Nokkur einföld atriði um vind

Kuldapollurinn sem angrað hefur okkur undanfarna daga hefur nú haldið sér til hressingardvalar í nánd við Norður-Grænland. Við verðum samt undir áhrifum hans í nokkra daga í viðbót. Ég ætla að leyfa honum að liggja í friði í dag - þótt athyglisverð jaðarkerfi hans séu mjög freistandi til umfjöllunar. Svo er spurningin um snjókomuna næstu daga - tölvur eru ekki enn sammála um hana.

En lítum nú á nokkur einföld atriði um vind.

Vindur hefur tvær eigindir, hraða (styrk) og stefnu. Hann er því vigurstærð (vektor). Hiti er hins vegar einungis stigstærð (skalar). Hraði vinds er mældur í m/s eða einhverri jafngildri einingu. Vindáttin er alltaf sú átt sem vindurinn blæs úr, vestanátt kemur að vestan og fer austur. Áttin er mæld í gráðum á hring, frá norðri um austur til suðurs og þaðan í vestur. Austanátt hefur því stefnuna 90°, sunnanátt 180° og vestanátt 270°. Hrein norðanátt er þó 360° en ekki 0°, ástæðan er sú að gott er að eiga núllið fyrir logn.

Vindhraðabreytingar eru ýmist snöggar eða hægar og því er mikilvægt að skýrt sé yfir hvaða tíma vindurinn er mældur. Vindhviður eru snögg hámörk í vindhraða og þegar talað er um þær er yfirleitt átt við hraða sem stendur í 1 til 5 sekúndur, en það er í raun talsvert misjafnt eftir mælitækjum hversu snöggar hviður þau mæla. Það sýnir sig að þó vindhviða standi þetta stutt getur hún valdið umtalsverðu tjóni.

Alþjóðlegt samkomulag er um að vindhraði í veðurskeytum eigi við meðaltal 10 mínútna. Alloft er þó miðað við annað (t.d. er klukkustundarviðmið mjög algengt í eldri enskum ritum). Tilhneiging fjölmiðla til að hafa mestan áhuga á háum tölum ýtir undir það að meðalvindur miði við styttri tíma en 10 mínútur. Bandaríkjamenn nota eina mínútu sem viðmiðunartíma meðalvinds í fellibyljum og oft er á flugvöllum miðað við tvær mínútur.

Vitneskja um 10 mínútna meðalvindinn og mestu hviðu innan þessara sömu 10 mínútna veitir góða vitneskju um hegðan vindsins hverju sinni. Vindátt er venjulega einnig meðaltal 10 mínútna, en séu vindáttarbreytingarnar það örar og óreglulegar að marklaust sé að ræða um meðaltal má telja vindátt breytilega. Áttin er þá talin sem 99 í veðurskeytum, en það gerist nær eingöngu í litlum vindi.

Vindsveipir ýmis konar geta verið mjög snarpir, en venjulega standa þeir aðeins yfir í lítinn hluta mælitímans. Hlutfall 10-mínútna meðalvinds og mestu vindhviðu sama tímabils er kallað hviðustuðull, hann er mjög breytilegur. Venjulega er hlutfallið 1,1 til 1,4 en oft sjást hlutfallstölur stærri en 2. Sumar veðurstöðvar skera sig úr hvað þetta varðar og sömuleiðis eru hviðustuðlar oft mismunandi eftir bæði vindátt og vindhraða.

Kraftar vekja vind og verka á hann og eru þessir helstir: (i) Þyngdarkraftur, (ii) þrýstikraftur, (iii) svigkraftur jarðar, (iv) miðflóttakraftur og (v) núningskraftur (viðnámskraftur). Svigkrafturinn er ekki auðveldur viðfangs, en þó má setja fram einfaldar reglur um verkan hans þannig að flestum nýtist við túlkun venjulegra veðurkorta. Miðflóttakrafturinn er heldur ekki allur þar sem hann er séður. Þessir tveir síðarnefndu eru oft kallaðir tregkraftar eða jafnvel sýndarkraftar. Við bíðum með skýringar á því.

Eftir að mælingum á loftþrýstingi og vindi af stóru svæði hefur verið safnað saman eru þær skráðar á kort, tala er færð inn við hverja veðurstöð, en sérstakt vindtákn fyrir vindinn. Þá kemur fljótt í ljós að þrýstitölurnar dreifast kerfisbundið um kortið. Sé þrýstingur lágur á einni stöð er líklegt að hann sé líka lágur á nágrannastöðvum. Hægt er að sjá hvar á kortinu þrýstingur er t.d. í kringum 1015 hPa og er auðvelt að draga línu milli þessara staða og útkoman er einskonar hæðarlína, algengt er að línurnar séu dregnar með 5 hPa bili. Þetta þekkja allir þeir sem fylgst hafa með sjónvarpsveðurfréttum.

Línurnar eru nefndar jafnþrýstilínur eða bara þrýstilínur. Fyrsta regla í drætti þrýstilína er sú að engin lína hefur lausan enda inni á kortinu, þær ná annað hvort alveg út á jaðrana eða tengjast sjálfum sér og afmarka þar með hringlaga (eða aflöng) hálfsammiðja svæði. Ein jafnþrýstilína tengist aldrei annarri. Dældirnar í þrýstilandslaginu nefnast lægðir eða lágþrýstisvæði, en hæðirnar háþrýstisvæði eða einfaldlega hæðir. Við tölum einnig um þrýstisvið.

Séu nú litið á vindathuganirnar kemur í ljós (i) að vindurinn blæs nokkuð samhlíða þrýstilínunum og að lægri þrýstingur er til vinstri við vindstefnuna og (ii) að vindurinn er mestur þar sem línurnar eru þéttastar. (i) er kölluð lögmál Buys Ballot, sett fram 1857 og segir að snúi maður baki í vindinn sé lægri þrýstingur á vinstri hönd, en hærri á hægri hönd (þetta er öfugt á suðurhveli jarðar). Vindur snýst því andsælis kringum lægðir, en réttsælis í kringum hæðir.

Taka má eftir því að sól kemur upp í austri og sest í vestri bæði á norður- og suðurhveli. Á norðurhveli fer hún hinsvegar um suður á leið sinni til vesturs, en á suðurhveli fer hún um norður. Þetta þýðir strangt tekið að vindur blæs líka andsælis í kringum lægðir á suðurhveli - þótt þar sé þrýstingur sé lægri til hægri við vindstefnuna, eins og áður sagði.

Hin ágætu orð andsælis og réttsælis geta því verið tvíræð. Ef briddsspilarar tækju það bókstaflega að sagnir og útspil gangi réttsælis ættu þeir að snúa hringnum við þegar þeir spila á suðurhveli (í stað n-a-s-v-n kæmi n-v-s-a-n). Þetta er auðvitað ekki gert.