Mezní vrstvou v meteorologii rozumíme nejnižší vrstvu troposféry, v níž se projevuje vliv zemského povrchu na děje v atmosféře. Podle okolností je vertikální rozsah mezní vrstvy od zemského povrchu do výšku asi 1 až 3 km nad zemí. Mezní vrstvu též označujeme jako vrstvu tření, kvůli interakci proudění s povrchem. Právě tření, které je u zemského povrchu nejvýraznější, ovlivňuje směr a rychlost větru, zejména v prvních desítkách až stovkách metrů nad povrchem.
Rychlost větru bývá nejnižší u zemského povrchu právě vlivem největšího tření; s rostoucí výškou pak rychlost proudění narůstá. Tento efekt se projeví také na působení Coriolisovy síly — u povrchu, kde je nejnižší rychlost proudění, je nejmenší Coriolisova síla a směr větru je tak více odkloněný doleva (na severní polokouli). Neboli vektorový rozdíl mezi geostrofickým a skutečným větrem, tj. ageostrofická složka proudění, je největší. S rostoucí výškou nad povrchem se síla tření zmenšuje a vítr se se více blíží geostrofickému. Na rozhraní mezní vrstvy a volné atmosféry už můžeme vítr dobře aproximovat geostrofickým. V praxi to znamená, že například je-li geostrofický vítr západní o rychlosti 10 m/s, tj. mohli bychom jej zapsat v kódu jako 27020KT, bude u zemského povrchu foukat přibližně 23004KT, ve výšce 20 m 24008KT, ve 100 m 25012KT, v 500 m 26016KT, atd., až ve výšce asi 1000 m bude 27020KT. Největší změny směru a rychlosti vidíme v prvních desítkách metrů nad zemí. Kdybychom si zakreslili vektory větru z různých výšek a promítli si je na vodorovný zemský povrch, obdrželi bychom tzv. Eckmannovu, resp. Taylorovu spirálu.
Značný vliv na chování větru u země mají ale i další faktory, nejen tření. Tvar povrchu, terénní překážky, konvekce a denní doba — to jsou prvky, které ovlivňují např. nárazovitost nebo změny směru větru. Obvyklý denní chod větru je známý. V noci vítr utichá nebo se alespoň výrazně ztiší, protože není vertikální promíchávání vzduchu v konvekci. Ráno a dopoledne po rozvinutí konvekce dochází k přenášení vyšší kinetické energie z horních vrstev směrem dolů, což vede k nárůstu rychlosti větru a mírné změně směru doprava, tj. foukal-li v noci např. jihozápadní vítr 2 m/s, během dopoledne se postupně změní na západní 8 m/s. Naopak ve výšce v noci fouká vítr silnější a po rozvinutí konvekce se do výšky přenášejí částice z nízkých hladin, které ve výšce proudění zpomalí. Zatímco tedy v noci je u země slabý vítr a ve výšce silný, během dopoledne a dále přes den dojde k určitému vyrovnání směru i rychlosti větru v celé mezní vrstvě. Největší rychlosti větru jsou dosahovány odpoledne a k večeru se vítr u země zase ztišuje, často na noční bezvětří. Na hřebenech hor bychom zjistili opačný průběh větru. Přes den zde sice fouká obvykle silnější vítr, pravděpodobně s vyšší rychlostí, než v nížinách, ale na noc i tak dochází k jeho zesílení.
Někdy můžeme pozorovat i takto vzniklý mírný střih větru při sportovním létání. Při přiblížení na přistání v podvečerních hodinách zaznamenáváme ještě ve výšce 100 m nad povrchem určitý vítr a při dalším klesání vítr náhle utichne. To se projeví nevýraznou turbulencí.
PŘÍKLAD
Na co si dát pozor při silném větru
V provozní příručce každého letadla naleznete kapitolu s omezením maximální rychlosti větru, při které můžete s daným letadlem bezpečně letět. Tam, kde vám jednou protivítr v ose dráhy může být dobrým pomocníkem, protože zkracuje délku vzletu a přistání, tak naopak při bočním větru můžete mít velký problém, protože překročíte maximální boční složku větru daného typu letadla a přistání tak bude nebezpečné ne-li nemožné. Pojďme se podívat na dva příklady z praxe, kdy jednou byl vítr vítaným pomocníkem a jindy opravdu nemilým elementem.
Důkaz, že silný protivítr v ose dráhy při vzletu a přistání může být užitečný
Otázka k zamyšlení: Co myslíte, že by se stalo, kdyby foukal vítr o rychlosti vyšší než je minimální nebo “pádová rychlost” daného letadla? Ano, správně, letadlo by se samo vzneslo do vzduchu 🙂 Že nevěříte? Tady je důkaz!
Když udeří “microburst” na letiště s neukotvenými letadly
Druhé video zachycuje dramatickou situaci na letišti, kde právě udeřil jev nazývaný “microburst”. Jedná se o silný vítr způsobený nejčastěji přicházející bouřkou. Vítr byl tak silný, že letadla na zemi se doslova sama vertikálně zvedala do vzduchu aniž by piloti úplně chtěli… Proto je například před přicházející bouřkou naprosto nutné letadla ukotvit k zemi nebo ještě lépe je uklidit do hangáru…
