârșitul fiecărui catren, o linie care a devenit faimoasă:
- Vântul care vine prin munte
mă va înnebuni! ".
În franceză, un aerofon mai este numit Instrument de suflat . Ceea ce este valabil și pentru engleză ( instrument de suflat ) sau spaniolă ( instrumento de Viento ) nu este valabil pentru alte limbi, cum ar fi italiana ( instrument a fiato ) sau germana ( Blasinstrument ), care bazează numele instrumentului pe respirație, mai degrabă decât Vantul. Doar printr-o convenție a limbajului, aceste instrumente sunt, în franceză, asociate cu vântul: sunetul acestor instrumente nu este produs în mod liber de vânt, ci în mod voluntar de respirația instrumentistului sau de un sunet. tunel de vant. Emisia acestei respiratii creează o coloană de aer sub presiune care produc vibrații modulate prin redarea instrumentului indicat de partiție a compozitorului sau inventarea muzician improvizând . Prin metonimie , amvonul care reunește instrumentistii de suflat în orchestră se numește amvonul „vânturilor”, care reunește vânturile de lemn și arama . Vocea este cea mai veche a instrumentelor de suflat. Eoliphone sau „masina de vânt“ poartă mai exact numele său , deoarece instrumentul este folosit în operă pentru a reproduce sunetul vântului.
Vântul este adesea o sursă de inspirație pentru artiști. Anne Sylvestre îl folosește în piesele sale La Femme du vent , Monsieur le vent , albumul ei Par les Paths du vent sau musicalul ei pentru copii Lala și le cirque du vent . Bob Dylan a fost inspirat și de vânt cu piesa Blowin 'in the Wind ( Răspunsul este blowin in the wind ).
Vântul este esențial pentru toate fenomenele meteorologice și, prin urmare, pentru ciclul apei fără de care nicio viață pe bază de apă, așa cum o cunoaștem pe Pământ, nu ar fi posibilă în afara oceanelor. Vântul este, de asemenea, principalul actor în oxigenarea oceanelor prin agitația suprafeței sale. Circulația generată de vânt dispersează mulți agenți minerali și organici. Astfel, vântul are un rol important în a ajuta plantele și alte organisme imobile să-și disperseze semințele ( anemocoria ), sporii , polenul etc. Chiar dacă vântul nu este principalul vector de dispersie a semințelor în plante, acesta oferă totuși acest serviciu pentru un procent foarte mare din biomasa plantelor terestre existente. De asemenea, modelează forma plantelor prin tigmomorfogeneză (sau anemomorfoză ). Vântul influențează mișcarea populațiilor de insecte zburătoare și migrația păsărilor.
Vânturile sculptează, de asemenea, terenul printr-o varietate de fenomene de eroziune eoliană care, de exemplu, fac posibilă crearea solurilor fertile, cum ar fi loessul . În climatele aride, principala sursă de eroziune este vântul. Vântul transportă particule mici, cum ar fi praf sau nisip fin, uneori peste oceane întregi, la mii de kilometri de punctul lor de origine, care este denumit locul deflației . De exemplu, vânturile din Sahara care cauzează în mod regulat ploi cu nisip în Europa Centrală .
Vântul are efecte și asupra dimensiunii incendiilor de pădure , atât prin alimentarea flăcărilor cu oxigen mai mult sau mai puțin abundent, cât și prin transportarea elementelor în flăcări sau incandescente, permițând astfel focului să „sară” peste obstacole.
Când vântul se combină cu temperaturi ridicate sau scăzute, acesta influențează animalele și oamenii. Vântul rece poate modifica radical randamentele de animale sau chiar ucise prin pierderea de căldură a corpului. Vântul influențează, de asemenea, resursele alimentare ale faunei sălbatice , dar și strategiile de vânătoare și apărarea animalelor și chiar a vânătorilor . În cele din urmă, vântul este, de asemenea, un factor important în reglarea termică, higrometrică sau a nivelului de poluare a regiunilor.
Eroziunea poate fi rezultatul mișcării deplasării de către vânt. Există două efecte principale. În primul rând, particulele mici sunt ridicate de vânt și, prin urmare, ajung să fie mutate într-o altă regiune. Aceasta se numește deflație . În al doilea rând, aceste particule suspendate se pot freca împotriva obiectelor solide provocând eroziune prin abraziune (succesiune ecologică). Eroziunea eoliană apare în general în zone cu vegetație redusă sau deloc, adesea în zone în care precipitațiile sunt insuficiente pentru a susține vegetația. Un exemplu este formarea de dune, pe o plajă sau într-un deșert.
Loessul este o rocă omogenă, în general , non-strat, poros, friabil, sedimentar (vânt) adesea calcar granulată, tulbure, galben pal sau cafeniu, răvășit de vânt. De obicei, apare ca un depozit care acoperă suprafețe de sute de kilometri pătrați și zeci de metri adâncime. Loess-ul se găsește adesea în peisaje abrupte sau verticale și tinde să prospere pe soluri fertile. În condiții climatice adecvate, zonele cu loess sunt printre cele mai productive din lume din punct de vedere agricol. Depozitele de loess sunt instabile din punct de vedere geologic și, prin urmare, se vor eroda foarte ușor. Prin urmare, parbrizele (cum ar fi copacii și arbuștii înalți) sunt adesea plantați de fermieri pentru a reduce eroziunea eoliană.
Oceanele sunt zone cu suprafețe relativ plane, dar și în principal zone de apă prea adânci pentru a permite dezvoltarea algelor fotosintetice. Prin urmare, mecanismele care funcționează în apă dulce (agitație, cădere, alge etc.) nu sunt suficiente pentru oceane. Acțiunea vântului prin crearea de valuri, dar, de asemenea, datorită surf-ului de pe litoral creează, prin urmare, oxigenarea principală a oceanelor.
Creșterea nivelului de CO 2 în atmosferă modifică fenomenul accentuând mai multă acidificare decât oxigenarea. Acest lucru nu este ireversibil, deoarece mediile oceanice și-au jucat întotdeauna rolul de tampon și au transformat CO 2 în acid carbonic care acidifică apa înainte de a precipita în timp în carbonat de calciu sau de a fi absorbit de organismele marine. Dar este un fenomen lent și, între timp, nivelul de acid carbonic crește aciditatea oceanelor, dar scade și solubilitatea oxigenului în aceeași apă.
Prin urmare, vântul joacă în general rolul unui agent de solubilizare mecanic datorită unei agitații care crește suprafața de contact dintre aer și apă, de către valuri, indiferent de gaz. Acest lucru este mai puțin evident cu azotul din aer, deoarece este mult mai puțin solubil: 0,017 g / l la 20 ° C , împotriva 1,1 g / l la 20 ° C pentru oxigen și 2 g / l la 20 ° C pentru dioxidul de carbon . Cea mai mare parte a azotului injectat în oceane este injectat prin poluare de către râuri atunci când acestea curg în mare și nu de vânt.
Dispersarea semințelor de către vânt sau anemochorie, precum și dispersia polenului sau a fertilizării anemofile este unul dintre cele mai primitive mijloace de dispersare a celor vii. Această dispersie poate lua două forme principale: o antrenare directă a semințelor, sporangii , polenii în vânt (cum ar fi păpădia ) sau transportul unei structuri care conține semințele sau polenii și care le va dispersa pe măsură ce mișcarea lor de către vânt (exemplu de răsuciri ). Transportul polenului necesită atât mase foarte mari, dar și zone cu vânturi complexe. Într-adevăr, circulația aerului trebuie să fie foarte fluctuantă, astfel încât acești poleni să întâlnească un copac din aceeași specie, mai ales dacă nu sunt plante auto-fertilizante care au plante masculine și femele separate. În plus, trebuie să existe o sincronizare între producția de polen (mascul) pe stamine mature și disponibilitatea pistililor maturi (femele) în același timp.
Unele plante au dezvoltat un sistem aerian complementar care permite o mai mare autonomie în transportul eolian. Acestea sunt egrete , cum ar fi păpădia sau salsify , și aripioarele altoite cu achene . Acestea din urmă par a fi o adaptare evolutivă a acestor plante la vânt pentru a maximiza aria lor de dispersie. Cele Aripioarele sunt împărțite în două grupe: Samaras ( de exemplu , ulm ) și disamares ( de exemplu , arțar ).
Productivitatea prin dispersie aeriană este o tehnică foarte aleatorie care necesită un număr enorm de semințe, deoarece fiecare poate germina doar într-un loc favorabil și dacă condițiile de mediu o permit. Pe de altă parte, pe unele insule, plantele par să se adapteze și să-și reducă aria de dispersie, de fapt, semințele care cad în apă se pierd.
Vântul are, de asemenea, o influență asupra tipului de vegetație, ca în regiunile cu vânt puternic, unde solurile sunt supuse unei eroziuni puternice a vântului care le subțiază sau chiar le dezvăluie. Plantele dezvoltă apoi forme rezistente la vânt. Acestea sunt mai bine înrădăcinate și mai îndesate, deoarece combină eforturile asupra structurii aeriene a plantei și a solurilor subțiri, deci mai puțin bogate. Vântul este, de asemenea, un important agent selectiv al copacilor prin eliminarea celor mai slabi sau a celor bolnavi prin ruperea sau dezrădăcinarea lor. De asemenea, observăm că unele plante de coastă sunt tăiate înapoi, spre uscat, din cauza fluxului de sare adus de vânt din mare. Efectele unui vânt sărat, în zonele muntoase sau în zonele cu eroziune puternică asupra florei locale sunt de asemenea, un factor. Toate aceste efecte ale vântului asupra formei și creșterii plantelor se numesc anemomorfoză și se datorează în mare parte tigmomorfogenezei .
Vântul este folosit la fel de mult pe cât îl suferă speciile de animale, dar observăm o adaptare la vânt la multe specii. De exemplu, protecția părului sau a lânii bovine este ineficientă dacă apare o combinație de temperaturi scăzute și un vânt de peste 40 km / h .
De pinguini , care sunt bine echipate cu toate acestea împotriva frigului prin penele lor și grăsimea lor, sunt mai sensibile la nivelul aripilor lor și picioarele lor. În aceste două cazuri de figură, adoptă un comportament de adunare într-un grup compact care alternează constant pozițiile membrilor săi între o poziție internă sau externă, făcând astfel posibilă reducerea pierderilor de căldură cu până la 50%.
Insectele zburătoare, un subset de artropode , sunt măturate de vânturile dominante; aceasta are o influență uriașă asupra dispersării și migrației acestora.
De păsări migratoare ia mult profite de vânt în loc să se supună. Îl folosesc pentru a ajunge cât mai sus posibil după ce au folosit curenți de curent termic pentru a câștiga cât mai mult altitudine posibil. Chiră arctic este unul dintre cei mai mari campioni ai disciplinei, reușind în zborurile transatlantice, dacă nu mai mult, în acest fel. Campionul Oceanului Pacific este Sooty Shearwater și unul dintre cele mai impresionante zboruri cu vânt puternic este Marele Albatros . Recordurile de altitudine sunt deținute de gâște la 9.000 de metri și vulturii de până la 11.000 de metri. De asemenea, observăm că rutele de migrație utilizează vânturile sezoniere predominante.
Unele animale s-au adaptat la vânt, cum ar fi pika, care creează un perete de pietricele pentru a depozita sub acoperire plante uscate și ierburi. Cei Gândacii știu să profite de vânturi ușoare pentru a scăpa de prădători. Animalele erbivore se poziționează în funcție de vânt și topografie pentru a beneficia de transportul mirosurilor, cum ar fi zgomotele, de către vânt și astfel percep abordarea unui prădător care s-a adaptat abordând cât mai mult posibil în vânt, prin urmare, cu un vânt suflând din prada sa spre ea.
Răpitorii și alte păsări prădătoare folosesc vânturile pentru a aluneca fără efort până când văd prada, cum ar fi pescărușii care așteaptă ca vântul să depășească 15 km / h pentru a-și accentua atacurile asupra coloniilor murre .
Sunetul vântului se numește fluierat . Se spune că fluierul vântului este puternic, sumbru, apăsător etc. . Vântul este o mișcare a aerului și nu produce sunete într-un sistem omogen la aceeași viteză, ci prin frecare pe sisteme de aer cu viteze diferite sau ca urmare a fricțiunii pe solide sau lichide.
Uneori, de asemenea, sunetul vântului este modulat de forma solidelor pe care le traversează și în funcție de direcția sa ca în chei sau peșteri . Chiar și în case, vântul poate genera zgomot. Instrumentele suflante se bazează exact pe același principiu natural, dar prin modularea presiunii, mărimii și vitezei, toate uneori combinate cu volume rezonante. Acest efect de sunet al vântului este , de asemenea , o mare sursă de neplăceri când în aer liber de înregistrare și microfoane trebuie să fie înfășurat într - un strat protector poros , astfel încât vântul nu face toate sunetele din jur nu pot fi auzite atunci când traversează camera. Structura internă a microfonului receptor .
Când vântul este sălbatic, vorbim adesea despre urletele sau vuietele vântului în timpul furtunilor , tornadelor , prin copaci goi de frunziș sau cu rafale violente. Sunetele sunt mai liniștitoare pentru urechea umană atunci când briza rulează nisip pe un țărm, foșnește frunzele copacilor sau curbează suprafața apei cu ondulații. Când vântul este foarte ascuțit, se spune că miau .
Vântul transportă, de asemenea, zgomotul distorsionând valul circular natural al oricărui zgomot. Pe lângă propriul zgomot, modifică și distribuția tuturor zgomotului din mediul înconjurător. Acum studiem serios efectele vânturilor predominante asupra transportului zgomotului de pe avioane, autostrăzi sau industrii, deoarece vântul poate crește distanța de percepție a zgomotului, precum și poate ajuta la sufocarea lor mai rapidă, în funcție de direcția sa.
Vântul nu este doar pașnic, ci este esențial pentru ecosistem, dar uneori sistemul se lasă dus și vântul devine apoi o forță distructivă care nu poate fi controlată.
Vântul poate sufla într-o furtună , cum ar fi un ciclon tropical , și poate distruge regiuni întregi. Vânturile forțate de uragan pot deteriora sau distruge vehiculele, clădirile, podurile etc. Vânturile puternice pot transforma, de asemenea, resturile în proiectile, făcând mediul în aer liber și mai periculos. Vânturile pot fi, de asemenea, adăugate la alte fenomene, cum ar fi valurile, combinate cu erupții vulcanice, incendii de pădure ... așa cum este detaliat mai jos.
Vântul poate accentua mareele mari ca în timpul furtunii Xynthia din Franța în 2010, unde direcția sa s-a adăugat la direcția de creștere a mării. În timp ce se mișcă, aerul acționează prin frecare pe suprafața mării. Acest efect creează o acumulare de apă în vânt. regiuni, asemănătoare cu cea care creează un efect de sepie , care este invers proporțional cu adâncimea și proporțional cu distanța pe care se exercită vântul. Acest lucru se adaugă creșterii nivelului mării, creată de presiunea mai mică din centrul sistemului meteorologic și de alți factori. Acest fenomen se numește val de furtună .
Mare val este o tulburare a mării , de multe ori scurt, localizate, datorită vânturilor și poate fi foarte violent atunci când nu există nici o furtună , la locul unde se observă efectul. Este combinația dintre vânturile direcționale slabe și puternice din apropierea unui nivel mic aflat la mare și provoacă un efect de aspirație la suprafața mării. Prin urmare, acest deal lichid va crește până la echilibrul, apoi se va prăbuși atunci când se mișcă depresiunea. Dacă mișcarea sistemului este rapidă, căderea este bruscă; va crea fronturi de undă mai mult sau mai puțin importante, care vor fi parțial menținute de vânturile de suprafață, dacă acestea există. Dacă acestea sunt violente, chiar le pot hrăni. Dacă aceste valuri sunt de o asemenea amploare încât provoacă daune coastelor sau provoacă naufragii, acestea vor fi numite „valuri de scufundare”. Deoarece acest fenomen are loc în larg, dacă depresiunea nu se disipează singură, magnitudinea valurilor va exploda pe măsură ce se apropie de coastă, deoarece volumul de apă deplasat de depresiune va rămâne același în timp ce adâncimea scade până devine zero.
Diferențele dintre o lovitură maritimă și un tsunami sunt originea vântului în loc de geologică , aspectul limitat al acțiunii sale geografice și temporale, dar și faptul că valurile se formează din marea liberă și nu prin coliziunea fronturilor de val. pe platoul continental care aici nu va amplifica decât valurile deja existente. Acest fenomen este de exemplu observabil de două până la patru ori pe an pe Coasta de Azur sau în Corsica , la fel ca la Cannes în 2010, unde acest fenomen limitat de obicei la valuri de 4 până la 5 metri culminează cu valuri de 6 până la 10 metri care transportă totul. calea lor.
Pe structurile podurilor suspendate, a provocat deja fenomene de rezonanță până la distrugerea structurii ca și pentru podul strâmtorii Tacoma în 1940, podul Basse-Chaîne (Angers) în 1850. sau podul La Roche-Bernard în 1852. În aceste cazuri, are un schimb de energie mecanică care are loc între vânt și podul oscilant. În stare normală, energia mecanică generată de o mică oscilație externă inițială este transferată de pe pod către vântul care o disipează. Dar dacă viteza medie a vântului este suficient de mare, peste ceea ce se numește „viteza critică”, podul este instabil și oscilația inițială este amplificată. Energia este apoi transferată de la vânt la pod și oscilațiile sunt amplificate datorită cuplajului aeroelastic, ducând uneori la ruperea structurilor podului.
Când solul se erodează, este până la stâncă și / sau deșertifică complet o regiune precum marea de nisip a Hoge Veluwe din Olanda , fenomenul este numit și deflație . Vântul poate provoca, de asemenea, furtuni de nisip, cum ar fi șamalul sau zăpada care sufla ( plugul de zăpadă ), cum ar fi viscol . În plus, dacă vântul, ploaia, eroziunea mării și râurilor nu ar fi contrabalansate de diferite mișcări magmatice, Pământul ar fi acoperit cu apă mult timp, deoarece această eroziune ar fi dărâmat toate solidele care depășeau un strat de noroi submarin. Vântul erodează și transportă rocile care în cele din urmă se vor acumula în mare spre o schimbare a reliefului terestru ca urmare a mișcărilor tectonice care vor împinge aceste sedimente comprimate de presiunea apei în sus. Prin urmare, este unul dintre mecanismele de creare a rocilor sedimentare care vor fi apoi erodate din nou de vânt de îndată ce vor fi descoperite în aer liber.
Furtunile sunt adesea însoțite de rafale violente sau tornade care produc pagube extinse de-a lungul unui coridor de la sol. De asemenea, sunt însoțite de turbulențe , de forfecarea vântului în nor, care poate deteriora avioanele sau chiar le poate prăbuși dacă se produce relativ aproape de sol.
Producția de fulgere este cauzată de diferența de sarcini electrice dintre bază și vârful norului de furtună, între nor și sol sau între doi nori. Aceste încărcături sunt produse de coliziuni de picături și cristale de gheață în curentul ascendent, sau vânt vertical, în nor.
În cazurile de poluare, aceasta face posibilă purificarea regiunilor afectate, dar o va răspândi peste alte regiuni până când poluanții sunt diluați sau precipitați de ploaie ca în cazul norului de la Cernobâl sau în cazul ploii . Mai recent, erupția Eyjafjöll a stricat trei sferturi din traficul aerian european.
Multe boli sunt purtate de vânt, fie că sunt virale , bacteriene sau fungice . Adesea, vântul va permite doar sărituri mici de câțiva centimetri până la câțiva metri. Dar, vânturile puternice sau ciclonii pot transporta infecții pe sute de kilometri. Unele infecții obișnuite care utilizează vântul: rugina neagră , rugina porumbului, mucegaiul , fusarium ... Nu contează dacă vântul transportă infecția direct (unele organisme se pot încapsula și în timpul transportului pentru a rezista mai bine) sau transportă materiale contaminate.
Insectele zburătoare beneficiază adesea sau s-au adaptat la anumite regimuri de vânt. Acest lucru permite acestor animale destul de mici să traverseze distanțe foarte mari pe care forța lor singură nu le-ar permite. Cele mai comune dăunători în prezent sunt leafhoppers , lăcuste , furnici , albine ucigașe sau lăcusta de deșert .
Vântul acționează, de asemenea, în contextul incendiilor de pădure, la care oferă o forță de deplasare, pe de o parte, dar și o sursă de oxigen care menține sau chiar alimentează flăcările, deoarece Omul a fost inspirat să creeze burduful . Vântul permite, de asemenea, ceea ce se numește sărituri de foc, fie sub formă de smocuri în flăcări, fie pur și simplu jar, care permit depășirea obstacolelor, cum ar fi râurile, defectele sau corturile de incendiu.
Vântul solar este destul de diferit de vânt terestru , deoarece este format din particule polarizate , care sunt ejectate din atmosfera de soare . Pe de altă parte, vântul planetar este similar cu vântul solar și este compus din gaze ușoare care scapă din atmosfera planetei lor. Pe perioade lungi de timp, acest vânt planetar poate schimba drastic structura atmosferei unei planete.
Vânturile hidrodinamice în straturile superioare ale atmosferei permit elementelor chimice ușoare , cum ar fi hidrogenul să se deplaseze spre exobase , partea de jos a exosferei unde aceste gaze pot dobândi viteza de eliberare și , prin urmare , să scape în exobase. Spațiul interplanetar fără alte particule opuse lor circulaţie; este un fel de eroziune a gazelor. Acest tip de proces pe perioade extrem de lungi, de ordinul a miliarde de ani, poate determina planete bogate precum Pământul să evolueze în planete precum Venus . Planetele cu o atmosferă inferioară foarte fierbinte pot genera o atmosferă superioară foarte umedă și, prin urmare, accelerează procesul de pierdere a hidrogenului. Energia necesară dezrădăcinării acestor elemente ușoare fiind furnizată de vântul solar .
Spre deosebire de aer, vântul solar este inițial un flux de particule polarizate comparabil cu un curent electric sau o plasmă ejectată de coroana solară , a cărei căldură permite viteze de evacuare de peste 400 km / s. ( 1.440.000 km / h ). Este alcătuit în principal din electroni și protoni cu o energie de ordinul 1 keV . Acest flux de particule variază ca temperatură și viteză în timp. De asemenea, ar exista mecanisme interne Soarelui care să permită transmiterea energiei cinetice ridicate către aceste particule, dar funcționarea lor rămâne în continuare un mister. Vântul solar creează heliosfera , o bulă vastă care conține întregul sistem solar și se extinde în spațiul interstelar.
Acest lucru explică, de asemenea, de ce numai planetele cu un câmp magnetic foarte puternic pot rezista la acest vânt solar continuu fără deteriorări, reducând astfel ionizarea atmosferei superioare. Diferite fenomene observabile sunt derivate din vântul solar, cum ar fi furtunile electromagnetice care pot afecta echipamentele electrice, lumina boreală sau faptul că cometele care traversează sistemul solar au întotdeauna cozile îndepărtate de Soare.
Cu toate acestea, pe măsură ce acest vânt solar traversează planete, este alimentat de vântul planetar și apoi capătă caracteristici mai apropiate de vânturile terestre în unele dintre efectele sale, sistemele solare foarte dense ar putea avea astfel o efect atmosferă subțire.
Unele teste sunt în prezent efectuate pe pânzele solare și chiar se imaginase o cursă de pânze solare. Principiul este similar cu cel al barcilor cu pânze, cu excepția faptului că folosește lumină (fotoni) emise de soare . Având în vedere propulsia redusă generată, procesul nu permite părăsirea suprafeței unei planete (chiar lipsită de atmosferă și, prin urmare, de frecare). Pe de altă parte, poate fi utilizat pe un dispozitiv care a atins deja viteza minimă de orbitare sau chiar viteza de eliberare . Dificultatea instalării constă în forța mică: este necesară o navă de 220.000 m 2 pentru a obține o împingere de 1 kg m s −1 .
Cu toate acestea, acest efect este deja utilizat pe sondele spațiale pentru a corecta o traiectorie sau pentru a oferi o tracțiune suplimentară ca și pentru sonda Mariner 10 .
Mai multe site-uri web oferă vizualizare predictivă sau în timp real a mișcărilor de vânt și masă de aer, inclusiv: