Loại gió nào không có trên trái đất

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, từ Tacuinum Sanitatis

Một làn gió nâng một tấm màn che của cô dâu

Dụng cụ chỉ hướng gió và tốc độ gió

Trong khí tượng học, cơn gió thường được gọi theo sức mạnh của nó, và hướng gió thổi. Sự tăng tốc đột ngột của gió được gọi là cơn gió mạnh. Sự tăng tốc kéo dài [khoảng một phút] của các cơn gió mạnh được gọi là gió giật. Gió với khoảng thời gian kéo dài hơn có những cái tên khác nhau kết hợp với tốc độ trung bình của gió, chẳng hạn như gió nhẹ, gió mạnh, bão, xoáy thuận nhiệt đới và bão cuồng phong. Gió xảy ra trên các phạm vi khác nhau, từ cơn bão kéo dài hàng chục phút, cho đến gió địa phương được hình thành do sự nung nóng của bề mặt đất liền kéo dài khoảng vài giờ, cho đến gió toàn cầu do sự khác biệt trong sự hấp thụ năng lượng mặt trời giữa các vùng khí hậu trên Trái Đất. Hai nguyên nhân chính của gió hoàn lưu khí quyển quy mô lớn là sự khác biệt nhiệt độ giữa xích đạo và các cực, và vòng quay của Trái Đất [hiệu ứng Coriolis]. Trong vùng nhiệt đới, hoàn lưu nhiệt thấp trên địa hình bình nguyên và cao nguyên có thể tạo ra lưu thông gió mùa. Tại các khu vực ven biển các chu kỳ gió thổi từ biển vào đất liền và ngược lại có thể được coi là gió địa phương; ở các khu vực có địa hình biến động, gió núi và gió thung lũng là những gió địa phương.

Trong nền văn minh của con người, gió đã tạo cảm hứng cho thần thoại, ảnh hưởng đến các sự kiện lịch sử, mở rộng phạm vi của các phương tiện giao thông và chiến tranh, và cung cấp nguồn năng lượng cho cơ khí, điện và giải trí. Gió đã tạo năng lượng cho các chuyển động của tàu thuyền trên các đại dương của Trái Đất. Khí cầu khí nóng sử dụng gió để có các chuyến đi ngắn, và các chuyến bay có năng lượng riêng sử dụng gió để tăng lực nâng và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Các vùng gió giật gây ra bởi hiện tượng thời tiết khác nhau có thể dẫn đến tình huống nguy hiểm cho máy bay. Khi những cơn gió trở nên mạnh mẽ, cây xanh và công trình nhân tạo bị hư hỏng hoặc bị phá hủy.

Gió có thể tạo hình dạng cho địa hình, thông qua một loạt các quá trình trầm tích gió như sự hình thành của các loại đất màu mỡ, như đất phù sa, và cả sự xói mòn của đất. Nhờ gió, bụi từ sa mạc lớn có thể được di chuyển một khoảng cách rất lớn từ khu vực gốc của nó; gió được tăng tốc bởi địa hình gồ ghề và kết hợp với các đám bụi đã được đặt tên theo khu vực ở các bộ phận khác nhau của thế giới vì tác dụng đáng kể của chúng trên các vùng đất đó. Gió ảnh hưởng đến sự lây lan của cháy rừng. Gió phân tán hạt giống từ các loài thực vật khác nhau, tạo điều kiện cho sự tồn tại và phát tán của các loài cây, cũng như số lượng côn trùng biết bay. Khi kết hợp với không khí lạnh, gió có tác động tiêu cực đối với vật nuôi. Gió ảnh hưởng đến thực phẩm dự trữ của các loài động vật, cũng như cách thức săn bắn và chiến lược phòng thủ của chúng.

Xem thêm: Áp suất khí quyển

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 grádient 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 geostrôphic 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 géostrophic 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]

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 [33 ft] 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 [19 km/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.

Xem thêm: Thang đo xoáy thuận nhiệt đới và Phân tích thời tiết bề mặt

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 [52 km/h] và 55 hải lý trên giờ [102 km/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 [104 km/h] đến 63 hải lý trên giờ [117 km/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:

Thang độ Fujita cải tiến

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: