V

1
Vítr
2
Vítr

• Proudení vzduchu pozorované na daném míste
  nazýváme vítr. Vítr patrí mezi základní
  meteorologické prvky a je charakterizován
  rychlostí, smerem a nárazovitostí.
• Vítr obecne predstavuje pohyb vzduchových cástic
  v libovolném smeru. Jako vektor ho mužeme
  rozložit do dvou složek. Vertikální složka je ale
  velmi malá, a proto pro všeobecné úcely pokládáme
  vítr za horizontální pohyb vzduchových cástic.
• Pole vetru je vektorové pole, charakterizované v
  každém bode smerem a rychlostí.

3
Vítr

• Smer vetru se udává v osmidílné nebo
  šestnáctidílné vetrné ružici, nebo azimutem v
  úhlových stupních. Je to smer odkud vítr vane
  (severní vítr ... 360o...).

4
Vítr

• Rychlost vetru  se uvádí v m.s-1, prípadne v
  km.h-1. Ve vetšine západních státu se používá pro
  rychlost (v letectvu a v meteorologii i u nás)
  jednotka 1 knot (uzel).
• 1 knot 1 námorní míle (1852 m) za hodinu. Pri
  navigacních propoctech je proto nutné casto
  provádet prevody mezi temito jednotkami
  rychlosti. Pri prevodech nám pomohou vztahy
  uvedené v tabulce

5
Vítr

• Rychlost vetru lze odhadnout podle mechanických
  úcinku v prírode.
• K tomu v meteorologii slouží tzv. BEAUFORTOVA
  anemometrická stupnice. Puvodne byla vyhotovena
  pro potreby námornictva, pozdeji upravena tak,
  aby se dala používat i pro pevninu.
•  

6
Vítr

• Pro pohyb vzduchových cástic je nutné pusobení
  nekolika základních sil. Jsou to
•         síla barického gradientu,
•         síla Coriolisova,
•         síla odstredivá,
•         síla trení.
• Tyto síly vyvolávají, usmernují a modifikují
  pohyb vzduchových cástic nad zemským povrchem.

7
Vítr

• Síla barického gradientu
• Je to síla, úmerná velikosti rozdílu tlaku p1 a
  p2. Je to jediná síla, která vyvolává pohyb
  vzduchové cástice. Pokud by jsme na chvíli
  predpokládali, že atmosféra i Zeme jsou v klidu,
  vzduch by se zacal pohybovat ve smeru tlakového
  gradientu, tedy kolmo na izobary.

8
Vítr

• Coriolisova síla

9
Vítr

• Geostrofický vítr
• Graficky

Vzduch se zacne pohybovat ve smeru barického
gradientu, a tehdy zacne pusobit Coriolisova síla
kolmo na smer pohybu. Protože soucet sil G a A
není nulový, pohyb cástice se zrychluje, síla A
stále vzrustá a pohyb se vychyluje stále víc a
víc vpravo. Výsledná síla G A se ale
zmenšuje a pohyb se ustálí, pokud A bude stejne
velká jako G, ale opacného smeru.
Výsledný geostrofický vítr bude rovnobežný s
izobarami.
10
Vítr

• Odstredivá síla C
• Pri zakrivených izobarách pusobí na pohybující se
  cástici také odstredivá síla C.  
• Vztah pro C kde
•  
• Odstredivá síla C pusobí tak jako síla
  Coriolisova, tzn. vždy kolmo na smer pohybu, ale
  vždy smerem vne ze zakrivené dráhy po polomeru
  krivosti trajektorie.
• Ze vztahu pro C je zrejmé, že odstredivá síla je
  prímo úmerná ctverci rychlosti a neprímo úmerná
  polomeru zakrivení. V mírných zemepisných šírkách
  a pri bežných rozmerech cyklony a anticyklony je
  4 až 5 krát menší jako Coriolisova síla.

r polomer krivosti trajektorie cástice
v daném bode v rychlost proudení
11
Vítr

• Gradientový vítr

Odstredivá síla a její uvažování pri výpoctech má
význam jenom pri znacných rychlostech vetru, nebo
pri malém polomeru krivosti r. Znamená to tedy,
že v synoptické praxi je ji treba uvažovat ve
smrštích, tropických cyklonách a hlubokých
cyklonách mírných šírek.
12
Vítr

• Síla trení
• V hranicní vrstve je proudení odklonené od izobar
  smerem k nízkému tlaku vzduchu. Tento odklon
  zpusobuje ctvrtá významná síla - síla trení.
• Síla trení R se skládá ze dvou složek
• Trení o zemský povrch (dynamické trení)
• Vnitrní trení
• turbulentní
• molekulární (nepatrné)
• Dynamické trení významne snižuje rychlost vetru.
  Prostrednictvím turbulentního trení se toto
  snížení prenáší i na výše položené vrstvy
  atmosféry. Avšak nad hladinou 1000 m se trení
  neprojevuje, jen v horských oblastech je vliv
  terénu patrný i v techto výškách.

13
Vítr

• Prízemní vítr
• Dynamické trení má opacný smer než vektor
  rychlosti v. Nepusobí ale presne proti pohybu,
  ale odklon R od v ciní asi 140o až 160o
• Vlivem síly trení R je smer vetru v prízemní
  vrstve odklonen od tecny k izobare prumerne o
  úhel približne 30o (nad morem asi 15o, nad
  pevninou asi 40o) na stranu nižšího tlaku
  vzduchu.

14
Vítr

• Prízemní vítr
• U kruhových izobar pristupuje do soustavy sil
  opet odstredivá síla C a celý systém vypadá
  následovne
• Vlivem trení je smer vetru v prízemní vrstve
  odklonen od tecny prumerne o úhel asi 30o na
  stranu nízkého tlaku. Z techto duvodu i v prípade
  stacionárního pohybu nejsou trajektorie cástic
  totožné s izobarami. Práve proto pri trení
  odstredivá síla C pusobí podél polomeru krivosti
  trajektorie cástic a nepusobí podél polomeru
  krivosti izobar.
•  

15
Vítr

• Buys-Ballotuv zákon
• Když se postavíme zády do smeru vetru, pak nízký
  tlak máme vlevo pred námi, vysoký pak vpravo za
  námi.
• Protože ve spodní troposfére smeruje proudení
  cástecne od vysokého tlaku k nízkému, tlakové
  rozdíly by se tím vyrovnaly. Prohlubování níží a
  zesilování výší je zpusobené odchylkou proudení v
  horní troposfére smerem do vysokého tlaku vzduchu
  a soucasne kompenzujícím vertikálním pohybem.

16
Vítr

• Konvergence a divergence proudení
• Ve vrstve trení (do 11,5 km) zpusobuje síla
  trení cástecné stocení vetru do smeru tlakového
  gradientu, takže cyklona se stává v prízemní
  vrstve oblastí sbíhavosti konvergence.
  Konvergence má za následek vznik výstupných
  pohybu. Anticyklona naopak bude oblastí
  rozbíhavosti divergence. Odcerpávání vzduchu ze
  stredu anticyklony je ovšem nahrazováno sestupným
  pohybem z vyšších vrstev atmosféry.

17
Vítr

• V tlakové níži je proudení v dolní cásti
  konvergentní (sbíhavé) a v horní cásti
  divergentní (rozbíhavé). V oblasti cyklony tedy
  musí existovat výstupný pohyb vzduchu.
• V tlakové výši je tomu opacne a prevládá zde
  sestupný pohyb vzduchu. Tyto vertikální pohyby
  jsou velmi pomalé, ale z hlediska pusobení na
  pocasí velmi významné.

18
Vítr

• Zmena vetru s výškou vrstva trení

Stácení vetru s výškou Ekmanova spirála
19
Vítr

• Zmena vetru s výškou volná atmosféra

20
Vítr

• Denní chod vetru
• V nejspodnejší vrstve (v zime do 50 m, v léte do
  100 m výšky) rychlost ve dne pribývá a v noci
  ubývá a výše ležící vrstva má denní chod opacný.
• Denní chod muže rychlost vetru nekdy ovlivnovat
  dosti výrazne napr. ve dne v léte na pevnine
  (znacné turbulentní promíchávání) vítr pri zemi
  muže zesílit na 2 až 3 násobek vypocteného vetru
  gradientového v noci naopak muže být 2 až 3krát
  slabší než gradientový.

21
Vítr

• Rocní chod vetru
• V zime a brzy na jare (výrazná prízemní inverze a
  tedy témer žádné vertikální promíchávání) je
  rychlost vetru pri povrchu ve dne i v noci
  približne 2-krát menší než gradientová ukazuje
  se tedy i rocní chod rychlosti vetru.

22
Vítr

• Tryskové proudení - JTST

Definice JTST je oblast silného výškového
proudení (vetšinou od 100 km.hod-1 a více)
s kvazi horizontální osou, s maximální rychlostí
v ose proudu, vyskytující se v horní troposfére
a spodní stratosfére, ve výškách blízkých
tropopauze.
23
Vítr

• Struktura JTST
• Délka JTST se v prumeru pohybuje od 2 000 do 6
  000 km, nekdy muže jeho délka klesnout na 300 až
  1 500 km.
• Šírka JTST je v prumeru 400 až 600 km, pricemž
  vetší šírku mají JTST subtropické než JTST
  mírných šírek. Nejširší JTST vznikají spojením
  dvou i více proudu a pak šírka dosahuje 1 000 až
  2 000 km (tzv. nekolikanásobný JTST).
• Vertikální mohutnost je v prumeru 2 až 6 km a
  opet vertikálne mohutnejší jsou JTST subtropické.
  

24
Vítr

• Rychlosti v JTST
• Rychlosti dosahované v ose JTST jsou rozdílné a
  lze opet ríci, že maximální rychlosti
  subtropického JTST jsou vetší než u JTST mírných
  šírek.
• Maximální rychlosti se zpravidla pohybují
  v rozmezí 150 až 300 km.hod-1, pricemž maximálne
  možné rychlosti se blíží až 700 km.hod-1. Nad
  západní Evropou jsou prumerné rychlosti kolem
  200 km.hod-1, nad evropským kontinentem kolem 150
  km.hod-1.
• Ve vetšine prípadu má nejvetší rychlost zonální
  JTST (od západu na východ) a nejvýraznejší JTST
  pozorujeme nad východními cástmi kontinentu
  a západními prilehlými cástmi oceánu.

25
Vítr

• Vertikální rez JTST

26
Vítr

• Geografická klasifikace JTST

27
Vítr

• Geografická klasifikace JTST
• JTST mírných šírek
• Vzniká mezi vysokými studenými cyklonami a
  teplými vysokými anticyklonami mírných šírek. Je
  velmi pohyblivý a jeho rychlosti se nepretržite
  mení v závislosti na vývoji cyklonální aktivity.
  Maximální rychlosti jsou rozdílné, v prumeru 150
  až 300 km.hod-1. Osa leží ve výškách 811 km.
• Prevládajícím smerem je zonální prenos (podél
  rovnobežek) od západu na východ.
• Intenzivnejší je v zime než v léte.
  Nejintenzivnejší JTST vzniká v zime spojením
  JTST polární a arktické fronty (ve spojení
  s arktickou frontou se tato vetev nekdy nazývá
  také arktický JTST) nad západním Atlantikem, címž
  dochází ke vzniku mohutného JTST tzv.
  nekolikanásobného JTST mírných šírek.

28
Vítr

• Geografická klasifikace JTST
• Subtropický JTST
• Vzniká na severní strane subtropických vysokých
  anticyklon (Karibské more, severní Afrika,
  severní Indie, apod.). Je méne pohyblivý, ale
  podléhá výrazným sezónním zmenám polohy.
• V zime leží jižneji (mezi 25 a 32s.š.) a
  v léte severneji, asi o 10 až 15, nekdy
  i více. Jeho osa leží ve výškách 11 až 14 km.
  Také jeho strední rychlosti jsou v zime vetší
  (150 až 300 km.hod-1) než v léte, kdy jsou až
  1,5krát menší. Maximální rychlosti v zime jsou
  nad východními oblastmi pevnin a prilehlými
  oblastmi oceánu (400 až 500 km.hod-1).

29
Vítr

• Geografická klasifikace JTST
• Rovníkový JTST
• Tvorí se na jižním okraji subtropických
  anticyklon v oblastech pri rovníku, zhruba mezi
  10až 20 s.š. Vyskytuje se ve stratosfére s osou
  ve výškách 20 až 30 km. Je pomerne úzký a stálý.
  
• Výraznejší je v léte než v prechodných obdobích.
  Ve výškách 20 až 25 km jej lze nalézt nad jižní
  Arábií, Indií a nad Tichým oceánem poblíž
  rovníku.
• Nejsilnejší rovníkový JTST se nachází nad Arábií
  a severní Afrikou. Zde dosahují prumerné
  rychlosti hodnot 100 až 150 km.hod-1 a maximální
  rychlosti se pohybují v mezích od 150 do 180
  km.hod-1.

30
Vítr

• Geografická klasifikace JTST
• Stratosférický JTST
• Je to JTST vyskytující se ve stratosfére, s osou
  nad tropopauzou. Takové JTST lze pozorovat ve
  všech zemepisných šírkách. Lze je rozdelit na
  stratosférický JTST ve vysokých šírkách, letní
  stratosférický JTST ve stredních šírkách a
  rovníkový JTST.
• Obvykle se tvorí ve vysokých šírkách od 50 do
  75 s.š. V zime i v léte nacházíme maximální
  rychlosti ve výškách 40 až 60 km a jeho smer má
  výrazný sezónní charakter. V zime je jeho smer
  západní, v léte (duben polovina zárí) dochází
  ke zmene smeru od západního na východní ve
  výškách kolem 20 km a výše, zatímco spodní
  stratosféra si zachovává západní prenos,
  zvlášte ve výškách priléhajících k tropopauze.

31
Vítr

• Nízkohladinový JTST
• Nízkohladinové tryskové proudení Low level jet
  (LLJ) je možné definovat jako proudení
  vyskytující se kolem hladiny, v úrovni které
  koncí v troposfére vliv povrchu zeme, pricemž je
  rychlost tohoto proudení alespon 30 m.s-1.
• V prípade, že je nízkohladinové tryskové
  proudení orientované meridionálne ve smeru od
  severu k jihu, jde o tzv. pravé nebo ryze
  nízkohladinové tryskové proudení. Pri opacné
  orientaci LLJ hovoríme o jižním nízkohladinovém
  tryskovém proudení.

32
Vítr

• Nízkohladinový JTST
• Rozdelení
• LLJ podmínený orograficky jde o vliv terénu,
  známý pri vzniku föhnu, bóry, ledovcových
  proudení a tryskových efektu na místech zúžení
  údolí nebo reliéfu, které se oznacuje jako
  brána (napríklad Moravská brána)

33
Vítr

• Nízkohladinový JTST
• Rozdelení
• LLJ, zvýraznený termickými zvláštnostmi krajiny
  v podstate se jedná o vzájemný vztah termických a
  barických gradientu, jejíž orientaci ovlivnuje
  daná lokalita, napríklad pobreží, horstvo, a
  podobne

34
Vítr

• Nízkohladinový JTST
• Rozdelení
• LLJ, vázaný na nocní prízemní inverzi teploty
  nebo inverzi výškovou. Hranice inverze teploty
  jako stabilní vrstvy funguje do znacné míry
  podobne pri vytvárení tryskového efektu jako
  zúžené místo napríklad v urcitém údolí

35
Vítr

• Nízkohladinový JTST
• Rozdelení
• LLJ, spojený z proudením v rámci planetární
  cirkulace atmosféry jde o oblasti zesíleného
  proudení, které je vyvolané konstelací tlakových
  útvaru a polohou frontální zóny

36
Vítr

• Význam JTST pro létání
• Pri letech v kterékoliv hladine je nutno brát
  ohled na smer a rychlost výškového proudení,
  které v JTST dosahuje maximálních rychlostí.
  Krome toho je oblast JTST spojena s turbulencí.
• Pri letu proti smeru proudení v blízkosti JTST je
  nutné snažit se vyhnout vlétnutí do oblasti kolem
  osy JTST, nebo je-li to možné, vyhnout se letu
  v oblasti JTST vubec, i za cenu zdánlivého
  prodloužení trati.
• Extrémních rychlostí JTST je možné naopak využít
  pri letu po smeru JTST ke zkrácení doby letu,
  zvlášte v prípadech, kdy osa JTST se príliš
  neodklání od trati letu, pricemž zvýšení tratové
  rychlosti muže cinit až 200 km.hod-1.
• Obletení JTST lze rešit výstupem nad osu nebo
  poklesem pod osu JTST. Výstup do výšek nad osu
  JTST je však omezen praktickým dostupem letadla a
  naopak sestup pod osu muže prinést stretnutí
  letadla s projevy pocasí zvlášte ve strední
  troposfére.

37
Vítr

• Strih vetru
• Strih vetru je v meteorologii definován jako
  zmena smeru a/nebo rychlosti vetru v prostoru,
  vcetne sestupných a vzestupných proudu.
• Z leteckého hlediska se za strih vetru považuje
  zmena vektoru vetru podél trajektorie letu
  letadla, která má za následek náhlou zmenu smeru
  nebo rychlosti letadla od zamýšlené dráhy, takže
  vyžaduje bezprostrední akci pilota. Za
  nízkohladinový strih vetru je považován strih
  vetru na dráze finálního sestupu nebo podél
  pristávací dráhy, dále podél dráhy vzletu a
  pocátecního stoupání letadla.

38
Vítr

• Vertikální strih vetru
• Vertikální strih vetru je definován jako zmena
  horizontálního vektoru vetru s výškou
• Vertikální strih vetru muže být pozorován na
  silných inverzích nebo frontálních plochách. Dále
  muže být indukován orograficky, napr. zrychlením
  proudení mezi budovami nebo horskými hrebeny.
  Riziko mohou predstavovat nejen velké budovy
  poblíž vzletových a pristávacích drah, ale i
  stromoradí u malých letišt
• Casto se vyskytuje na horní hranici mezní vrstvy,
  príp. za silného vetru v turbulentní mezní vrstve
  (intenzita strihu je obvykle úmerná síle vetru).

39
Vítr

• Horizontální strih vetru
• Horizontální strih vetru je definován jako zmena
  horizontálního vektoru vetru v rovine, napr. dle
  pozorování nekolika anemometru ve stejné výšce
  na ruzných místech pristávací dráhy.
• Strih spojený s výstupným a sestupným proudem
  konvekcního oblaku (obvykle Cb) je vyvolán
  zmenou vertikálního komponentu vetru, merenou v
  horizontální vzdálenosti.
• Vetšina prípadu strihu vetru je spojena s
  bourkami (oblaky typu Cb), dále pri prechodu
  atmosférických front, výrazné teplotní inverze,
  nízkohladinového maxima vetru nebo turbulentní
  mezní vrstvy. Za silného vetru muže napomáhat
  výskytu strihu i topografie nebo budovy.

40
Vítr

• Horizontální strih vetru
• Nebezpecné strihy vetru spojené s oblaky typu Cb
  bývají spojeny s gust fronty (mikrofrontou na
  cele výtoku studeného vzduchu sestupného
  proudu), které mohou dorazit až do vzdálenosti
  35 km od bourky.

41
Vítr

• Horizontální strih vetru
• Horizontální strih vetru generuje tzv.
  microburst, silné koncentrované vylití studeného
  vzduchu sestupného proudu o velikosti do 5 km a
  trvání 1-5 minut.
• Rychlost vetru muže u zeme dosahovat 60 kt,
  ve výšce cca 100 m až 90 kt. Rozeznáváme
  mokré (spojené se srážkami) a suché
  mikrobursty, obcas indikované srážkovými
  pruhy, nedosahujícími povrchu zeme (virga).
  
• Microbursty jsou casto pozorovány v USA,
  jejich výskyt v Evrope je méne castý.

42
Vliv vetru na létání

• Vliv vetru se zpravidla projevuje dvojím
  zpusobem
• Vítr jako pohybující se vzdušné prostredí mení
  smer a rychlost pohybu letounu vzhledem k
  zemskému povrchu
• Turbulentní charakter vetru zpusobuje porušení
  rovnováhy aerodynamických sil pri vodorovném
  letu, což se projevuje kymácením letounu.

43
Vliv vetru na létání

• Vliv vetru na tratovou rychlost a smer letu
• W vektor tratové rychlosti letadla
• Vp- vektor pravé vzdušné rychlosti
• U vektor vetru

Navigacní trojúhelník
44
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv vetru na tratovou rychlost a smer letu
• Letí-li letoun pri bezvetrí pravou vzdušnou
  rychlostí VP, pak se bude jeho tratová rychlost W
  rovnat rychlosti vzdušné, takže bude platit
  vztah
• Vp W

45
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv vetru na tratovou rychlost a smer letu
• Vane-li vítr o rychlosti U proti smeru letu
  letadla, bude jeho tratová rychlost W menší o
  hodnotu rychlosti vanoucího vetru a bude platit
  vztah
• W VP - U

46
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv vetru na tratovou rychlost a smer letu
• Vane-li vítr o rychlosti U po smeru letu letadla,
  bude jeho tratová rychlost W vetší o hodnotu
  rychlosti vanoucího vetru a bude platit vztah
• W VP U

47
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv bocního vetru na tratovou rychlost a smer
  letu

Bude-li se osádka letounu dívat prímo pod sebe,
bude snos velmi zretelne videt. Bude-li však
osádka pozorovat obzor daleko pred sebou ve
smeru podélné osy letounu, bude se ji zdát, že
vzhledem k Zemi letí letoun ve smeru OA, i když
ve skutecnosti poletí ve smeru OB.
48
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv vetru na vzlet letounu
• Celní vítr zkracuje rozjezd letounu a zlepšuje
  ovladatelnost letounu. Délka rozjezdu letounu
  pri vzletu proti vetru se zmenšuje, protože se v
  tomto prípade zvetšuje rychlost vstrícného
  proudu vzduchu, takže se rychleji dosáhne vztlaku
  potrebného k odpoutání letounu. Pri vzletu s
  vetrem v zádech dosáhneme opacného efektu.

49
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv vetru na pristání letounu
• Pri pristání celní vítr zmenšuje tratovou
  rychlost v dobe pred dosednutím i v okamžiku
  dosednutí a zmenšuje tím i délku dojezdu. Krome
  toho zpusobuje, že je letoun stabilnejší a
  ovladatelnejší.

50
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv bocního vetru na vzlet a pristání letounu
• Pri vzletu se stranovým vetrem vznikají
  dodatecné aerodynamické síly, pod jejichž vlivem
  vzniká náklonový a otácivý moment Y ? ?Y.
• Pristání letadla pri stranovém vetru je ješte
  obtížnejší než vzlet. Pilot musí celit snosu
  letadla - jeho nesprávné a nepresné vyloucení
  muže mít za následek pristání mimo VPD. Pri
  silném vetru muže dojít vlivem bocního posunutí
  k poškození podvozku. Pri dojezdu vzniká otácivý
  a náklonový moment, který má snahu natocit
  letadlo proti vetru.

51
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv bocního vetru na vzlet a pristání letounu

Vznik otácivého momentu pri bocním vetru
52
Vliv vetru na cinnost letectva

• Vliv zmeny smeru a rychlosti vetru s výškou
• Velké zmeny smeru a rychlosti vetru s výškou jsou
  spjaty se vznikem turbulence, která se projevuje
  ve forme silných necekaných nárazu vetru. Se
  vznikem turbulence je spojeno kymácení letadla a
  tím je snížena pri malých rychlostech jeho
  manévrovací schopnost.