Förstå vindar: atmosfären i rörelse

Vind kan vara förknippad med något av vädret mest komplexa stormar, men dess början kunde inte vara enklare.

Definieras som horisontell rörelse av luft från en plats till en annan, vindar skapas av skillnader i lufttryck. Eftersom ojämn uppvärmning av jordens yta orsakar dessa tryckskillnader är energikällan som genererar vind i slutändan solen.

Efter att vindarna startats är en kombination av tre krafter ansvarig för att kontrollera dess rörelse - tryckgradientkraften, Coriolis-kraften och friktionen.

Det är en allmän regel i meteorologin att luft flyter från områden med högre tryck till områden med lägre tryck. När detta händer, bygger luftmolekyler på platsen för högre tryck när de gör sig redo att trycka mot det lägre trycket. Denna kraft som skjuter luft från en plats till en annan kallas tryckgradientkraft. Det är kraften som accelererar luftpaket och därmed börjar vinden blåsa.

Styrkan hos den "tryckande" kraften, eller tryckgradientkraften, beror på (1) hur stor skillnad det finns i lufttryck och (2) avståndet mellan tryckområdena. Kraften blir starkare om skillnaden i tryck är större eller avståndet mellan dem är kortare och vice versa.

Om jorden inte roterade, skulle luft rinna rakt, i en direkt väg från högt till lågt tryck. Men eftersom jorden roterar mot öster avlöjs luft (och alla andra fritt rörliga föremål) till höger om sin rörelsebana på norra halvklotet. (De avleds till vänster på södra halvklotet). Denna avvikelse är känd som Coriolis kraft.

Coriolis-kraften är direkt proportionell mot vindhastigheten. Detta betyder att ju starkare vinden blåser, desto starkare kommer Coriolis att avböja den åt höger. Coriolis är också beroende av latitud. Det är starkast vid polerna och försvagas ju närmare man går mot 0 ° latitud (ekvatorn). När ekvatorn har nåtts är Coriolis-kraften inget.

Ta din fot och flytta den över ett mattgolv. Motståndet du känner när du gör detta - flytta ett objekt över ett annat - är friktion. Samma sak händer med vind som den blåser över markytan. Friktion från den som passerar över terrängen - träd, berg och till och med jord - avbryter luftens rörelse och agerar för att bromsa den. Eftersom friktion minskar vinden, kan det betraktas som den kraft som motverkar tryckgradientkraften.

Det är viktigt att notera att friktion endast finns inom några kilometer från jordens yta. Över denna höjd är dess effekter för små för att ta hänsyn till.

Vind är en vektorkvantitet. Detta betyder att den har två komponenter: hastighet och riktning.

Vindhastigheten mäts med hjälp av en anemometer och ges i miles per timme eller knop. Dess riktning bestäms från a vindflöjel eller vindsocka och uttrycks i riktning från vilken det blåser. Till exempel, om vindar blåser från norr till söder sägs de vara det nordlig, eller från norr.

Som ett sätt att lättare relatera vindhastigheten till observerade förhållanden vid land och hav, och förväntad stormstyrka och egendomsskador, används vindskalor ofta.

• Beaufort vindskala
  Uppfunnen 1805 av Sir Francis Beaufort (en kunglig marinoffiser och admiral) hjälpte Beaufort-skalan sjömän att uppskatta vindhastigheten utan att använda instrument. De gjorde detta genom att ta visuella observationer av hur havet uppförde sig när vindarna var närvarande. Dessa observationer anpassades sedan till Beaufort-skalan och motsvarande vindhastighet kunde uppskattas. 1916 utvidgades skalan till att omfatta mark.
  Den ursprungliga skalan består av tretton kategorier som sträcker sig från 0 till 12. På 1940-talet tillkom ytterligare fem kategorier (13 till 17). Deras användning var reserverad för tropiska cykloner och orkaner. (Dessa Beaufort-nummer används sällan eftersom Saffir-Simpson-skalan tjänar samma syfte.)
• Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale
  Saffir-Simpson-skalan beskriver de troliga effekterna och egendomsskador som orsakas av en fallande eller förbipasserande orkan baserat på styrkan i en storms maximala bibehållna vindhastighet. Den delar orkaner i fem kategorier, från 1 till 5, baserat på vindar.
• Förbättrad Fujita-skala
  Den förbättrade Fujita-skalan (EF) -skalan graderar styrkan hos tornadon baserat på hur mycket skador deras vindar kan orsaka. Det separerar tornadon i sex kategorier, från 0 till 5, baserat på vindar.

Dessa termer används ofta i väderprognoser för att förmedla specifik vindstyrka och varaktighet.