Градиент ветра

В обычном использовании градиент ветра , точнее градиент скорости ветра. ^[1]или градиент скорости ветра , ^[2]или, альтернативно, сдвиг ветра , ^[3]— вертикальная составляющая градиента средней горизонтальной скорости ветра в нижних слоях атмосферы . ^[4] Это скорость увеличения силы ветра с увеличением высоты над уровнем земли. ^[5]^[6] В метрических единицах она часто измеряется в метрах в секунду скорости на километр высоты (м/с/км), что уменьшает обратные миллисекунды (мс). ⁻¹), единица измерения, также используемая для измерения скорости сдвига .

Простое объяснение

Поверхностное трение заставляет приземный ветер замедляться и поворачивать вблизи поверхности Земли , дуя прямо в направлении низкого давления, по сравнению с ветрами в потоке почти без трения значительно над поверхностью Земли. ^[7] Этот нижний слой, где поверхностное трение замедляет ветер и меняет направление ветра, известен как планетарный пограничный слой . Дневной солнечный нагрев за счет инсоляции утолщает пограничный слой, поскольку воздух, нагретый от контакта с горячей поверхностью Земли, поднимается вверх и все больше смешивается с воздухом выше. Радиационное охлаждение в ночное время постепенно отделяет ветры на поверхности от ветров над пограничным слоем, увеличивая вертикальный сдвиг ветра у поверхности, также известный как градиент ветра.

Характеристика

Обычно из-за аэродинамического сопротивления в ветровом потоке возникает градиент ветра, особенно в первых нескольких сотнях метров над поверхностью Земли — поверхностном слое планетарного пограничного слоя . Скорость ветра увеличивается с увеличением высоты над землей, начиная с нуля. ^{[ сомнительно – обсудить ]}^[6] из-за отсутствия скольжения . ^[8] Поток у поверхности встречает препятствия, которые уменьшают скорость ветра и вносят случайные вертикальные и горизонтальные компоненты скорости под прямым углом к основному направлению потока. ^[9]Эта турбулентность вызывает вертикальное перемешивание воздуха, движущегося горизонтально на разных уровнях, что влияет на рассеивание загрязняющих веществ . ^[1] песка и почвы . пыль и переносимые по воздуху частицы ^[10]

Уменьшение скорости вблизи поверхности является функцией шероховатости поверхности. Профили скорости ветра весьма различны для разных типов местности. ^[8] Неровная, неровная почва и искусственные препятствия на земле замедляют движение воздуха у поверхности, снижая скорость ветра. ^[4]^[11] Из-за относительно гладкой водной поверхности скорость ветра вблизи моря не уменьшается так сильно, как на суше. ^[12] на высоте на 40–50 % геострофического ветра Над городом или пересеченной местностью эффект градиента ветра может привести к снижению скорости ; а над открытой водой или льдом снижение может составлять всего от 20% до 30%. ^[13]^[14]

В инженерных целях градиент ветра моделируется как простой сдвиг, демонстрирующий профиль вертикальной скорости, изменяющийся по степенному закону с постоянным экспоненциальным коэффициентом в зависимости от типа поверхности. Высота над землей, где поверхностное трение оказывает незначительное влияние на скорость ветра, называется «высотой градиента», а скорость ветра выше этой высоты считается постоянной, называемой «скоростью градиента ветра». ^[11]^[15]^[16] Например, типичные значения прогнозируемой высоты уклона составляют 457 м для крупных городов, 366 м для пригородов, 274 м для открытой местности и 213 м для открытого моря. ^[17]

Хотя степенная аппроксимация показателя удобна, она не имеет теоретической основы. ^[18] Когда профиль температуры адиабатический , скорость ветра должна логарифмически изменяться с высотой: ^[19] Измерения на открытой местности в 1961 году показали хорошее согласие с логарифмическим приближением примерно до 100 м при почти постоянной средней скорости ветра до 1000 м. ^[20]

Сдвиг ветра обычно трехмерный, ^[21] то есть также происходит изменение направления между «свободным» геострофическим ветром, вызванным давлением, и ветром у земли. ^[22] Это связано со спиральным эффектом Экмана . Поперечный изобарный угол отклоняемого агеострофического потока у поверхности колеблется от 10° над открытой водой до 30° над пересеченной холмистой местностью и может увеличиваться до 40°—50° над сушей в ночное время при очень слабой скорости ветра. ^[14]

После захода солнца градиент ветра у поверхности увеличивается с увеличением устойчивости. ^[23]Стабильность атмосферы, возникающая ночью при радиационном похолодании, имеет тенденцию содержать турбулентные вихри по вертикали, увеличивая градиент ветра. ^[10] На величину градиента ветра в значительной степени влияет высота конвективного пограничного слоя, и это влияние еще сильнее над морем, где нет суточного хода высоты пограничного слоя, как над сушей. ^[24]В конвективном пограничном слое сильное перемешивание уменьшает вертикальный градиент ветра. ^[25]

Подразумеваемое

Инженерное дело

При проектировании зданий необходимо учитывать ветровые нагрузки, на которые влияет градиент ветра. Соответствующие уровни уклона, обычно принимаемые в Строительных нормах, составляют 500 метров для городов, 400 метров для пригородов и 300 метров для ровной открытой местности. ^[26] В инженерных целях степенной профиль скорости ветра можно определить следующим образом: ^[11]^[15] $v_{z}=v_{g}\cdot \left({\frac {z}{z_{g}}}\right)^{1/\alpha },0<z<z_{g}$ где:

$v_{z}$ = скорость ветра на высоте $z$
$v_{g}$ = скорость ветра на высоте градиента $z_{g}$
$\alpha$ = экспоненциальный коэффициент

Ветровые турбины

На работу ветряной турбины влияет градиент ветра. Вертикальные профили скорости ветра приводят к разным скоростям ветра на лопастях, ближайших к уровню земли, по сравнению с теми, которые находятся в верхней части хода лопастей, что приводит к асимметричной нагрузке. ^[27] Градиент ветра может создать большой изгибающий момент в валу двухлопастной турбины, когда лопасти расположены вертикально. ^[28] Уменьшенный градиент ветра над водой означает, что более короткие и менее дорогие башни ветряных турбин можно использовать в ветропарках, расположенных на мелководье. ^[12] Было бы предпочтительнее, чтобы ветряные турбины испытывались в аэродинамической трубе, имитирующей градиент ветра, который они в конечном итоге увидят, но это делается редко. ^[29]

Для ветряных турбин полиномиальное изменение скорости ветра в зависимости от высоты может быть определено относительно ветра, измеренного на контрольной высоте 10 метров, как: ^[27] $\ v_{w}(h)=v_{10}\cdot \left({\frac {h}{h_{10}}}\right)^{a}$ где:

$v_{w}(h)$ = скорость ветра [м/с] на высоте $h$
$v_{10}$ = скорость ветра [м/с] на высоте $h_{10}$ = 10 метров
$a$ = показатель Хеллмана

Показатель Хеллмана зависит от расположения побережья , формы местности на земле и стабильности воздуха. Примеры значений показателя Хеллмана приведены в таблице ниже: ^[30]

Расположение	а
Нестабильный воздух над открытой поверхностью воды	0.06
Нейтральный воздух над открытой поверхностью воды	0.10
Нестабильный воздух над плоским открытым побережьем	0.11
Нейтральный воздух над плоским открытым побережьем	0.16
Стабильный воздух над открытой поверхностью воды	0.27
Нестабильный воздух над населенными пунктами	0.27
Нейтральный воздух над населенными пунктами	0.34
Стабильный воздух над плоским открытым побережьем	0.40
Стабильный воздух над населенными пунктами	0.60

Скольжение

При планировании градиент ветра влияет на фазы взлета и посадки планера .Градиент ветра может оказать заметное влияние на наземные запуски . Если градиент ветра значительный или внезапный,или и то, и другое, и пилот сохраняет то же положение по тангажу, указанная воздушная скорость увеличится, возможно, превысивмаксимальная скорость буксировки наземного старта. Пилот должен отрегулировать скорость полета, чтобы справиться с эффектомградиент. ^[31]

При приземлении градиент ветра также представляет опасность, особенно при сильном ветре. ^[32] Когда планер снижается под градиентом ветра на конечном этапе захода на посадку, воздушная скорость уменьшается, а скорость снижения увеличивается, и времени для ускорения до контакта с землей недостаточно. Пилот должен предвидеть градиент ветра и использовать более высокую скорость захода на посадку, чтобы компенсировать его. ^[33]

Градиент ветра также представляет опасность для самолетов, совершающих крутые развороты у земли. Это особая проблема для планеров с относительно большим размахом крыльев , что подвергает их большей разнице скоростей ветра при заданном угле крена . Разная скорость полета на каждой законцовке крыла может привести к аэродинамическому срыву одного крыла, что приведет к аварии с потерей управления. ^[33]^[34] Момент крена, создаваемый разным потоком воздуха над каждым крылом, может превышать полномочия управления элеронами , заставляя планер продолжать крен под более крутым углом крена. ^[35]

Парусный спорт

В парусном спорте градиент ветра влияет на парусные лодки , создавая разную скорость ветра для паруса на разной высоте вдоль мачты . Направление также меняется в зависимости от высоты, но моряки называют это «сдвигом ветра». ^[36]

Показания приборов на мачте о скорости и направлении вымпельного ветра отличаются от того, что моряк видит и чувствует у поверхности. ^[37]^[38] Парусники могут внести поворот в конструкцию паруса , при котором головная часть паруса устанавливается под другим углом атаки по сравнению с нижней частью паруса, чтобы изменить распределение подъемной силы с высотой. Влияние градиента ветра можно учитывать при выборе скручивания конструкции паруса, но это может быть трудно предсказать, поскольку градиент ветра может сильно различаться в разных погодных условиях. ^[38] Моряки также могут регулировать дифферент паруса с учетом градиента ветра, например, используя рычаг гика . ^[38]

По данным одного источника, ^[39] градиент ветра не имеет существенного значения для парусников при скорости ветра более 6 узлов (поскольку скорость ветра 10 узлов у поверхности соответствует 15 узлам на высоте 300 метров, поэтому изменение скорости на высоте мачты парусника незначительно). Согласно тому же источнику, ветер постоянно усиливается с высотой примерно до 10 метров при скорости ветра 5 узлов, но меньше, если ветер слабее. Этот источник утверждает, что при ветрах со средней скоростью шесть узлов и более изменение скорости с высотой почти полностью ограничивается одним или двумя метрами, ближайшими к поверхности. ^[40] Это согласуется с другим источником, который показывает, что изменение скорости ветра очень мало на высоте более 2 метров. ^[41] и с заявлением Бюро метеорологии правительства Австралии ^[42] согласно которому в нестабильном воздухе различия могут составлять всего 5%. ^[43]

В кайтсерфинге градиент ветра еще более важен, потому что пауэр-кайт летает по стропам длиной 20-30 метров. ^[44] а кайтсерфер может использовать кайт, чтобы спрыгнуть с воды, подняв кайт на еще большую высоту над поверхностью моря.

Распространение звука

Градиент ветра может оказывать заметное влияние на распространение звука в нижних слоях атмосферы. Этот эффект важен для понимания распространения звука от удаленных источников, таких как туманные горны , гром , звуковые удары , выстрелы или другие явления, такие как туманные туманы . Это также важно при изучении шумового загрязнения , например, шума дорог и шума самолетов , и его следует учитывать при проектировании шумозащитных барьеров . ^[45]Когда скорость ветра увеличивается с высотой, ветер, дующий в сторону слушателя от источника, преломляет звуковые волны вниз, что приводит к увеличению уровня шума с подветренной стороны от барьера. ^[46] Эти эффекты были впервые количественно оценены в области дорожного строительства в 1960-х годах для учета различий в эффективности шумозащитных барьеров. ^[47]

Когда солнце нагревает поверхность Земли, в атмосфере возникает отрицательный градиент температуры . Скорость звука уменьшается с понижением температуры, поэтому это также создает отрицательный градиент скорости звука . ^[48] Фронт звуковой волны движется быстрее у земли, поэтому звук преломляется вверх, в сторону от слушателей на земле, создавая акустическую тень на некотором расстоянии от источника. ^[49] Радиус кривизны звукового пути обратно пропорционален градиенту скорости. ^[50]

Градиент скорости ветра 4 (м/с)/км может вызвать рефракцию, равную типичному градиенту температуры 7,5 °C/км. ^[51] Более высокие значения градиента ветра будут преломлять звук вниз, к поверхности в направлении с подветренной стороны. ^[52] устранение акустической тени с подветренной стороны. Это повысит слышимость звуков с подветренной стороны. Этот эффект преломления по ветру возникает из-за градиента ветра; звук не разносится ветром. ^[53]

Обычно наблюдается как градиент ветра, так и градиент температуры. В этом случае эффекты обоих могут суммироваться или вычитаться в зависимости от ситуации и местоположения наблюдателя. ^[54]Градиент ветра и градиент температуры также могут иметь сложные взаимодействия. Например, туманный горн может быть слышен и в месте рядом с источником, и в отдаленном месте, но не в звуковой тени между ними. ^[55]В случае поперечного распространения звука градиенты ветра не оказывают существенного влияния на распространение звука по сравнению с безветренными условиями; Эффект градиента, по-видимому, важен только в конфигурациях с подветренной и подветренной стороны. ^[56]

Для распространения звука экспоненциальное изменение скорости ветра с высотой можно определить следующим образом: ^[46] $U(h)=U(0)h^{\zeta }$ ${\frac {dU}{dh}}=\zeta {\frac {U(h)}{h}}$ где:

$U(h)$ = скорость ветра на высоте $h$ , и $U(0)$ является константой
$\zeta$ = экспоненциальный коэффициент, основанный на шероховатости поверхности земли, обычно от 0,08 до 0,52.
${\frac {dU}{dh}}$ = ожидаемый градиент ветра на высоте $h$

В время Гражданской войны в США битве при Юке во в 1862 году акустическая тень , предположительно усиленная северо-восточным ветром, не позволила двум дивизиям солдат Союза выйти из боя. ^[57] потому что они не могли слышать звуки боя всего в шести милях по ветру. ^[58]

Ученые поняли влияние градиента ветра на преломление звука с середины 1900-х годов; однако с появлением в США Закона о контроле за шумом это явление преломления стало широко использоваться с начала 1970-х годов, главным образом при рассмотрении распространения шума от автомагистралей и, как следствие, при проектировании транспортных средств. ^[59]

Градиент ветра растет

Парение с градиентом ветра, также называемое динамическим парением , — это метод, используемый парящими птицами, включая альбатросов . Если градиент ветра имеет достаточную величину, птица может подняться по градиенту ветра, меняя путевую скорость на высоту, сохраняя при этом воздушную скорость. ^[60] Затем, повернувшись по ветру и ныряя сквозь градиент ветра, они также могут получить энергию. ^[61]

См. также

Сдвиг ветра

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Хэдлок, Чарльз (1998). Математическое моделирование в окружающей среде . Вашингтон: Математическая ассоциация Америки. ISBN 978-0-88385-709-0 . Таким образом, при вертикальном движении мы имеем «градиент скорости ветра», и это имеет тенденцию способствовать смешиванию воздуха на одном уровне с воздухом на уровнях непосредственно над и под ним.
^ Гордер, П.Дж.; Кауфман, К.; Грейф, Р. (1996). «Влияние градиента ветра на алгоритмы синтеза траекторий системы автоматизации Центр-ТРАКОН (СТАС)» . AIAA, Конференция по наведению, навигации и управлению, Сан-Диего, Калифорния . Американский институт аэронавтики и астронавтики . ...эффект изменения средней скорости ветра с высотой, градиента скорости ветра... ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Сакс, Готфрид (10 января 2005 г.). «Минимальная сила поперечного ветра, необходимая для динамического парения альбатросов» . Ибис . 147 (1): 1–10. дои : 10.1111/j.1474-919x.2004.00295.x . ... градиент сдвига ветра довольно слабый... прирост энергии... происходит за счет механизма, отличного от эффекта градиента ветра.
^ Перейти обратно: ^а ^б Оке, Т. (1987). Климат пограничного слоя . Лондон: Метуэн. п. 54. ИСБН 978-0-415-04319-9 . Поэтому вертикальный градиент средней скорости ветра (dū/dz) наибольший на гладкой местности и наименьший на неровной поверхности.
^ Крокер, Дэвид (2000). Словарь авиационного английского языка . Нью-Йорк: Рутледж. стр. 104 . ISBN 978-1-57958-201-2 . градиент ветра = скорость увеличения силы ветра с увеличением единичной высоты над уровнем земли;
^ Перейти обратно: ^а ^б Визелиус, Торе (2007). Разработка ветроэнергетических проектов . Лондон: Earthscan Publications Ltd., стр. 40 . ISBN 978-1-84407-262-0 . Связь между скоростью ветра и высотой называется профилем ветра или градиентом ветра.
^ «Глоссарий метеорологии AMS, слой Экмана» . Американская метеорологическая ассоциация . Проверено 15 февраля 2015 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Браун, Г. (2001). Солнце, Ветер и Свет . Нью-Йорк: Уайли. п. 18. ISBN 978-0-471-34877-1 .
^ Далглиш, Вашингтон и Д. У. Бойд (1 апреля 1962 г.). «CBD-28. Ветер на зданиях» . Канадский строительный дайджест . Архивировано из оригинала 12 ноября 2007 г. Проверено 7 июня 2007 г. Поток у поверхности сталкивается с небольшими препятствиями, которые изменяют скорость ветра и вносят случайные вертикальные и горизонтальные компоненты скорости под прямым углом к основному направлению потока.
^ Перейти обратно: ^а ^б Лал, Р. (2005). Энциклопедия почвоведения . Нью-Йорк: Марсель Деккер. п. 618. ИСБН 978-0-8493-5053-5 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Кроули, Стэнли (1993). Стальные здания . Нью-Йорк: Уайли. п. 272. ИСБН 978-0-471-84298-9 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Любосный, Збигнев (2003). Работа ветровых турбин в электроэнергетических системах: расширенное моделирование . Берлин: Шпрингер. п. 17. ISBN 978-3-540-40340-1 .
^ Харрисон, Рой (1999). Понимание нашей окружающей среды . Кембридж: Королевское химическое общество. п. 11. ISBN 978-0-85404-584-6 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Томпсон, Рассел (1998). Атмосферные процессы и системы . Нью-Йорк: Рутледж. стр. 102–103. ISBN 978-0-415-17145-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Гупта, Аджая (1993). Рекомендации по проектированию малоэтажных зданий, подверженных действию боковых сил . Бока-Ратон: CRC Press. п. 49. ИСБН 978-0-8493-8969-6 .
^ Столтман, Джозеф (2005). Международные перспективы стихийных бедствий: возникновение, смягчение последствий и последствия . Берлин: Шпрингер. п. 73. ИСБН 978-1-4020-2850-2 .
^ Чен, Вай-Фа (1997). Справочник по строительному проектированию . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 12–50. ISBN 978-0-8493-2674-5 .
^ Госал, М. (2005). «7.8.5 Вертикальный градиент скорости ветра». Возобновляемые энергетические ресурсы . Город: Alpha Science International, Ltd., стр. 378–379. ISBN 978-1-84265-125-4 .
^ Сталл, Роланд (1997). Введение в метеорологию пограничного слоя . Бостон: Академическое издательство Kluwer. п. 442. ИСБН 978-90-277-2768-8 . ... и градиент ветра, и сам профиль среднего ветра обычно можно диагностически описать с помощью логарифмического профиля ветра.
^ Тюилье, Р. Х.; Лаппе, УО (1964). «Характеристики профиля ветра и температуры по наблюдениям на башне высотой 1400 футов» . Журнал прикладной метеорологии . 3 (3): 299–306. Бибкод : 1964JApMe...3..299T . doi : 10.1175/1520-0450(1964)003<0299:WATPCF>2.0.CO;2 .
^ Макилвин, Дж. (1992). Основы погоды и климата . Лондон: Чепмен и Холл. стр. 184 . ISBN 978-0-412-41160-1 .
^ Бертон, Тони (2001). Справочник по ветроэнергетике . Лондон: Дж. Уайли. п. 20. ISBN 978-0-471-48997-9 .
^ Кепп, Ф.; Швизов, РЛ; Вернер, К. (январь 1984 г.). «Дистанционные измерения профилей ветра в пограничном слое с использованием непрерывного доплеровского лидара» . Журнал прикладной метеорологии и климатологии . 23 (1): 153. Бибкод : 1984JApMe..23..148K . doi : 10.1175/1520-0450(1984)023<0148:RMOBLW>2.0.CO;2 .
^ Йоханссон, К.; Уппсала, С.; Смедман, А.С. (2002). «Влияет ли высота пограничного слоя на структуру турбулентности у поверхности Балтийского моря?» . 15-я конференция «Пограничный слой и турбулентность» . 15-я конференция «Пограничный слой и турбулентность» . Американское метеорологическое общество .
^ Шао, Япин (2000). Физика и моделирование ветровой эрозии . Город: Клювер Академический. п. 69. ИСБН 978-0-7923-6657-7 . В глубине конвективного пограничного слоя сильное перемешивание уменьшает вертикальный градиент ветра...
^ Аугусти, Джулиано (1984). Вероятностные методы в строительном проектировании . Лондон: Чепмен и Холл. п. 85. ИСБН 978-0-412-22230-6 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хейер, Зигфрид (2005). Сетевая интеграция систем преобразования энергии ветра . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 45. ИСБН 978-0-470-86899-7 .
^ Харрисон, Роберт (2001). Большие ветряные турбины . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 30. ISBN 978-0-471-49456-0 .
^ Барлоу, Джуэл (1999). Испытания в аэродинамической трубе на малых скоростях . Нью-Йорк: Уайли. п. 42. ИСБН 978-0-471-55774-6 . Было бы предпочтительнее оценивать ветряные мельницы по градиенту ветра, который они в конечном итоге увидят, но это делается редко.
^ «Возобновляемая энергия: технологии, экономика и окружающая среда» автораМартин Кальчмитт, Вольфганг Штрайхер, Андреас Визе (Springer, 2007, ISBN 3-540-70947-9 , ISBN 978-3-540-70947-3 ), стр. 55
^ Справочник по полетам на планере . Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США. 2003. стр. 7–16. ФАА-8083-13_GFH.
^ Лонгленд, Стивен (2001). Скольжение . Город: Crowood Press, Limited, The. п. 125. ИСБН 978-1-86126-414-5 . Причина увеличения заключается в том, что скорость ветра увеличивается с высотой («градиент ветра»).
^ Перейти обратно: ^а ^б Пигготт, Дерек (1997). Планирование: Справочник по парящему полету . Кнауф и Гроув. стр. 85–86, 130–132. ISBN 978-0-9605676-4-5 . Градиент ветра считается крутым или выраженным, когда изменение скорости ветра с высотой очень быстрое, и именно в этих условиях необходимо проявлять особую осторожность при взлете или посадке на планере.
^ Кнауф, Томас (1984). Основы планера от первого полета до одиночного . Томас Кнауф. ISBN 978-0-9605676-3-8 .
^ Конвей, Карл (1989). Радость парения . Город: Корпорация Парящего Общества Америки. ISBN 978-1-883813-02-4 . Если пилот сталкивается с градиентом ветра при повороте против ветра, очевидно, что на нижнем крыле ветер будет меньше, чем на верхнем.
^ Джобсон, Гэри (2004). Чемпионат Гэри Джобсона по парусному спорту . Город: International Marine/Ragged Mountain Press. п. 180. ИСБН 978-0-07-142381-6 . Сдвиг ветра — это разница направлений на разной высоте над водой; Градиент ветра — это разница в силе ветра на разной высоте над водой.
^ Джобсон, Гэри (1990). Тактика чемпионата: как любой может плыть быстрее, умнее и выигрывать гонки . Нью-Йорк: Пресса Святого Мартина. стр. 323 . ISBN 978-0-312-04278-3 . Вы не распознаете сдвиг ветра, если угол вымпельного ветра на одном галсе меньше, чем на другом, потому что направление вымпельного ветра представляет собой комбинацию скорости лодки и скорости ветра, а скорость движения может в большей степени определяться водными условиями в одном направлении. а не другой. Это означает, что чем быстрее движется лодка, тем дальше становится вымпельный ветер. Вот почему направление «близкого досягаемости» является самым быстрым направлением плавания – просто потому, что по мере того, как лодка ускоряется, направление вымпельного ветра движется все дальше и дальше вперед, не срывая паруса, и скорость вымпельного ветра также увеличивается – поэтому скорость лодки даже увеличивается. дальше. Этот конкретный фактор в полной мере используется при катании на песчаных яхтах, когда песчаная яхта обычно превышает скорость ветра, измеренную неподвижным наблюдателем. Сдвиг ветра, безусловно, ощущается, поскольку скорость ветра у мачты будет выше, чем на уровне палубы. Таким образом, порывы ветра могут легко опрокинуть небольшую парусную лодку, если команда не будет достаточно осторожной.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Гарретт, Росс (1996). Симметрия парусного спорта . Доббс Ферри: Дом Шеридана. стр. 97–99, 108 . ISBN 978-1-57409-000-0 . Скорость и направление ветра обычно измеряются на вершине мачты, поэтому необходимо знать градиент ветра, чтобы определить среднюю скорость ветра, действующую на парус.
^ Бетвейт, Фрэнк (2007) [1993]. Высокопроизводительный парусный спорт . Перепечатано. Waterline (1993), Thomas Reed Publications (1996, 1998 и 2001) и Adlard Coles Nautical (2003 и 2007). ISBN 978-0-7136-6704-2 . См. разделы 3.2 и 3.3.
^ См. стр. 11 из цитируемой книги Бетвейта
^ «Градиент ветра» . Проверено 6 октября 2023 г.
^ «Сдвиг ветра» . Архивировано из оригинала 4 сентября 2007 г. Проверено 6 октября 2023 г.
↑ Как объясняется в книге Бетвейта, воздух у поверхности турбулентный, если скорость ветра превышает 6 узлов.
^ Каррер, Ян (2002). Кайтсерфинг . Город: Озера Парапланеризм. п. 27. ISBN 978-0-9542896-0-7 .
^ Фосс, Рене Н. (июнь 1978 г.). «Взаимодействие сдвига ветра в плоскости земли на передачу звука» . ВА-РД 033.1. Департамент транспорта штата Вашингтон . Проверено 30 мая 2007 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Бис, Дэвид (2003). Инженерный контроль шума; Теория и практика . Лондон: Спон Пресс. п. 235. ИСБН 978-0-415-26713-7 . Поскольку скорость ветра обычно увеличивается с высотой, ветер, дующий в сторону слушателя от источника, преломляет звуковые волны вниз, что приводит к увеличению уровня шума.
^ Хоган, К. Майкл (1973). «Анализ дорожного шума» . Загрязнение воды, воздуха и почвы . 2 (3): 387–392. Бибкод : 1973WASP....2..387H . дои : 10.1007/BF00159677 . S2CID 109914430 .
^ Анерт, Вольфганг (1999). Инженерия звукоусиления . Тейлор и Фрэнсис. п. 40. ИСБН 978-0-419-21810-4 .
^ Эверест, Ф. (2001). Главный справочник по акустике . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 262–263. ISBN 978-0-07-136097-5 .
^ Ламанкуза, Дж. С. (2000). «10. Распространение звука на открытом воздухе» (PDF) . Контроль шума . ME 458: Инженерный контроль шума. Государственный колледж, Пенсильвания: Государственный университет Пенсильвании . стр. 10.6–10.7.
^ Умань, Мартин (1984). Молния . Нью-Йорк: Dover Publications. стр. 196 . ISBN 978-0-486-64575-9 .
^ Волланд, Ганс (1995). Справочник по атмосферной электродинамике . Бока-Ратон: CRC Press. п. 22. ISBN 978-0-8493-8647-3 .
^ Сингал, С. (2005). Шумовое загрязнение и стратегия контроля . Alpha Science International, Ltd. с. 7. ISBN 978-1-84265-237-4 . Можно видеть, что эффекты рефракции возникают только потому, что существует градиент ветра, а не из-за того, что звук переносится ветром.
^ N01-N07 Звуковой диапазон (PDF) . Секция фундаментальной науки и технологий. Королевская артиллерийская школа. 19 декабря 2002 г. стр. N – 12. ...обычно будет как градиент ветра, так и градиент температуры.
^ Маллок, А. (2 ноября 1914 г.). «Туманные сигналы: области тишины и наибольшего диапазона звука» . Труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического и физического характера . 91 (623): 71–75. Бибкод : 1914РСПСА..91...71М . дои : 10.1098/rspa.1914.0103 .
^ Мальбеки, П.; Дельриё, Ю.; Канард-Каруана, С. (1993). «Исследование трехмерного распространения звука в аэродинамической трубе на фоне холма и градиента ветра». ОНЕРА, ТП № . 111 : 5. Бибкод : 1993ONERA....R....M .
^ Корнуолл, сэр (1996). Грант в качестве военного командующего . Barnes & Noble Inc., с. 92. ИСБН 978-1-56619-913-1 .
^ Коззенс, Питер (2006). Самые темные дни войны: битвы при Юке и Коринфе . Чапел-Хилл: Издательство Университета Северной Каролины. ISBN 978-0-8078-5783-0 .
^ Хоган, К. Майкл и Гэри Л. Латшоу, «Взаимосвязь между планированием шоссе и городским шумом» , Труды ASCE, специализированная конференция отдела городского транспорта, 21/23 мая 1973 г., Чикаго, Иллинойс, Американское общество гражданского транспорта . Инженеры
^ Александр, Р. (2002). Принципы передвижения животных . Принстон: Издательство Принстонского университета. п. 206. ИСБН 978-0-691-08678-1 .
^ Алерстам, Томас (1990). Миграция птиц . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 275. ИСБН 978-0-521-44822-2 .

[Hadlock-1] Перейти обратно: ^а ^б Хэдлок, Чарльз (1998). Математическое моделирование в окружающей среде . Вашингтон: Математическая ассоциация Америки. ISBN 978-0-88385-709-0 . Таким образом, при вертикальном движении мы имеем «градиент скорости ветра», и это имеет тенденцию способствовать смешиванию воздуха на одном уровне с воздухом на уровнях непосредственно над и под ним.

[Gorder1996-2] Гордер, П.Дж.; Кауфман, К.; Грейф, Р. (1996). «Влияние градиента ветра на алгоритмы синтеза траекторий системы автоматизации Центр-ТРАКОН (СТАС)» . AIAA, Конференция по наведению, навигации и управлению, Сан-Диего, Калифорния . Американский институт аэронавтики и астронавтики . ...эффект изменения средней скорости ветра с высотой, градиента скорости ветра... ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[3] Сакс, Готфрид (10 января 2005 г.). «Минимальная сила поперечного ветра, необходимая для динамического парения альбатросов» . Ибис . 147 (1): 1–10. дои : 10.1111/j.1474-919x.2004.00295.x . ... градиент сдвига ветра довольно слабый... прирост энергии... происходит за счет механизма, отличного от эффекта градиента ветра.

[Oke-4] Перейти обратно: ^а ^б Оке, Т. (1987). Климат пограничного слоя . Лондон: Метуэн. п. 54. ИСБН 978-0-415-04319-9 . Поэтому вертикальный градиент средней скорости ветра (dū/dz) наибольший на гладкой местности и наименьший на неровной поверхности.

[5] Крокер, Дэвид (2000). Словарь авиационного английского языка . Нью-Йорк: Рутледж. стр. 104 . ISBN 978-1-57958-201-2 . градиент ветра = скорость увеличения силы ветра с увеличением единичной высоты над уровнем земли;

[Wizelius-6] Перейти обратно: ^а ^б Визелиус, Торе (2007). Разработка ветроэнергетических проектов . Лондон: Earthscan Publications Ltd., стр. 40 . ISBN 978-1-84407-262-0 . Связь между скоростью ветра и высотой называется профилем ветра или градиентом ветра.

[7] «Глоссарий метеорологии AMS, слой Экмана» . Американская метеорологическая ассоциация . Проверено 15 февраля 2015 г.

[Brown-8] Перейти обратно: ^а ^б Браун, Г. (2001). Солнце, Ветер и Свет . Нью-Йорк: Уайли. п. 18. ISBN 978-0-471-34877-1 .

[9] Далглиш, Вашингтон и Д. У. Бойд (1 апреля 1962 г.). «CBD-28. Ветер на зданиях» . Канадский строительный дайджест . Архивировано из оригинала 12 ноября 2007 г. Проверено 7 июня 2007 г. Поток у поверхности сталкивается с небольшими препятствиями, которые изменяют скорость ветра и вносят случайные вертикальные и горизонтальные компоненты скорости под прямым углом к основному направлению потока.

[Lal-10] Перейти обратно: ^а ^б Лал, Р. (2005). Энциклопедия почвоведения . Нью-Йорк: Марсель Деккер. п. 618. ИСБН 978-0-8493-5053-5 .

[Crawley-11] Перейти обратно: ^а ^б ^с Кроули, Стэнли (1993). Стальные здания . Нью-Йорк: Уайли. п. 272. ИСБН 978-0-471-84298-9 .

[Lubosny-12] Перейти обратно: ^а ^б Любосный, Збигнев (2003). Работа ветровых турбин в электроэнергетических системах: расширенное моделирование . Берлин: Шпрингер. п. 17. ISBN 978-3-540-40340-1 .

[13] Харрисон, Рой (1999). Понимание нашей окружающей среды . Кембридж: Королевское химическое общество. п. 11. ISBN 978-0-85404-584-6 .

[Russell-14] Перейти обратно: ^а ^б Томпсон, Рассел (1998). Атмосферные процессы и системы . Нью-Йорк: Рутледж. стр. 102–103. ISBN 978-0-415-17145-8 .

[Gupta-15] Перейти обратно: ^а ^б Гупта, Аджая (1993). Рекомендации по проектированию малоэтажных зданий, подверженных действию боковых сил . Бока-Ратон: CRC Press. п. 49. ИСБН 978-0-8493-8969-6 .

[16] Столтман, Джозеф (2005). Международные перспективы стихийных бедствий: возникновение, смягчение последствий и последствия . Берлин: Шпрингер. п. 73. ИСБН 978-1-4020-2850-2 .

[17] Чен, Вай-Фа (1997). Справочник по строительному проектированию . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 12–50. ISBN 978-0-8493-2674-5 .

[18] Госал, М. (2005). «7.8.5 Вертикальный градиент скорости ветра». Возобновляемые энергетические ресурсы . Город: Alpha Science International, Ltd., стр. 378–379. ISBN 978-1-84265-125-4 .

[19] Сталл, Роланд (1997). Введение в метеорологию пограничного слоя . Бостон: Академическое издательство Kluwer. п. 442. ИСБН 978-90-277-2768-8 . ... и градиент ветра, и сам профиль среднего ветра обычно можно диагностически описать с помощью логарифмического профиля ветра.

[Thuillier-20] Тюилье, Р. Х.; Лаппе, УО (1964). «Характеристики профиля ветра и температуры по наблюдениям на башне высотой 1400 футов» . Журнал прикладной метеорологии . 3 (3): 299–306. Бибкод : 1964JApMe...3..299T . doi : 10.1175/1520-0450(1964)003<0299:WATPCF>2.0.CO;2 .

[21] Макилвин, Дж. (1992). Основы погоды и климата . Лондон: Чепмен и Холл. стр. 184 . ISBN 978-0-412-41160-1 .

[22] Бертон, Тони (2001). Справочник по ветроэнергетике . Лондон: Дж. Уайли. п. 20. ISBN 978-0-471-48997-9 .

[K-23] Кепп, Ф.; Швизов, РЛ; Вернер, К. (январь 1984 г.). «Дистанционные измерения профилей ветра в пограничном слое с использованием непрерывного доплеровского лидара» . Журнал прикладной метеорологии и климатологии . 23 (1): 153. Бибкод : 1984JApMe..23..148K . doi : 10.1175/1520-0450(1984)023<0148:RMOBLW>2.0.CO;2 .

[Johansson2002-24] Йоханссон, К.; Уппсала, С.; Смедман, А.С. (2002). «Влияет ли высота пограничного слоя на структуру турбулентности у поверхности Балтийского моря?» . 15-я конференция «Пограничный слой и турбулентность» . 15-я конференция «Пограничный слой и турбулентность» . Американское метеорологическое общество .

[25] Шао, Япин (2000). Физика и моделирование ветровой эрозии . Город: Клювер Академический. п. 69. ИСБН 978-0-7923-6657-7 . В глубине конвективного пограничного слоя сильное перемешивание уменьшает вертикальный градиент ветра...

[26] Аугусти, Джулиано (1984). Вероятностные методы в строительном проектировании . Лондон: Чепмен и Холл. п. 85. ИСБН 978-0-412-22230-6 .

[Heier-27] Перейти обратно: ^а ^б Хейер, Зигфрид (2005). Сетевая интеграция систем преобразования энергии ветра . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 45. ИСБН 978-0-470-86899-7 .

[28] Харрисон, Роберт (2001). Большие ветряные турбины . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 30. ISBN 978-0-471-49456-0 .

[29] Барлоу, Джуэл (1999). Испытания в аэродинамической трубе на малых скоростях . Нью-Йорк: Уайли. п. 42. ИСБН 978-0-471-55774-6 . Было бы предпочтительнее оценивать ветряные мельницы по градиенту ветра, который они в конечном итоге увидят, но это делается редко.

[30] «Возобновляемая энергия: технологии, экономика и окружающая среда» автораМартин Кальчмитт, Вольфганг Штрайхер, Андреас Визе (Springer, 2007, ISBN 3-540-70947-9 , ISBN 978-3-540-70947-3 ), стр. 55

[31] Справочник по полетам на планере . Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США. 2003. стр. 7–16. ФАА-8083-13_GFH.

[32] Лонгленд, Стивен (2001). Скольжение . Город: Crowood Press, Limited, The. п. 125. ИСБН 978-1-86126-414-5 . Причина увеличения заключается в том, что скорость ветра увеличивается с высотой («градиент ветра»).

[Piggott-33] Перейти обратно: ^а ^б Пигготт, Дерек (1997). Планирование: Справочник по парящему полету . Кнауф и Гроув. стр. 85–86, 130–132. ISBN 978-0-9605676-4-5 . Градиент ветра считается крутым или выраженным, когда изменение скорости ветра с высотой очень быстрое, и именно в этих условиях необходимо проявлять особую осторожность при взлете или посадке на планере.

[34] Кнауф, Томас (1984). Основы планера от первого полета до одиночного . Томас Кнауф. ISBN 978-0-9605676-3-8 .

[Conway-35] Конвей, Карл (1989). Радость парения . Город: Корпорация Парящего Общества Америки. ISBN 978-1-883813-02-4 . Если пилот сталкивается с градиентом ветра при повороте против ветра, очевидно, что на нижнем крыле ветер будет меньше, чем на верхнем.

[36] Джобсон, Гэри (2004). Чемпионат Гэри Джобсона по парусному спорту . Город: International Marine/Ragged Mountain Press. п. 180. ИСБН 978-0-07-142381-6 . Сдвиг ветра — это разница направлений на разной высоте над водой; Градиент ветра — это разница в силе ветра на разной высоте над водой.

[Jobson-37] Джобсон, Гэри (1990). Тактика чемпионата: как любой может плыть быстрее, умнее и выигрывать гонки . Нью-Йорк: Пресса Святого Мартина. стр. 323 . ISBN 978-0-312-04278-3 . Вы не распознаете сдвиг ветра, если угол вымпельного ветра на одном галсе меньше, чем на другом, потому что направление вымпельного ветра представляет собой комбинацию скорости лодки и скорости ветра, а скорость движения может в большей степени определяться водными условиями в одном направлении. а не другой. Это означает, что чем быстрее движется лодка, тем дальше становится вымпельный ветер. Вот почему направление «близкого досягаемости» является самым быстрым направлением плавания – просто потому, что по мере того, как лодка ускоряется, направление вымпельного ветра движется все дальше и дальше вперед, не срывая паруса, и скорость вымпельного ветра также увеличивается – поэтому скорость лодки даже увеличивается. дальше. Этот конкретный фактор в полной мере используется при катании на песчаных яхтах, когда песчаная яхта обычно превышает скорость ветра, измеренную неподвижным наблюдателем. Сдвиг ветра, безусловно, ощущается, поскольку скорость ветра у мачты будет выше, чем на уровне палубы. Таким образом, порывы ветра могут легко опрокинуть небольшую парусную лодку, если команда не будет достаточно осторожной.

[Garrett-38] Перейти обратно: ^а ^б ^с Гарретт, Росс (1996). Симметрия парусного спорта . Доббс Ферри: Дом Шеридана. стр. 97–99, 108 . ISBN 978-1-57409-000-0 . Скорость и направление ветра обычно измеряются на вершине мачты, поэтому необходимо знать градиент ветра, чтобы определить среднюю скорость ветра, действующую на парус.

[39] Бетвейт, Фрэнк (2007) [1993]. Высокопроизводительный парусный спорт . Перепечатано. Waterline (1993), Thomas Reed Publications (1996, 1998 и 2001) и Adlard Coles Nautical (2003 и 2007). ISBN 978-0-7136-6704-2 . См. разделы 3.2 и 3.3.

[40] См. стр. 11 из цитируемой книги Бетвейта

[41] «Градиент ветра» . Проверено 6 октября 2023 г.

[42] «Сдвиг ветра» . Архивировано из оригинала 4 сентября 2007 г. Проверено 6 октября 2023 г.

[43] Как объясняется в книге Бетвейта, воздух у поверхности турбулентный, если скорость ветра превышает 6 узлов.

[44] Каррер, Ян (2002). Кайтсерфинг . Город: Озера Парапланеризм. п. 27. ISBN 978-0-9542896-0-7 .

[45] Фосс, Рене Н. (июнь 1978 г.). «Взаимодействие сдвига ветра в плоскости земли на передачу звука» . ВА-РД 033.1. Департамент транспорта штата Вашингтон . Проверено 30 мая 2007 г.

[Bies-46] Перейти обратно: ^а ^б Бис, Дэвид (2003). Инженерный контроль шума; Теория и практика . Лондон: Спон Пресс. п. 235. ИСБН 978-0-415-26713-7 . Поскольку скорость ветра обычно увеличивается с высотой, ветер, дующий в сторону слушателя от источника, преломляет звуковые волны вниз, что приводит к увеличению уровня шума.

[47] Хоган, К. Майкл (1973). «Анализ дорожного шума» . Загрязнение воды, воздуха и почвы . 2 (3): 387–392. Бибкод : 1973WASP....2..387H . дои : 10.1007/BF00159677 . S2CID 109914430 .

[48] Анерт, Вольфганг (1999). Инженерия звукоусиления . Тейлор и Фрэнсис. п. 40. ИСБН 978-0-419-21810-4 .

[49] Эверест, Ф. (2001). Главный справочник по акустике . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 262–263. ISBN 978-0-07-136097-5 .

[50] Ламанкуза, Дж. С. (2000). «10. Распространение звука на открытом воздухе» (PDF) . Контроль шума . ME 458: Инженерный контроль шума. Государственный колледж, Пенсильвания: Государственный университет Пенсильвании . стр. 10.6–10.7.

[51] Умань, Мартин (1984). Молния . Нью-Йорк: Dover Publications. стр. 196 . ISBN 978-0-486-64575-9 .

[52] Волланд, Ганс (1995). Справочник по атмосферной электродинамике . Бока-Ратон: CRC Press. п. 22. ISBN 978-0-8493-8647-3 .

[53] Сингал, С. (2005). Шумовое загрязнение и стратегия контроля . Alpha Science International, Ltd. с. 7. ISBN 978-1-84265-237-4 . Можно видеть, что эффекты рефракции возникают только потому, что существует градиент ветра, а не из-за того, что звук переносится ветром.

[54] N01-N07 Звуковой диапазон (PDF) . Секция фундаментальной науки и технологий. Королевская артиллерийская школа. 19 декабря 2002 г. стр. N – 12. ...обычно будет как градиент ветра, так и градиент температуры.

[55] Маллок, А. (2 ноября 1914 г.). «Туманные сигналы: области тишины и наибольшего диапазона звука» . Труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического и физического характера . 91 (623): 71–75. Бибкод : 1914РСПСА..91...71М . дои : 10.1098/rspa.1914.0103 .

[Malbequi1993-56] Мальбеки, П.; Дельриё, Ю.; Канард-Каруана, С. (1993). «Исследование трехмерного распространения звука в аэродинамической трубе на фоне холма и градиента ветра». ОНЕРА, ТП № . 111 : 5. Бибкод : 1993ONERA....R....M .

[57] Корнуолл, сэр (1996). Грант в качестве военного командующего . Barnes & Noble Inc., с. 92. ИСБН 978-1-56619-913-1 .

[58] Коззенс, Питер (2006). Самые темные дни войны: битвы при Юке и Коринфе . Чапел-Хилл: Издательство Университета Северной Каролины. ISBN 978-0-8078-5783-0 .

[59] Хоган, К. Майкл и Гэри Л. Латшоу, «Взаимосвязь между планированием шоссе и городским шумом» , Труды ASCE, специализированная конференция отдела городского транспорта, 21/23 мая 1973 г., Чикаго, Иллинойс, Американское общество гражданского транспорта . Инженеры

[60] Александр, Р. (2002). Принципы передвижения животных . Принстон: Издательство Принстонского университета. п. 206. ИСБН 978-0-691-08678-1 .

[61] Алерстам, Томас (1990). Миграция птиц . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 275. ИСБН 978-0-521-44822-2 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]