Wiatr jest to poziomy ruch powietrza, w stosunku do powierzchni Ziemi. Wiatr posiada dwie wielkości, świadczące o jego charakterze: kierunek i prędkość. Kierunkiem określamy tę stronę świata, z której dmie wiatr. Prędkością wiatru określamy odległość, jaką przebywa zbiór cząsteczek powietrza w określonym czasie.

Obserwacja wiatru polega na pomiarach jego prędkości i kierunku. Liczne stacje meteorologiczne mierzą w co godzinę te dwie wartości jak również w terminach określonych kluczem STORM aby uzyskać informacje o przebiegu w czasie doby wartości średniej prędkości i ilości porywów wiatrów o znacznej sile. Do pomiarów wykorzystywane są zdalne wiatromierze elektryczne a w razie awarii używa się zastępczych wiatromierzy Wilda. Na niektórych stacjach wykorzystuje się jeszcze anemografy, które dokonują rejestracji przebiegu wiatru.

Kierunki i prędkości wiatru ciągle się zmieniają i podlegają określonym wahaniom. Z tego powodu właśnie w terminie obserwacji notowane są ich wartości średnie za okres 10 min przed danym terminem. Gdy jednak między jednym a drugim pomiarem czasu gwałtownie zmienią się mierzone cechy wiatru, zmieniony element należy uśrednić od początku.

  • Kierunek wiatru

Wartość kierunku wiatru wyrażamy za pomocą całkowitych dziesiątek stopni kąta, o jaki kierunek wiatru odchyla się od południka geograficznego (od kierunku północy geograficznej), za pomocą 36-kierunkowej skali. Nazywa się ją różą wiatrów.

Cisza zapisywana jest za pomocą litery C. Wynik pomiaru zaokrąglony jest następująco: jeśli nadwyżka powyżej pełnej dziesiątki wynosi 1-4 to odrzucamy ją, jeśli zaś zawiera się w przedziale 5-9 to zapisujemy liczbę dziesiątek odpowiednio większą niż wynik pomiaru. Jeśli kierunek wiatru mierzony jest za pomocą wiatromierza Wilda lub oceniany w oparciu o reakcję niektórych przedmiotów na powiewy wiatru, określa się je w oparciu o 16-kierunkową różę wiatrów.

W symbolice nazw kierunków wiatru trzeba uwzględnić i przestrzegać ściśle kolejności liter: w symbolice 2-literowej kierunków bliżej północy na pierwsze miejsce należy wpisać literę N, bliżej południa S. W symbolice 3-literowej tworzy się ją poprzez umieszczenie z początku 2-literowych symbolów najbliższy kierunkowi głównego: N, E, S, W.

  • Wiatr zmienny

Jeśli w czasie obserwacji kierunek wiatru ulega częstym zmianom, iż nie można dokonać uśrednienia, traktujemy jako główny kierunek będący przeważającym. Jeśli nawet po uśrednieniu badacz nie jest w stanie określić kierunku przeważającego, wtedy przyjmuje się, że występuje zjawisko wiatru zmiennego, wtedy musimy zanotować dwie liczby klucza w następujący sposób oznaczając kierunek wiatru: u góry 99 i pod nią liczbę w zależności od kierunku, który wystąpił w czasie terminu obserwacji jako końcowy. Liczbę 99 podajemy poprzez depeszę synoptyczną, druga zaś wykorzystywana jest do celów, w których należy podać konkretny kierunek wiatru, np. przy miesięcznym wykazie spostrzeżeń meteorologicznych, przy maszynowym przetwarzaniu danych, przy opracowaniu klimatologicznym itd. Wartość prędkości wiatru zapisywana jest w wartościach całkowitych metrów na sekundę. Prędkość mniejsza od 10 m/s podawana jest bez zera z początku, np. 4 ( a nie 04), cisza notowana jest za pomocą liczby 0.

Porywem wiatru nazywamy nagły wzrost jego prędkości powyżej umownej wartości 5 m/s średnią prędkość wiatru w ostatnich 10 min przed pomiarem i trwający mniej niż 2 minuty. Jeśli podczas wykonywania pomiaru wartości prędkości wiatru dmie wiatr o charakterze porywistym, to prócz wartości prędkości średniej wiatru notujemy równocześnie maksymalny poryw, tj. największą chwilową prędkość wiatru w ostatnich 10-minutach czasu trwania obserwacji, nie uwzględniając wielkości porywu wiatru. Jeśli w tym okresie czasu porywy nie mają miejsca, specjalnie wydzielone dla nich miejsce zostaje niewypełnione.

W ogródkach meteorologicznych przyrządy do pomiarów parametrów wiatru lokalizuje się od strony północnej. Wyjątek stanowi sytuacja, w której warunki uniemożliwiają takie rozlokowanie przyrządów wtedy przyrządy można umieścić na dachu budynku, zawieszając go na wysokości nie mniejszej niż 6 m nad dachem i w oddaleniu od kominów i wentylatorów.

W miejscach odległych od wysokich przedmiotów nie mniej niż 10-krotnej ich wysokości przyrząd umieszcza się na wysokości 10 m powyżej gruntu; w niekorzystnych warunkach terenu - w odpowiednim oddaleniu od przeszkód i sztucznych modyfikatorów pomiarów. Umieszczony przyrząd zawsze powinien przewyższać niedalekie budynki i pozostałe przedmioty o znacznej wysokości o przynajmniej 6 m.

Częstym zjawiskiem jest stosowanie słupów (masztów) kratowych, wykonanych z metalu, żelbetowych oraz rurowych. Słupy lżejsze usztywnia się odciągaczami, które winny posiadać stałe napięcie, dlatego nieodzowną jest regulacja poprzez skręcanie ściągaczy w czasie lata i rozkręcanie ich w czasie zimy. Do słupa powinno się dodatkowo przymocować włazy. Słup i pionowa część instalowanego na nim urządzenia powinna zostać w położeniu pionowym.

Zainstalowana nieruchoma część przyrządu powinna mieć na szczycie słupa prawidłową orientację, tzn. w północnym położeniu jej pręta kierunkowego (lub odpowiadający jemu znak). Przyrząd powinien być od razu zorientowany podczas jego instalacji, przy czym aby dokonać tego w jak najdokładniejszy sposób należy posłużyć się linią południka. Wyznacza się ją indywidualnie w przypadku każdego wiatromierza lub anemografu.

Aby wytyczyć linie południowe oblicza się, na podstawie której godziny i minuty czasu, według którego pracuje zegarek obserwatora, można spodziewać się prawdziwego południa słonecznego. Z działającym zegarkiem i wcześniej przygotowanym palem należy ustawić się w cieniu słupa stojącego pionowo i w momencie przypadającym na prawdziwe południe słoneczne wbijamy w ziemie pal w środku jego szerokości. Linia południkowa przebiega środkiem cienia i pala. W wyniku jej przedłużenia z południowej strony słupa wbija się drugi pal.

Aby dokonać zorientowania przyrządu należy stanąć na linii południka przy palu po południowej stronie słupa. Pionowy element przyrządu powinien zasłonić jego pręt kierunkowy. Prowizoryczna orientacja przyrządu może następować przy użyciu polowego kompasu lub busoli i z uwzględnieniem zbocza igły magnetycznej. Szkolnych kompasów niestety nie można do tego procesu wykorzystywać.

Przyrząd znajdujący się na słupie wymaga uziemienia, aby zabezpieczyć go się przed działaniem wyładowań atmosferycznych w czasie burzy. Uziemienie wykonywane jest na przykład poprzez zakłady posiadające stosowne kwalifikacje i uprawnienia.

Wiatromierz Wilda jest najprostszym przyrządem, służącym do pomiaru kierunku i prędkości wiatru. Chwilowa orientacja jego wskaźników odpowiada chwilowym kierunkom i prędkościom wiatru. Aby uzyskać średnie wartości jako przyjęty czas obserwator ustala wzrokiem średnie położenie wskaźników urządzenia.

  • Pomiary wiatromierzem Wilda

Kierunek wiatru.

Należy stanąć słupie wiatromierza pod chorągiewką i w czasie 2 min śledzić jej ruch w stosunku do prętów róży wiatrów, należy dokonać oceny średniego położenia przeciwwagi chorągiewki i zapisać za pomocą właściwego skrótu kierunek dla tego położenia. Jeśli następuje wyjątkowa sytuacja, podczas której wiatromierz umieszczany jest na dachu obserwatorium, to kierunek wiatru określany jest z takiej odległości, aby dobrze widzieć przyrząd, którym dokonujemy pomiaru.

Prędkość wiatru.

Podczas tego badania należy odejść o kilka metrów od słupa wiatromierza w stronę prostopadłą do chorągiewki, w czasie 2 min śledzimy wahanie płytki w stosunku do zębów na łuku, zauważamy jej średnie wychylenie w okresie tych 2 min, tj. opisujemy numer zęba względem którego, uśredniając, płytka wznosi się i opada albo numery z dwóch sąsiadujących ze sobą zębów, gdy sytuacja średniego wychylenia płytki przypadało w środku pomiędzy nimi. Jeśli wiatr jest wiatrem o charakterze porywistym, należy zaznaczyć równocześnie większe wychylenie płytki w przeciągu 2 min a odpowiadającą mu prędkość zapisać jako maksymalną wartość porywu wiatru.

Aby dokładnie posługiwać się wiatromierzem Wilda należy się skoncentrować, aby nie zanotować numeru zęba w zastępstwie odpowiadającej mu wartości prędkości wiatru. Nie podajemy przy tym takich następujących prędkości: 11, 13, 15, 16, 18, 19, 21 i więcej m/s.

Wiatry lokalne.

  • Wiatr fenowy

Fen według meteorologów jest to ciepły i suchy wiatr rozwijający się w obszarach górskich. Napotykając barierę górską, masa powietrza jest zmuszana do wznoszenia się i ulega ochłodzeniu adiabatycznemu. Jeżeli powietrze posiada odpowiednia wilgotność, to para wodna ulega procesowi kondensacji i w wyniku tego powstają kropelki wody. W niektórych ewentualnościach, gdy wartość temperatury jest dostatecznie niska i spotykane są jądra zamarzania, mogą powstawać kryształki lodu. Podczas powstawania chmur ciepło utajone uwalnia się i proces ten częściowo ograniczany jest poprzez adiabatyczne ochładzanie wznoszących się mas powietrza. W następnym etapie temperatura powietrza obniża się w słabszym tempie, zależnie od wilgotno adiabatycznego gradientu temperaturowego. Uwalnianie energii ciepła utajonego to jeden z głównych procesów prowadzących następnie do powstawania wiatrów fenowych. Podczas wznoszenia się mas powietrza w postaci chmury orograficznej na nawietrznym stoku góry może dojść do wystąpienia opadów pod postacią deszczu lub śniegu. Opad deszczu ogranicza wilgotność powietrza przepływającego dalej na górę. Ten proces jest ważny i nieodłączny w procesie odpowiedniego rozwoju dla wiatrów fenowych.

Podczas wznoszenia się powietrza w obecności bariery górskiej mają miejsce więc dwa ważne procesy. Za pomocą ciepła utajonego wyzwolonego przy tworzeniu się chmur podtrzymywana jest energia cieplna wznoszących się mas powietrza. Opad kropelek wody lub kryształków lodu osusza powietrze do stanu bardziej suchego niż przed rozpoczęciem wznoszenia.

Powietrze spływając po zawietrznych stokach gór ogrzewa się wskutek adiabatycznego sprężania się mas powietrza. Niektóre kropelki wody ulegają wyparowaniu i doprowadzają do ochładzania mas powietrza, częściowo zahamowując adiabatyczne ogrzewanie się powietrza. Podstawy chmur ze stronie zawietrznej występują wyżej niż z nawietrznych stronach gór. Powietrze spływają niżej poziomu chmur i dokonuje się w ten sposób jego ogrzewanie się z szybkością taką, na jaka pozwala gradient sucho adiabatyczny. Wartość temperatury podczas przepływu powietrza z wysokości podstaw chmur do podnóży zboczy szybko wzrasta. Teras masy powietrze u podnóża zboczy mają temperaturę wyższą niż przed przepływaniem przez masyw górski. Z powodu tego, że chmura po nawietrznej stronie wzniesienia posiadała pierwotnie większą grubość, większa ilość ciepła utajonego uległo tam uwolnieniu niż uległo później pochłonięciu podczas krótkiego okresu parowania w czasie opadaniu. Powietrze ma charakter powietrza suchego, gdyż określona ilość pary wodnej przekształca się w opady atmosferyczne. Z tego powodu też wiatr fenowy, który osiąga niższe zbocza od strony zawietrznej gór jest wiatrem ciepłym i suchym.

Zmiany temperatury w czasie wiatru fenowego.

Aby dokładnie zobrazować zmiany temperatury mogące wystąpić podczas powstawania wiatru fenowego przyjmujemy, iż masy powietrze unoszą się do wysokości około 3 km. Przyjmując oczywiście wcześniej, że podstawy chmur od strony nawietrznej znajdują się na wysokościach około 1 km nad powierzchnią ziemi. Jeśli zaś podczas unoszenia się mas powietrza dochodzi do opadu, a podstawy chmur od strony zawietrznej są o około 1 km wyżej aniżeli od strony nawietrznej masywu górskiego.

Nie wszystkie wiatry górskie mają zdolność do wytwarzania efektu fenowego. Gdy masy powietrza są zbyt suche by zaszło zjawisko powstawania chmur, to unosi się ono i ochładza w zależności od panującego gradientu sucho adiabatycznego. Tempo ogrzewania przy spływie mas powietrza jest równe tempu ochładzania przy unoszeniu a temperatura dochodzi znowu do tej samej wartości. Jeżeli powstaną chmury, lecz nie wystąpią opady, to podstawa chmur nie musi być różna niż po obu stronach góry. Jeśli jednak wystąpi opad przy unoszeniu się mas powietrza, to zmiana temperatury będzie odwrotna do tej, jaka zachodzi przy unoszeniu się mas powietrza. Wartość temperatury końcowej będzie więc wynosić tyle samo jak wartość temperatury początkowej i zjawisko wiatru fenowego nie wystąpi.

Wiatry lokalne są różnych odmian a ponoszą znaczną odpowiedzialność za znaczna ilość charakterystycznych cech pogodowych w miejscu, gdzie ukształtowanie terenu nie jest jednorodne. Ich wpływ jest dość znaczny, zwłaszcza jeśli prowadzi do występowania różnorodnych procesów atmosferycznych.

  • Wiatry dolinne ( o charakterze anabatycznym).

Wiatry dolinne (anabatyczne) powstają w wyniku procesu odwrotnego do procesów generujących wiatry górskie (katabatyczne, z greckiego: iść w górę). Wiatr dolinny jest to łagodny strumień wstępujący wzdłuż zboczy wzniesień w czasie pięknego, ciepłego dnia. Podczas ciepłego, bezchmurnego dnia zbocza wzgórz ogrzewają padające na nie promienie słoneczne są zdolne do osiągnięcia wyższych temperatur aniżeli masy powietrza. Ale masy powietrza na styku z powierzchnią zboczy, poprzez styczność stają się cieplejsze niż masy powietrza na tym samym poziomie w warstwie atmosfery. Stabilność równowagi powietrza ciepłego zostaje zachwiana, rozpoczyna się wznoszenia i zastępowana masami chłodniejszymi o znacznej gęstości pochodzącymi z otoczenia. Wraz z ruchem w górę zboczy, masy powietrza ulegają rozprężeniu, gdyż powyżej występują warunki niższego ciśnienia. Adiabatyczny proces ochładzania się mas powietrza doprowadza do powstrzymywania ruchów wstępujących jeżeli proces ten nie jest równoważony ciągle ogrzewającym się powietrzem na kontakcie z cieplejszym podłożem.

Wiatry dolinne są o charakterze dość słabych wiatrów. Wartości gradientów ciśnienia wytwarzanych na podstawie różnic w nagrzewaniu podczas ciepłego słonecznego dnia mogą się znacznie różnić. Mimo to ruch powietrza w górę po zboczu jest skierowany w przeciwnym kierunku do siły ciężkości. W wyniku tego następuje ograniczenie prędkości ruchu wstępującego na zboczach wzgórz.

  • Wiatry górskie ( o charakterze katabatycznym)

Podczas bezchmurnych nocy, masy powietrza często zaczynają spływać po stokach gór i wzgórz. Powyższe prądy zstępujące są szczególnie widocznymi, gdy masy powietrza poruszają się ku dnom dolin rzecznych. Ten typ spływu powietrza nazywamy wiatrami górskimi (katabatycznymi, z greckiego: iść w dół). Wiatr wieje jedynie nocą, gdy z powierzchni lądu tracone jest ciepło w wyniku wypromieniowania. Gęstość mas powietrza ochłodzonych w wyniku zetknięcia się z chłodną powierzchnią lądu wzrasta niż gęstość powietrza w otoczeniu. Wartość siły grawitacji działającej na nie jest odpowiednio większa.

Wiatr górski jest wiatrem na ogół dość słabym. Jednakże w pewnych sytuacjach może uzyskać nawet dużą prędkość, jeśli zbocza są strome i nieporośnięte roślinnością, wywołującą opór powietrza. W tym przypadku najczęściej dochodzi wtedy, gdy powierzchnię zbocza pokrywa śnieg lub lód. Jeżeli wzgórze położone jest w pobliżu wybrzeży morskich, to wiatr górski zostaje często wzmocniony w wyniku działania nocnej bryzy lądowej. Może być to przyczyną bardzo silnych wiatrów wiejących do morza.