Gió là những luồng không khí chuyển động trên quy mô lớn. Trên bề mặt của Trái Đất, gió bao gồm một khối không khí lớn chuyển động. Trong không gian vũ trụ, gió mặt trời là sự chuyển động của các chất khí hoặc các hạt tích điện từ Mặt Trời vào không gian, trong khi gió lưu vực là sự thoát khí của nguyên tố hóa học nhẹ chuyển từ bầu khí quyển của một hành tinh vào không gian. Gió thường được phân loại theo quy mô về không gian, tốc độ, lực tạo ra gió, các khu vực gió xảy ra, và tác động của chúng. Những cơn gió mạnh nhất được quan sát trên một hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta xảy ra trên sao Hải Vương và sao Thổ. Gió có những khía cạnh khác nhau, một là vận tốc của gió; hai là áp suất dòng khí; ba là tổng năng lượng của gió.]
Gió được tạo ra bởi sự khác biệt trong áp suất khí quyển. Khi một sự khác biệt trong áp suất khí quyển tồn tại, không khí di chuyển từ vùng có áp suất cao hơn đến các vùng áp suất thấp hơn, dẫn đến những cơn gió có tốc độ khác nhau. Trên một hành tinh quay, không khí cũng sẽ bị chệch hướng bởi hiệu ứng Coriolis, ngoại trừ trên đường xích đạo. Trên toàn cầu, hai yếu tố thúc đẩy chính của mô hình gió quy mô lớn [hoàn lưu khí quyển] là nhiệt độ khác biệt giữa xích đạo và các cực [sự khác biệt trong sự hấp thụ năng lượng mặt trời tạo ra điều này] và sự quay của hành tinh. Bên ngoài các vùng nhiệt đới và ở trên cao từ các hiệu ứng ma sát của bề mặt, gió quy mô lớn có xu hướng đạt đến cân bằng. Gần bề mặt Trái Đất, ma sát làm cho gió trở nên chậm hơn. Ma sát bề mặt cũng gây ra những cơn gió thổi vào bên trong vào các khu vực áp suất thấp nhiều hơn.[1] Một lý thuyết gây tranh cãi mới, cho thấy gradient khí quyển được gây ra bởi sự ngưng tụ nước do rừng tích lũy gây ra một chu kỳ phản hồi tích cực của rừng hút không khí ẩm từ bờ biển.[2]
Gió được xác định do một điểm cân bằng lực lượng vật lý được sử dụng trong phân tích kết cấu gió. Chúng rất có ích cho việc đơn giản hóa các phương trình chuyển động của khí quyển và để làm đối số định lượng về sự phân bố theo chiều ngang và chiều dọc của gió. Các thành phần gió geostrophic là kết quả của sự cân bằng giữa lực Coriolis và lực lượng chênh áp. Nó chảy song song với đường đẳng áp và xấp xỉ với dòng chảy ở trên lớp biên khí quyển ở vĩ độ trung bình.[3] Gió nhiệt là sự khác biệt trong gió geostrophic giữa hai mức áp suất trong khí quyển. Nó chỉ tồn tại trong một bầu không khí với gradient nhiệt độ nằm ngang.[4] Các thành phần gió không phải geostrophic là sự khác biệt giữa thực tế và gió geostrophic, chúng chịu trách nhiệm cho việc "làm đầy" không khí bằng các lốc xoáy theo thời gian.[5] Gió gradient tương tự như các gió geostrophic nhưng bao gồm các lực ly tâm [hoặc gia tốc hướng tâm].[6]
Đo lườngSửa đổi
Hướng gió thường được biểu diễn theo hướng mà nó bắt đầu, ví dụ, một cơn gió bắc thổi từ bắc đến nam.[7] Dự báo thời tiết dùng mũi tên để chỉ hướng gió.[8] Tại sân bay, cờ gió dùng để chỉ hướng gió, và cũng có thể được sử dụng để ước tính tốc độ gió bằng góc nâng của cờ.[9] Tốc độ gió được đo bằng phong tốc kế, phổ biến nhất là sử dụng cốc xoay hoặc cánh quạt. Khi phải đo với tần số cao [chẳng hạn như trong nghiên cứu], gió có thể được đo bằng tốc độ lan truyền của tín hiệu siêu âm hoặc bằng tác động của gió trên điện trở của một dây kim loại nung nóng.[10] Một loại máy đo gió sử dụng ống pitot tận dụng lợi thế của sự khác biệt áp suất giữa ống bên trong và ống ngoài được tiếp xúc với gió để xác định áp lực động, số liệu này được sử dụng để tính toán tốc độ gió.[11]
Tốc độ gió duy trì trên toàn cầu được báo cáo ở độ cao 10 mét [33ft] và được tính trung bình trong 10 phút. Hoa Kỳ báo cáo gió trong khoảng 1 phút với các xoáy thuận nhiệt đới,[12] và trung bình 2 phút trong khi quan sát thời tiết.[13] Tại Ấn Độ báo cáo gió trong khoảng thời gian trung bình 3 phút.[14] Khoảng thời gian trung bình lấy mẫu gió quan trọng vì vận tốc của một cơn gió duy trì một phút thường lớn hơn 14% so với cơn gió duy trì trong mười phút.[15] Một sự bùng phát ngắn của gió tốc độ cao được gọi là một gust, một định nghĩa kỹ thuật của một gust là: tốc độ gió cao nhất vượt quá tốc độ gió thấp nhất đo được trong một thời gian mười phút khoảng 10 nút [19km/h]. Một squall là cơn gió có tốc độ gió tăng gấp đôi trên một ngưỡng nhất định, kéo dài trong một phút hoặc hơn.
Để tìm thấy gió trên cao, máy do thám xác định tốc độ gió bằng GPS, điều hướng radio hoặc định vị radar bằng đầu dò.[16] Ngoài ra còn có thể theo dõi chuyển động vị trí của bóng thám không từ mặt đất bằng máy kinh vĩ.[17] Các kỹ thuật viễn thám gió bao gồm SODAR, Doppler Lidar và radar, có thể đo sự dịch chuyển Doppler của bức xạ điện từ bị phân tán hoặc phản xạ của các sol khí hay phân tử lơ lửng. Máy đo bức xạ cùng với radar có thể sử dụng để đo độ nhám bề mặt của đại dương từ không gian hoặc máy bay. Hình ảnh vệ tinh địa tĩnh có thể sử dụng để ước tính gió trong suốt bầu khí quyển dựa trên khoảng cách các đám mây di chuyển từ hình ảnh này sang hình ảnh tiếp theo. Kỹ thuật gió là ngành nghiên cứu tác động của gió đến môi trường xây dựng như tòa nhà, cầu và các vật thể nhân tạo khác.
Thang đo cường độ gióSửa đổi
Thang BeaufortSửa đổi
Trong lịch sử, thang sức gió Beaufort [tạo ra bởi Francis Beaufort] cung cấp mô tả thực nghiệm về vận tốc gió dựa trên các điều kiện biển được quan sát. Ban đầu nó là thang 13 mức, nhưng trong những năm 1940, nó đã được mở rộng thành 17 mức.[18] Có các thuật ngữ thông thường mà chia gió theo các vận tốc gió trung bình khác nhau như gió nhẹ, gió mạnh, gió bão hay gió bão cực mạnh. Trong thang Beaufort, gió mạnh khoảng giữa 28 hải lý trên giờ [52km/h] và 55 hải lý trên giờ [102km/h] cùng với các tính từ theo sau như gió mạnh trung bình, gió mạnh hơn, gió rất mạnh để chia các mức độ gió thuộc phân loại gió mạnh.[19] Một cơn bão có gió từ 56 hải lý trên giờ [104km/h] đến 63 hải lý trên giờ [117km/h].[20] Thuật ngữ khí xoáy thuận nhiệt đới có nghĩa khác nhau theo từng vùng trên thế giới. Hầu hết các bồn trũng đại dương sử dụng vận tốc gió trung bình để xác định phân loại khí xoáy thuận nhiệt đới. Dưới đây là bảng phân loại được sử dụng bởi các Trung tâm Khí hậu học Chuyên môn hóa Theo vùng trên khắp thế giới:
| 0 | 222 | Siêu bão xoáy thuận | Gió bão cực kỳ mạnh [5] |
Thang độ Fujita cải tiếnSửa đổi
Thang độ Fujita cải tiến [Thang EF] đánh giá sức mạnh của lốc xoáy tại Hoa Kỳ theo độ hủy diệt mà lốc xoáy gây nên, gồm 6 cấp:
| Cấp | Tốc độ gió[22] | Tần số tương đối | Tiềm năng tàn phá | ||
| mph | km/h | ||||
| EF0 | 6585 | 105137 | 53,5% | Thiệt hại nhỏ hoặc không thiệt hại.
Bóc bề mặt một số mái nhà, gây thiệt hại cho máng dẫn nước mưa hoặc ván gỗ bên ngoài nhà, cành cây bị gãy, cây rễ nông bị đẩy lên. Lốc xoáy được xác nhận nhưng không gây thiệt hại.[23] |
|
| EF1 | 86110 | 138178 | 31,6% | Thiệt hại trung bình.
Mái nhà bị lật năng nề, nhà di động bị lật ngược hoặc tàn phá lớn, mất cửa ra vào, cửa sổ và những vật kính khác bị vỡ. |
|
| EF2 | 111135 | 179218 | 10,7% | Thiệt hại đáng kể.
Mái nhà bị lật khỏi nhà được xây dựng kiên cố, móng nhà bị di chuyển, nhà di động bị phá hủy hoàn toàn, cây lớn bật rễ, những vật nhẹ bay lên trời, ô tô bị nâng lên khỏi mặt đất. |
|
| EF3 | 136165 | 219266 | 3,4% | Thiệt hại nghiêm trọng.
Toàn bộ các tầng của nhà xây dựng kiên cố bị phá hủy, gây thiệt hại nghiêm trọng đến những tòa nhà lớn, ví dụ như trung tâm thương mại, tàu hỏa bị lật, cây cối bật gốc, xe lớn bị nâng lên khỏi mặt đất và bị ném đi, những công trình móng yếu bị tàn phá nặng nề. |
|
| EF4 | 166200 | 267322 | 0,7% | Thiệt hại cực lớn.
Nhà được xây dựng kiên cố và toàn bộ khung nhà bị san bằng hoàn toàn, ô tô và các vật lớn khác bay lên trời. |
|
| EF5 | >200 | >322 | Chủ Đề |