Tuulelõikus

Tuulepuhang on meteoroloogiline termin, mis kirjeldab tuule kiiruse või suuna muutumist lühikese vahemaa jooksul. See kujutab endast tuule kiiruse muutumist, mis hõlmab nii suurust (kiirust) kui ka suunda. 

See muutus võib toimuda vertikaalselt koos kõrgusega või horisontaalselt üle tasandi. Erinevalt järkjärgulistest laiaulatuslikest tuule muutustest viitab tuulepuhang nendele suhteliselt järskudele erinevustele tuule kiiruses piiratud ruumilisel skaalal.

Tuulelõikuse tüübid

Vertikaalne tuuleiil: See on tuule kiiruse või suuna muutumine kõrgusega. Hõõrdumise tõttu maapinna lähedal on tuul maapinnal aeglasem ja suureneb kõrguse kasvades, tekitades vertikaalse kiiruse nihke (tuule kiiruse muutumine kõrgusega). 

Horisontaalsed temperatuurierinevused põhjustavad termilise tuuleefekti tõttu ka tuule suuna muutumist kõrguse suhtes, mis viib vertikaalse suunanihke tekkimiseni (tuule suuna muutumine kõrguse suhtes). Seda mõõdetakse sageli ühikutes nagu sõlmed tuhande jala kohta.

Horisontaalne tuuleiil: See on tuule kiiruse või suuna muutus horisontaalsel alal teatud kõrgusel. Seda esineb tavaliselt ilmarindade ääres, kus kohtuvad erineva tuulekiirusega õhumassid. Horisontaalne tuulepuhang võib esineda ka ranniku lähedal, äikesetormide ümber või lähenevate või lahknevate tuulte piirkondades.

Kus ja millises skaalas tuulepuhang esineb

Tuuletõmbed on levinud kogu atmosfääris ja neid esineb eri skaaladel:

Pinna lähedal: Hõõrdumine maastiku, hoonete ja taimestikuga tekitab alumistes kihtides märkimisväärse vertikaalse kiiruse nihke. Ka takistuste ümber võib tekkida lokaalne horisontaalne nihkumine. See on tavaliselt mikroskaala, kümnete kuni sadade meetrite ulatuses.

Piirdekihis: See turbulentne kiht ulatub umbes 1-2 km kaugusele ja selles esineb sageli nii vertikaalset kui ka horisontaalset nihet, mis on tingitud hõõrdumisest, kuumenemisest ja madalatest joatorgetest. Skaala ulatub mikro- kuni mesoskaalani (kuni paar kilomeetrit).

Ülemises atmosfääris: Väljendunud nihked esinevad piki jugavoolude ja frontaalsete piiride juures, mis ulatuvad ülespoole. Siin esinevad märkimisväärsed horisontaalsed ja vertikaalsed kiiruse gradiendid, peamiselt sünoptilisel skaalal (kümneid kuni sadu kilomeetreid).

Tormikeskkondades: Tugevate üles- ja allatuultega ning väljavoolupiiride kaudu tekitavad äikesetormid intensiivset, lokaalset nihet mesoskaalal (kilomeetrite ulatuses). Eriti ohtlikud on mikropuhangud, mida iseloomustab väga lühikese vahemaa (sadu meetreid) pikkune äärmuslik nihe.

Miks tuulega seotud nihked on olulised

Tuuletõmbel on kriitiline mõju mitmes valdkonnas:

Lennundus: Äkiline tuulepuhang õhkutõusmise või maandumise ajal on ohtlik. Vastu- või taganttuule muutumine muudab kiiresti õhuvoolu üle tiiva, põhjustades ohtliku tõstejõu ja kiiruse vähenemise või suurenemise. Mikropuhangud on eriti tõsised madalate tuuleiilide puhangud, mis nõuavad pilootide teadlikkust ja oskusi, et nendega toime tulla. Avastussüsteemid on lennuohutuse seisukohalt eluliselt tähtsad.

Äikesetormid ja äikesetormid: Vertikaalne tuulepuhang on väga oluline raskete äikesetormide, sealhulgas tornaadosid tekitavate superrakettide organiseerimiseks. See eraldab tormi üles- ja allatuule, võimaldades tormil tugevneda ja püsida. Lõikus toob tormi tõusutormi sisse ka rotatsiooni, mis on oluline samm tornaado tekkimisel.

Metsatulekahju käitumine: Tuulepuhang muudab metsatulekahju leviku ettearvamatuks ja ohtlikuks. Tuule muutumine kõrguse ja maastikul võib põhjustada tulekahju ebastabiilset kasvu ja äkilisi suunamuutusi.

Tuuleenergia: Tuuleturbiinide paigutuse ja kõrguse optimeerimiseks on oluline mõista vertikaalset nihet, et tõhusamalt ja ohutult püüda tugevamat tuult. See mõjutab ka turbiini struktuurikoormust.

Ilmaprognoosid: Tuulelõike täpne mõõtmine ja prognoosimine on oluline tormi arengu, intensiivsuse, liikumise ja suuremate süsteemide, nagu näiteks reaktiivvoolude ja tsüklonite, käitumise prognoosimiseks.

Tuulelõikumist mõjutavad globaalsed jõud

Tuuletõmbele aitavad kaasa mitmed suuremahulised jõud:

Rõhugradiendid: Rõhuerinevused ajendavad tuuleid. Rõhugradientide erinevused kõrguse või horisontaalselt põhjustavad tuule kiiruse ja suuna muutusi kauguse suhtes, tekitades nihestuse.

Coriolise efekt: Maa pöörlemine suunab tuuled kõrvale, aidates kaasa suurte ilmasüsteemide ja reaktiivvoolude suunavale nihkele.

Temperatuurikõverad: Horisontaalsed temperatuurierinevused on seotud vertikaalse tuulepuhanguga (termiline tuul), mis põhjustab tuule muutumist kõrguse järgi, eriti rindel.

Jugavoolud ja tsüklonid: Neid peamisi ilmastikunähtusi iseloomustab tugev nihe, mis tuleneb nendega seotud intensiivsetest rõhu- ja temperatuurigradientidest.

Koos kujundavad need jõud atmosfääritingimusi, mis tekitavad tuulepuhanguid mitmel skaalal.

Tuulelõikuse kaugeleulatuv mõju

Tuulepuhang on põhiline atmosfäärinähtus, mida määratletakse kui tuule kiiruse muutumist lühikese vahemaa jooksul. See esineb nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt, ulatub erinevatel skaaladel alates kohalikust turbulentsist kuni suurte ilmasüsteemideni ning on tingitud põhilistest atmosfäärijõududest. 

Tuuletõusu mõistmine on kriitilise tähtsusega erinevates valdkondades, alates lennuohutuse tagamisest ja raskete ilmastikuolude prognoosimisest kuni taastuvenergia optimeerimise ja globaalsete ilmastikumudelite prognoosimiseni. Tuule kõikjal esinev olemus teeb sellest pideva teguri, mis mõjutab atmosfääri ja selles toimuvat inimtegevust.