1.      כללי

א.      רוח היא תנועה אופקית של גוש אוויר.

ב.       שני גושי אוויר סמוכים ובעלי הפרש לחצים ייצרו זרימת אוויר  בניהם – מהלחץ הגבוה לנמוך.

ג.        רוחות קיימות ברום ובקרקע.

ד.       רוחות הנושבות מעל 18.000 רגל קרויות רוחות רום וחשיבותן לצרכי חיזוי מז"א וטיסות מסחריות.

ה.      לרוחות קרקע חשיבות בשטחים רבים ובכללם חיזוי מז"א, טיסות ועוד.

ו.        רוח קרויה על שם הכיוון המגנטי ממנו נושבת. לדוגמא : רוח הבאה ממזרח תיקרא "מזרחית" וסימונה 090. (מעגלים לספרת העשרות הקרובה).

ז.        עוצמת הרוח נתונה בשתי ספרות כגון 15 שמשמעו עצמה של 15 קשר או מי"ש או קמ"ש.

ח.       כוון הרוח נתון בשלוש ספרות כגון 090 ומציין מהיכן באה הרוח.

ט..      הסימון של כוון ועצמה גם יחד – 090/15. (כוון משמאל ללוכסן. עצמה מימין).

2.      כוחות המשפיעים על הרוח

א.      הפרש הלחצים – גרדיאנט הלחץ.

ב.       ככל שהפרש הלחצים גדול יותר, גרדיאנט הלחץ חזק יותר, האיזוברים צפופים יותר והרוח חזקה יותר.

עוצמת זרימת הרוח היא יחסית לכוח הגרדיאנט.

ג.        החיכוך – שבין הקרקע לשכבת האוויר שמעליה, מאט את זרימת האוויר והשפעתו עד לגובה של 1500 רגל לערך.

ד.       הכוח הצנטריפוגלי – כאשר הרוח נעה במעגל, "פועלים" עליה כוחות (מדומים) צנטרפוגלים, "ומטים" אותה אל מחוץ למעגל התנועה.

ה.      כוח קוריוליס – כוח (מדומה) "הפועל" על גופים בתנועה על כדור הארץ ומחמת סיבובו, נראה כמטה אותם ממסלולם. ימינה בחצי הכדור הצפוני ושמאלה בחצי הכדור הדרומי. השפעתו קטנה בגובה נמוך וגדולה בגובה גבוה.

(גספאר גוסטב קוריוליס - מתמטיקאי ופיזיקאי צרפתי שפעל בתחילת המאה ה-19).

ו.        לכאורה הרוח אמורה לנשוב מאזור הלחץ הגבוה לנמוך ולאזן את הלחץ הגבוה והנמוך, אבל בגלל כוח קוריוליס אין הרוח נושבת בכיוון גרדיאנט הלחץ אלא בניצב לו ובמקביל לאיזוברים, כתוצאה הרוח נושבת סביב השקעים והרמות.

ז.        בחצי הכדור הצפוני הרוח סובבת נגד כיוון השעון סביב שקע ועם כיוון השעון סביב רמה. בחצי הכדור הדרומי – הפוך.

כוח מדומה - חוקי המכניקה הקלאסית אינם תקפים בכל מערכת ייחוס. למשל, אם אנחנו יושבים במכונית הפונה בחדות שמאלה, נרגיש משיכה בכיוון ימין, ונראה את הנוזל בכוס הקפה נוטה ימינה, כמו גם את הדיסק התלוי על המראה. ואכן, ביחס למכונית נראה שפועל על הגופים כוח, המכונה הכוח הצנטריפוגלי. כוח זה אינו מציית לחוק השלישי של ניוטון, כי אין לו תגובה - למעשה הוא אינו מופעל על ידי שום גוף. התופעה נובעת מהתמדת הגוף במצבו,

חרף תנועת הפניה של המכונית. כוח כזה נקרא כוח מדומה.

כוח קוריוליס – בגלל סיבוב כדור הארץ, תנועה בקו ישר במרחב תראה לאדם הנמצא על כדור הארץ כתנועה בקו עקום.

ח. .כוח קוריוליס מקסימלי בקטבים ואפס בקו המשווה.

ט.      כוח קוריוליס יחסי לעוצמת זרימת האוויר.

י.      הגורם הראשוני ביצירת רוח הינו הפרש הלחצים שבין גושי אוויר. כאשר מתחילה התנועה פועלים על הרוח הכוחות הנוספים המנויים לעיל, עד אשר נוצר שווי משקל ביניהם והוא הקובע את כוון הזרימה ועוצמתה.

3.      סוגי רוחות

א.      רוח גאוסטרופית –

1)      כאשר הכוחות הפועלים על הרוח הם גרדיאנט הלחץ וכוח קוריוליס בלבד, הרוח קרויה "רוח גאוסטרופית".

2)      המניע הראשוני ביצירת רוח זו הוא גרדיאנט הלחץ.

3)      עם תחילת התנועה מופיעה השפעת כוח קוריוליס המטה את הרוח ימינה - ממזרח למערב בחצי הכדור הצפוני ושמאלה בחצי הכדור הדרומי, עד היווצרות שווי משקל בין גרדיאנט הלחץ וכוח קוריוליס.

(עוצמת זרימת הרוח היא יחסית לכוח גרדיאנט הלחץ ועוצמת כוח קוריוליס היא יחסית לעוצמת הזרימה ולכן כוח קוריוליס מאזן את כוח הגרדיאנט הלחץ).

4)      רוח זו נעה לאורך איזוברים ישרים ולכן אין מקום לפעולת כוח צנטריפוגלי.

5)      מתקיימת בד"כ בגבהים שמעל 1500 רגל, בו חיכוך הקרקע זניח.

6)      לגבי רוח גאוסטרופית מתקיימים הכללים הבאים בחצי הכדור הצפוני –

א)      אם הרוח בגבך אזי הלחץ הגבוה מימינך והלחץ הנמוך משמאלך. (חוק בייס באלו).

ב)      מטוס הטס מאזור לחץ גבוה לאזור לחץ נמוך, יושפע מרוח הנושבת משמאל לימין.

ג)       מטוס הטס מאזור לחץ נמוך לאזור לחץ גבוה, יושפע מרוח הנושבת מימין לשמאל.

7)      בחצי הכדור הדרומי הכללים הנ"ל הפוכים.

ב.       רוח גרדיאנט

1)      רוח הנושבת לאורך איזוברים מעוקלים ולכן פועל עליה גם הכוח הצנטריפוגלי.

2)      עבור רוח זו נכונים שני מצבים עבור חצי הכדור הצפוני :

א)      הרוח חגה נגד כוון השעון (ציקלונית) ואז הכוח הצנטרפוגלי מצטרף לכוח קוריוליס כנגד גרדיאנט הלחץ.

ב)      הרוח חגה עם כוון השעון (אנטי-ציקלונית) ואז הכוח הצנטריפוגלי מצטרף לגרדיאנט הלחץ כנגד כוח קוריוליס.

ג)       התבוננות במפה סינופטית בה יש רמה ושקע מלמדת כי גרדיאנט הלחץ מהרמה – H לשקע – L גורם לו לנוע נגד כוון השעון סביב השקע ועם כוון השעון סביב הרמה בחצי הכדור הצפוני.

ד)      זרימה סביב השקע קרויה – רוח ציקלונית.

ה)      זרימה סביב רמה קרויה – רוח אנטי ציקלונית

ו)       מכיוון שכוח קוריוליס מאזן את כוח הגרדיאנט אזי כאשר הכוח הצנטרפוגלי מצטרף לכוח הגרדיאנט יתחזק גם כוח קוריוליס ותגבר עוצמת הרוח, זה המצב סביב רמה ולכן הרוח הנושבת סביב רמה תהייה חזקה יותר מזו המנשבת סביב שקע בחצי הכדור הצפוני.

לחילופין, כאשר הכוח הצנטריפוגלי מצטרף לכוח קוריוליס לאזן את כוח הגרדיאנט, כוח קוריוליס הנדרש קטן יותר ועוצמת הרוח חלשה יותר. זה המצב סביב שקע בחצי הכדור הצפוני.

הערה : המונחים "ציקלון" ו"אנטי-ציקלון", נובעים מכך שגילוי והגדרת כוון תנועת הרוח סביב הוריקן/ציקלון התרחשו כאשר אמריקאי – וילאם רדפילד ביצע מעקב אחר הוריקנים בראשית המאה ה - 19.

3)      השפעת חיכוך הקרקע על הרוח

א) השפעת חיכוך הקרקע על הרוח - כאשר הרוח נושבת בגובה נמוך מ – 2000 רגל, חיכוך הקרקע גורם להאטת הזרימה ואזור זה נקרא 'שכבת החיכוך'.

מאחר שכוח קוריוליס פוחת בגובה נמוך, השפעתו של גרדיאנט הלחץ גדלה. בשרטוט  שלעיל, חיכוך הקרקע מסיט את הרוח מכיוון מקביל לאיזוברים ומקרב את תנועתה לכיוונה הראשוני – מהלחץ הגבוה לנמוך. השפעת כוח קוריוליס הנחוץ לאיזון גרדיאנט הלחץ, נמוכה יותר.

ב) מאחר שכוח החיכוך פועל יחד עם כוח קוריוליס, החלשות כוח קוריוליס גוררת החלשות בעוצמת הרוח וכן גם החלשות בהטיית הרוח ימינה ועל כן בהנמכה מתחת 2000 רגל הרוח נחלשת כ - 10 קשר  עד גובה 1000 מעל פני השטח ו - 5 קשר עד גובה 2000 רגל.  כיוונה משתנה שמאלה, בין 10° מעל הים ו – 20° מעל היבשה (מחמת הבדלי חיכוך) ובין יום ללילה שאז מחמת זרמי קונבנציה, השפעת החיכוך פוחתת.

ג)       השפעת חיכוך הקרקע על רוח ציקלונית ואנטי-ציקלונית

1)) התכנסות - Convergence - ברוח ציקלונית שסביב שקע הזרימה כתוצאה מחיכוך הקרקע היא לכיוון מרכז השקע. אוויר הזורם למרכז השקע פוגש מקום מלא ועל כן יידחף לעלות מעלה. כתוצאה נוצרים זרמים אנכיים עולים ותופעה זו קרויה "התכנסות".

2)) התבדרות – Divergence - ברוח אנטי ציקלונית שסביב רמה וכתוצאה מחיכוך הקרקע תוצר זרימה החוצה ממרכז הרמה וזו מושכת ויוצרת זרם אוויר הבא מלמעלה. כתוצאה נוצרים זרמים אנכיים יורדים ותופעה זו קרויה "התבדרות".

3)) בפרק ג' הוצג נושא היציבות והגורמים לאי יציבות. נאמר שם שהתכנסות אוויר וזרימתו מעלה מגבירים חוסר היציבות. מכאן שניתן לצפות לתופעות מז"א בלתי יציב – עננות מפותחת ומשקעים, באזור של שקע בו כאמור מתרחשת התכנסות ואילו , באזור של רמה בו קיימת שקיעת אוויר מטה והתבדרות, נצפה בד"כ למז"א יציב ונקי.

4)) שני כללים פשוטים מאפשרים לצפות השפעת חיכוך הקרקע על הרוח :

א)) הרוח מתחזקת עם העלייה בגובה מאחר והשפעת חיכוך הקרקע פוחתת ונעלמת.

ב)) הרוח חגה עם כיוון השעון, עם העלייה בגובה בחצי הכדור הצפוני (וההפך בדרומי).

לדוגמא – כאשר הרוח בגובה 2000 רגל 280/20  בחצי הכדור הצפוני, צפויה רוח קרקע של 260/10.

5)) מפל רוח או גרדיאנט הרוח - תופעת החלשות הרוח ככול שמנמיכים הינה בעלת משמעות מעשית למטוס בגישה לנחיתה. כאשר קיימת רוח צולבת והמטוס בתחילת צלע סופית, יידרש תיקון מצב אף לרוח, גדול. הצורך בתיקון ילך ויפחת ככול שהמטוס מנמיך וקרב למסלול.

6)) השפעה נוספת הנה על מהירות הקרקע של המטוס וכתוצאה על יחס הגלישה. מאחר ושעור ההנמכה קבוע ואילו מהירות הקרקע עולה ככול שמנמיך יותר (בהנחה ששומר מהירות מכשירית קבועה) מחמת החלשות הרוח, יחס הגלישה משתפר והולך. על הטיס להפחית כוח מנוע במהלך הגישה וזאת במטרה להגדיל שעור הנמכה ולשמור יחס גלישה קבוע.

7)) מפל הרוח אינו בהכרח קבוע ויכול שיתחזק או ייחלש בפתאומיות ובהתאם תעלה או תפחת מהירות הקרקע בפתאומיות. על מנת לשמור על יחס גלישה קבוע, יאלץ הטיס להגיב בשינויי כוח מנוע זריזים שמטרתם לשנות בהתאם את שעור ההנמכה במטרה לקיים יחס גלישה קבוע.

ג.       רוח אנבטית

1)      רוח העולה מן העמקים אל ראשי ההרים.

2)       בשעות היום מחמת קרינת השמש ומפל הטמפ', חום העמקים גבוה משל ההרים ונוצרת זרימת אוויר עולה.

ד.       רוח קטבטית

1)      רוח היורדת מההרים לעמקים.

2)      בשעות הלילה מתקררים ראשי ההרים מהר יותר מאשר העמקים. האוויר הקר גולש לעמק ויוצר קרה.

3)      הערה : רוח הפן שהוצגה קודם לכן גם היא רוח קטבטית.

ה.      רוח ואדי

1)      ואדי או עמק מנקז לתוכו רוחות ומשנה כיונן עד 40 מעלות.

2)      עקב ההתכנסות עשויה עוצמת הרוח להתגבר.

לדוגמא : רוח מזרחית בעמק יזרעאל בעוצמה של 15 קשר עשויה להגיע לעוצמה של 25-30 קשר במפרץ חיפה.

ו.        רוח הבריזה (Breeze – משב)

1)      בריזה היא רוח מקומית, המתפתחת במהלך שעות היממה עקב הפרשי טמפרטורה בין הים ליבשת.

במהלך שעות היום, היבשה מתחממת בקצב מהיר בהרבה מהים, ועקב כך האוויר הסמוך לה מתרומם.

הריק שנוצר מתמלא על ידי אוויר קריר יותר הנכנס מכיוון הים. בריזה זו מכונה ימית או יומית. תהליך הפוך מתרחש בשעות הלילה, עקב קירור מהיר של היבשה ביחס לים. תופעה זו מכונה בריזה יבשתית או לילית.

2)      התופעה מתקיימת עד גובה של כ – 2000 רגל ועל כן עלול להיות שמטוס מנמיך או מטפס יפגוש רוחות שונות בגובה נמוך ובגובה שמעל 2000 רגל. באזור המפגש שבין שתי הרוחות צפוי ערבול.

3)      בישראל הבריזה אופיינית לקיץ ומקיימת מחזור קבוע. בשעות הלילה קיימת רוח קלה מהיבשה לים.

בשעות הבוקר המוקדמות היא סובבת והופכת דרומית. במהלך היום הבריזה חגה למערבית בשעות הצהריים ולצפון מערבית בשעות אחה"צ וערב. עם שקיעת השמש בד"כ הרוח פוסקת כמעט מיד.

ז.        רוח המושפעת מהרים ועמקים.

1) כאשר הרוח נושבת לכוון הר היא מאולצת לטפס מעליו ועל כן ייווצרו זרמים אנכיים עולים בקדמת ההר ומערבולות מאחריו.

2) מטוס הבא אל ההר עלול להיקלע למערבולות שאחריו, כמו גם לגזירות רוח חריפות.

ח.      גלי הרים - Lee Wave.

1)      המערבולות הנוצרות מאחרי ההר עלולות להינתק ממנו ולנוע הלאה עם הרוח.

2)      ככול שההר תלול יותר כך עולה סבירות היווצרות מערבולות. מערבולות חזקות יותר והינתקות המערבולות מההר. (ראה להלן תופעת גלי הרים).

3)      המערבולות דומות במבנה למערבולות הנוצרות אחרי כנף מטוס טס ויוצרות סדרה של גלים הבאים זה אחר זה. אורכם כאורך רכס ההר עליו נוצרו.

4)      הייה ויתקיימו תנאים להיווצרות עננים, יווצרו בדרך כלל ענני עדשה. (עננים בעלי מראה כשל עדשה).

5)      גלי הרים טומנים בחובם סכנות למטוס משום הערבול החריף וגזרות רוח.

ט.      רוח מערבולית בקרבת הקרקע.

1)      גופים ועצמים שעל פני הקרקע כגון בתים ועצים יגרמו מערבולות מאחריהם ועד למרחק פי 7 מגובהם.

2)      מערבולות הנפגשות מאחרי מכשול קרקעי יוצרות בסבירות גבוהה גזרת רוח.

י.        עירבול טרמלי (טרמיקה) –

1)      אלבדו - הקרקע שהינה בעלת גוונים והרכבים שונים, קולטת חום במידה שונה ועל כן שטחים קרובים עשויים להיות בעלי טמפ' שונה.

2)      האוויר שמעל הקרקע מתחמם במידה שונה ממשטח לשטח ומחלקה לחלקה ויוצר זרמים עולים ולעיתים גם יורדים, אשר מהירות עלייתם שונה זה מזה.

3)      באיזור המגע שבין זרמים עולים במהירות שונה נוצרות מערבולות. מערבולות אלו הן הגורם לתופעת החיתחות – "קפיצות" ותנודות מטוס תוך כדי טיסה.

4)      מאחר שנגרם ע"י חימום הקרקע, מתחזק והולך משך היום ומגיע לשיא בעת שהשמש בזנית. לאחר מכן ילך ויחלש. (בתנאי שאין עננים המסתירים את הקרקע מהשמש). 

יא.    זרמי סילון

1)      רוחות שעוצמן 50-200 קשר ומעלה, המתרחשות בשכבת הטרופאזה (35.000 רגל לערך).

2)      אורכו של זרם סילון עשוי להיות 2000-5000 ק"מ, רוחבו 200-600 ק"מ וגובהו כ – 5000 רגל. 

יב.     ערבול אטמוספרי –

1)      נגרם ע"י רוחות.

2)      זרמי סילון.

3)      טרמיקות.

4)      מכשולי קרקע.

יג.      גזירת רוח - שינוי בכיוון הרוח ובעצמתה לאורך מרחק קצר מאד באטמוספירה .

1)      בתמונה שלהלן ניתן לראות שרוח העוקפת מכשול תתפצל לשני זרמים אשר ייפגשו מעבר למכשול אך בכיוונים מנוגדים.

2)      אזור המפגש הוא אזור של "גזירת רוח". מטוס הטס לקו גזירת הרוח, נע בתוך גוש אוויר הנע בכיוון אחד. לפתע פתאום עובר המטוס לתוך גוש אוויר הנע בכיוון הפוך. בנקודת המעבר בדיוק תיפול המהירות המכשירית של המטוס לאפס. יאבד לו לרגע כוח העילוי וכל שיישאר לו למנוע הזדקרות זו ההתמדה שהינה מהירות הקרקע שלו כפול המסה שלו.

3)      גזרת רוח עלולה להופיע בצלע סופית לנחיתה מחמת מכשולי קרקע הגורמים ליצירתה.

4)      גזירת רוח אנכית קיימת מתחת לענן (CB בד"כ אך לא רק), בו מתרחשות זרימות עולות במרכז כנגד יורדות בשוליו.

5)      גזירת רוח עלולה להופיע באזור בו שוררת אינברסייה. באזור המגע שבין האוויר הקר מלמטה והאוויר החם מלמעלה, נוצרות מערבולות אנכיות.

בלילות בהירים וללא רוח וערבול, כאשר אוויר חם עולה במהירות וללא הפרעה ואילו אוויר קר שוקע, נוצר מצב בו גוש אוויר חם מונח מעל גוש אוויר קר שעל הקרקע .

כתוצאה נקבל טמפ' העולה עם הגובה - אנוורסיה (היפוך ).

אם וכאשר ידוע על קיום מצב אינוורסיה וכן גם שקיימת רוח בעוצמה של כ - 25 קשר בין הגבהים 2000 עד 4000 רגל מעל פני השטח, הסבירות לגזרות רוח בגבהים אלו גבוהה מאד.

6)      גזרת רוח מתלווה למערבולות באזור הררי ול"גלי הרים".

7)      גזירת רוח עלולה להופיע מתחת ענני עדשה.

8)      גזירת רוח הנה חלק בלתי נפרד מערבול טרמלי – זרמי אוויר העולים במהירות שונה.

9)      בקרבת זרמי סילון קיים לעיתים אזור ערבול של אוויר צח וגזרות רוח.

10)   באזורים עשירים בגזרות רוח "אזור ערבול של אוויר צח", המטוס עלול ליפול מגזרת רוח לגזרת רוח, שוב ושוב.

Wind Shear

יד.     מערבולות קצה כנף – Wake Turbulance – מערבולות הנוצרות בקצות כנף מטוס ועוצמן תלויה הן המשקל המטוס והן במבנה הכנף. הזרם הינו מערבול ושוקע כלפי הקרקע תוך סחיפה עם הרוח.ערבול זה הינו בעל עוצמה רבי כדי כך שעל פי סוג המטוסים נקבעו הפרשי זמנים בין מטוסים ממריאים והפרשי זמנים בין מטוסים נוחתים

טו. חתחות

חיתחות – turbulence  מוגדר כתנודות אוויר בתדירות גבוהה. יכול שיהיה בעוצמה קטנה, יכול שיהיה בעוצמה גבוהה. יכול שיהיה לטווח קצר ויכול שיהיה לטווח ארוך.

השפעתו על מטוס באוויר תלויה בעוצמתו היחסית למשקל המטוס ומהירות טיסתו. החל מהפרעה קלה וכלה בריסוק המטוס.

סוגים של מערבולת:

ישנן ארבע סיבות בסיסיות להופעת חיתחות -

• תרמית

• מכאנית

• גזירת רוח

• אווירודינמית (מערבולות הנוצרות ע"י מטוס אחר)

תרמית :

 כאשר פני השטח הוא מספקים זרמים חמים עולים.

מכאנית:

 הפרע והפרעות לזרימת האוויר ע"י פני השטח ועצמי שטח כגון הרים, בנינים, עצים.

גזירת רוח :

 כאשר הכיוון או מהירות רוח משתנה באופן דרמטי במישור אופקי או אנכי. (בד"כ מתחת לענן  CB או ענן עדשה)

אווירודינמית :

 מערבולות המיוצרות ע"י מטוס אחר ובפרט מטוסים גדולים וכבדים.

עוצמות החיתחות/מערבולות מסווגים ל – 4 דרגות :

רמה 1 - חיתחות קל הגורם אי נוחות לכל היותר.

רמה 2 - חיתחות בינוני הגורם שינויים קלים בקריאות מד תאוצה של כ 0.5 -  1.0 G . שינויים המשפיעים על מיקום מרכז הכובד.שינויים קלים בגובה הטיסה ו/או בגישה לנחיתה. המטוס נשאר בשליטה חיובית בכל העת.

רמה 3 - חתחות חמור יגרום לשינויים בקריאת מד התאוצה של יותר מ 1G. שינויים משמעותיים במיקום מרכז הכובד. שינויים גדולים ופתאומיים בגובה הטיסה או יבצלע סופית לנחיתה. שינויים גדולים במהירות אוויר. הטייס עלול לאבד שליטה רגעית במטוס.

רמה 4 - כל האירועים שלעיל עד כדי אובדן שליטה מתמשך במטוס.

צרוף של תמרון חריף עם חתחות (פתע), עלול לרסק המטוס.

Clear Air Turbulence

4.      טיסה במז"א נגיף -

א.      טיסה במז"א נגיף – חיתחות, מערבולות וגזירות רוח, עלולים לגרום למטוס טלטלות עזות עד כדי אובדן שליטה, הזדקרות ואף גרוע מזה, שבירת המטוס וריסוקו. לפיכך חובת הטיס היא להימנע מכניסה לאזורי סכנה ולחלופין, אם ניקלע לתוכם, לצאת מיד.

ב. פעולות הטיס :

1) ידיעת מז"א בנתיב הטיסה ובאזור המטרה/שדה היעד.

2) תכנון נתיב עוקף סכנות ובפרט, הימנעות מטיסה נמוכה באזור הררי, המנעות מטיסה במורד הרכס, התרחקות

מענני גשם וסערה – CB.

3) באזור הסכנה, נוסעים וצוות ישובים וחגורים.

4) בקשה וקבלת אישור לשנות נתיב או גובה.

5) תפעול הגאים עדין. 

רוח תזזית - רוח המתחזקת ונחשלת חליפות

עבור  מערכות לחץ