वारा

भूपृष्ठाच्या संदर्भात सरकणाऱ्या हवेस वारा किंवा हवेचा प्रवाह असे संबोधिले जाते. साधारणपणे वातावरणात ऊर्ध्व (उभ्या) दिशेतील प्रवाह अतिमंद असतात. त्यामुळे वातावरणातील क्षैतिज किंवा आडव्या दिशेतील प्रवाहास वारा असे समजले जाते. पृथ्वीवरील असमान तापमानामुळे हवेचा असमान दाब निर्माण होतो आणि असमान दाबामुळे पृथ्वीपृष्ठावर आणि निरनिराळ्या उंचींवर वारा निर्माण होतो. निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्याची दिशा व गती समजली म्हणजे वातावरणातील वाऱ्यासंबंधी पूर्ण माहिती मिळते. वारा एक सदिश म्हणजे महत्ता व दिशा असलेली राशी आहे. ज्या दिशेकडून वारा येतो ती वाऱ्याची दिशा समजली जाते. ज्या गतीने हवा सरकते त्या गतीस वाऱ्याचा वेग संबोधिले जाते. वाऱ्याची दिशा आणि गती एकसारखी बदलत असतात. हे बदल निरनिराळ्या कालावधींत होत असतात. त्यांचे स्वरूप अतिसूक्ष्म ते अतिस्थूल असते. त्यामुळे एखाद्या ठिकाणी ठराविक वेळेस वाऱ्याची दिशा व गती ही दोन्हीही साधारणपणे तीन मिनिटांच्या सरासरी मूल्यावर आधारित असतात. ही तीन मिनिटे ठराविक वेळेच्या आधी घेतली जातात. वारा हा एक महत्त्वाचा वातावरणविज्ञानीय घटक आहे. मानवी जीवनावर त्याचा निरनिराळ्या प्रकारे परिणाम होतो.

वाऱ्याचे मापन

वारे निरनिराळ्या उंचीवर वाहत असतात. भूपृष्ठावरील वाऱ्याची दिशा व गती यांचे मापन करण्याची पद्धती आणि निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्याची दिशा व गती यांच्या मापनाच्या पद्धती या दोहोंत बराच फरक आहे.

भूपृष्टीय वारे

साधारणपणे भूपृष्ठापासून १० मी. उंचीवर वाऱ्याचे मापन करतात.

दिशामापन

दिशामापकावर किंवा दिशादर्शकावर वाऱ्याची दिशा निश्चित केली जाते. दिशामापकावर उत्तर, ईशान्य, पूर्व, आग्नेय, दक्षिण, नैर्ऋत्य, पश्चिम आणि वायव्य या आठ दिशा दर्शविलेल्या असतात. वारा जर उत्तर व ईशान्य या दोन दिशांमधून येत असेल, तर वाऱ्याची दिशा उत्तर-ईशान्य अशी धरली जाते. अशा प्रकारे उत्तर-ईशान्य, ईशान्य-पूर्व, पूर्व-आग्नेय, आग्नेय-दक्षिण, दक्षिण-नैर्ऋत्य, नैर्ऋत्य-पश्चिम, पश्चिम-वायव्य व वायव्य-उत्तर या आठ उपदिशा आहेत. या सोळा दिशा व उपदिशांत वाऱ्याच्या दिशेचे मापन दिशामापकाच्या साहाय्याने केले जाते. वाऱ्याची दिशा उत्तर दिशेपासून घड्याळाच्या काट्याच्या दिशेत जितक्या अंशावर असेल तेवढे अंश म्हणून वाऱ्याच्या दिशेची नोंद केली जाते, उदा., आग्नेय असेल तर १३५०, दक्षिण-नैर्ऋत्य असेल तर २०२० वगैरे.

गतिमापन

बऱ्याच पूर्वी गतिमापक (वेगमापक) अस्तित्वात नव्हते. त्या वेळी वाऱ्याची गती बोफर्ट मापप्रमाणाच्या वा कोष्टकाच्या आधारे ठरविली जात असे. हे मापप्रमाण नाविक अधिकारी ⇨ फ्रान्सिस बोफर्ट यांनी १८०५ मध्ये तयार केले. जमिनीवरील पदार्थांवर होणाऱ्या वाऱ्याच्या परिणामांवर हे मापप्रमाण आधारित आहे. ह्याता वाऱ्याला त्याच्या वेगाच्या चढत्या क्रमाप्रमाणे ०, १ ते १२ क्रमांक दिले आहेत. आणि प्रत्येक क्रमांकाच्या वाऱ्याच्या परिणामाचे वर्णन दिले आहे. हे मापप्रमाण कोष्टकात दिले आहे.

पवनवेगमापक निर्माण झाल्यापासून पवनवेगमापकाच्या साहाय्याने तीन मिनिटे कालावधीतील वाऱ्याचा सरासरी वेग मोजला जातो.

वाऱ्याची संतत नोंद

वाऱ्याच्या संतत नोंदीसाठी डाइन्स दाबनलिका पवनवेगलेखकाचा उपयोग करतात. वारा एका नळीत शिरवून वाऱ्याचा दाब पाण्यात तरंगणाऱ्या एका तरंडाच्या खालच्या भागावर पडेल.

अशी व्यवस्था केलेली असते. वाऱ्याच्या दाबात वातावरणाचा दाब येतोच. निव्वळ वातावरणाचा दाब एका नळीतून तरंडाच्या वरच्या भागावर पडेल अशी व्यवस्था केलेली असते. त्यामुळे निव्वळ वाऱ्याच्या दाबामुळे तरंड वर-खाली सरकतो. वारा वाढला म्हणजे दाब वाढून तरंड वर जातो. वारा कमी झाला म्हणजे तरंड खाली येतो. तरंडास जोडलेल्या एका लेखणीच्या साहाय्याने एका चार्टवर वाऱ्याची नोंद होते. दुसरी लेखणी वाऱ्याच्या दिशेची चार्टवर नोंद करते.

सागरपृष्ठीय वारे

या वाऱ्यांचे मापन व्यापारी जहाजांवर केले जाते. त्याशिवाय समुद्रावर तरंगणाऱ्या ठोकळ्यांवर बसविलेल्या उपकरणांवरून वाऱ्याची दिशा व गती जवळच्या किनाऱ्यावरील गावी मिळते.

वाऱ्याच्या चढ-उताराप्रमाणे वाऱ्याचे प्रकार : खाली दिल्याप्रमाणे वाऱ्याच्या वेगात काही ठराविक प्रकारचे चढ-उतार होतात. ते प्रकार व त्यांची नावे याप्रमाणे आहेत.

सोसाट्याचा वारा

वाऱ्याच्या वेगात अकस्मात व अल्पकालीन होणारी वाढ. ही वाढ जितक्या झपाट्याने होते तितक्याच झपाट्याने ती नाहीशी होते. साधारणपणे कमाल वेग ३० सेकंदांपर्यंत राहतो व मग तो कमी होतो. उन्हाळ्यात दिवसा अशा वाऱ्याचे प्रमाण अधिक असल्याचे आढळते.

चंडवात

अत्यंत अल्पकाळात ३ बोफर्ट क्रमांकांनी वेगवाढ होऊन बोफर्ट क्रमांक ६ अगर त्यापेक्षा जास्त वाऱ्याचा वेग झाला व हा वाढलेला वेग कमीत कमी एक मिनिट राहिला, तर त्यास चंडवात म्हणतात. गडगडाटी वादळात किंवा त्याच्या थोडे आधी अथवा काळे बळकटी मेघ असताना अथवा जोरदार पावसात चंडवात निर्माण होतात.

झंझावात

बोफर्ट क्रमांक ८ किंवा त्यापेक्षा अधिक वेगाने एकसारखा काही काळ वाहणारा वारा. उष्ण कटिबंधीय चक्री वादळांच्या क्षेत्रात झंझावात अनुभवास येतात. झंझावातामुळे उंच इमारती, झाडे वगैरेंना नुकसान पोहोचण्याची शक्यता असते.

निरनिराळ्या उंचींवरील वारे

वातावरणातील निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यांचे मापन अप्रत्यक्षपणे केले जाते. या मापनात हवेपेक्षा हलक्या वायूने (हायड्रोजनाने) भरलेले फुगे वातावरणात सोडून थिओडोलाइटाच्या साहाय्याने फुगा फुटेपर्यंत अथवा दिसेनासा होईपर्यंत त्याचे निरीक्षण केले जाते. फुगा वातावरणात सोडण्याच्या क्षणापासून ठराविक कालांतराने फुग्याचे उन्नतांश (क्षितिज सापेक्ष कोनात्मक उंची) व दिशांश यांची नोंद केली जाते, फुग्यात ठराविक प्रमाणात हायड्रोजन भरून फुगा वर जाण्याची गती आधीच निश्चित केलेली असते.

प्रत्येक कालांतराच्या शेवटी फुग्याची उंची उन्नतांश आणि दिगंश प्राप्त होतात. या माहितीवरून निरनिराळ्या उंचींवर फुग्यांची सरकण्याची दिशा व गती यांचे संगणन केले जाते. वारा फुग्यास ढकलतो. त्यामुळे निरनराळ्या उंचींवर फुग्याची सरकण्याची दिशा व गती म्हणजे वाऱ्याची दिशा व गती काढण्यासाठी प्रकाशीय किंवा रेडिओ थिओडोलाइट वापरतात. फुग्याचा उपयोग करून २० ते ३० किमी. उंचीपर्यंत वाऱ्याची दिशा व गती प्राप्त होते. ३० ते ६० किमी. उंचीवरील वाऱ्यांची माहिती रॉकेटाचा उपयोग करून मिळवितात. त्याशिवाय कृत्रिम उपग्रहांवरील यंत्रणेच्या साहाय्याने निरनिराळ्या उंचींवरील  वाऱ्यांचे मापन केले जाते.

प्रकाशीय थिओडोलाइट पद्धती

फुगा वातावरणात सोडल्या-बरोबर थिओडोलाइट क्षैतिज आणि ऊर्ध्व पातळीत फिरवून फुगा थिओडोलाइटाच्या दृष्टिपथात आणतात. त्यानंतर थिओडोलाइट योग्य प्रमाणात फिरवून फुगा सतत थिओडोलाइटाच्या दृष्टिपथात ठेवला जातो आणि थिओडोलाइटाच्या मोजपट्ट्यांवर प्रत्येक ठराविक कालानंतर फुग्याचे उन्नतांश आणि दिगंश मोजून त्यांची नोंद केली जाते. ठराविक प्रमाणात हायड्रोजन भरून फुगा वर जाण्याची गती आधीच निश्चित केलेली असते. या गतीचा उपयोग करून प्रत्येक ठराविक कालानंतर फुग्याची जमिनीपासूनची उंची प्राप्त केली जाते. यात जमिनीची समुद्रसपाटीपासून असलेली उंची मिळवून फुग्याची प्रत्येक कालानंतर समुद्रसपाटीपासून उंची प्राप्त केली जाते. फुग्याची भूपृष्टापासून उंची व उन्नतांश यांचा उपयोग करून प्रत्येक कालानंतर फुगा वातावरणात सोडला त्या ठिकाणापासून फुग्याचे क्षैतिज अंतर काढले जाते. दिगंश व क्षैतिज अंतर यांचा उपयोग करून फुग्याचा क्षैतिज प्रतलावरील मार्ग एका कागदावर काढण्यात येतो. यात प्रत्येक कालानंतर फुग्याचे स्थान व फुग्याची समुद्रसपाटीपासूनची उंची दाखविली जाते. अशा प्रकारे तयार केलेल्या फुग्याच्या क्षैतिज मार्गक्रमणावरून निरनिराळ्या उंचींवरील फुग्याची दिशा व गती यांचे संगणन केले जाते.

वातावरणात जर ऊर्ध्व प्रवाह असतील (उदा., दुपारी किंवा संध्याकाळी), तर अशा वेळी फुग्याची वर जाण्याची त्वरा स्थिर धरता येणार नाही. अशा वेळी एका ठराविक लांबीच्या दोऱ्याचे एक टोक फुग्यास बांधतात आणि दोऱ्याच्या दुसऱ्या टोकास कागदी निशाण लावण्यात येते. अशा प्रकारे फुग्यास एका ठराविक लांबीची शेपटी जोडली जाते. ही शेपटी डोळ्याशी किती अंशाचा कोन करते याचे मापन थिओडोलाइटामध्ये करण्याची सोय केलेली असते. शेपटीच्या कोनाच्या मापनावरून फुग्याची उंची काढली जाते. रात्रीच्या वेळी फुगा दिसावा म्हणून त्यास एक छोटा दिवा जोडतात.

साधारणपणे समुद्रसपाटीपासून ०.६, ०.९. १.५, २.१, ३, ३.६, ४.५, ६, ७.२, ९, १२, १४, १६ किमी. इ. उंचींवरील वाऱ्यांचे मापन केले जाते.

प्रकाशीय थिओडोलाइट पद्धतीने ढगांच्या तळाच्या उंची-पर्यंतच्या वाऱ्याचे मापन करता येते, ही या पद्धतीची एक मर्यादा आहे. आकाश निरभ्र असेल, तर या पद्धतीने १२ ते १५ किमी. उंची पर्यंतचे वारे मापता येतात. चांगल्या दर्जाच्या रबराचे फुगे वापरून २० किमी. उंचीपर्यंतचे वारे मापता येऊ शकतात.

रेडिओ थिओडोलाइट पद्धती

या पद्धतीत फुग्याबरोबर एक लहान रेडिओ प्रेषक जोडलेला असतो. जमिनीवरली रेडिओ थिओडोलाइटाच्या साहाय्याने या प्रेषकाचे उन्नतांश आणि दिगंश यांचे वेध घेतले जातात. फुग्याबरोबर पाठविलेल्या दाबमापकावरून किंवा ठरविलेल्या गतीने फुगा वर जातो, असे समजून फुग्याची उंची काढली जाते. फुग्याला जोडलेला प्रेषक फुगा कोठे आहे, हे दर्शवितो म्हणून या पद्धतीस सक्रिय लक्ष्य पद्धती असे म्हणतात. या पद्धतीने साधारणपणे २०-३० किमी. उंचीपर्यंतच्या वाऱ्यांचे मापन करता येऊ शकते. अर्थात गतिमान वाऱ्यामुळे काही काळानंतर फुग्याचा उन्नतांश बराच कमी झाला, तर यापुढे वाऱ्याचे मापन करता येत नाही.

रडार पद्धती

या पद्धतीत एक रेडिओ तरंग परावर्तक फुग्यास जोडतात. जमिनीवरच्या यंत्रणेत एक प्रभावी रेडिओ प्रेषक व एक प्रभावी रेडिओ ग्राही असतो. हा प्रेषक अत्यल्प काळात (एक दशलक्षांश सेकंद किंवा त्यापेक्षाही कमी वेळात) एक शक्तिमान स्पंद पाठवितो व त्यानंतर निष्क्रिय राहतो. असे सतत चालू राहते. पाठविलेला रेडिओ स्पंद फुग्याला जोडलेल्या परावर्तकापासून परावर्तित होतो. परावर्तित संवहतरंग ज्या वेळी जमिनीवरील यंत्रणेकडे परत येतात तेव्हा रेडिओ ग्राही तरंगांचे ग्रहण करतो. रेडिओ स्पंद पाठविण्याचा काल आणि परावर्तित स्वरूपात तो ग्राहीत येण्याचा काल या दोहोंमधील कालांतरावरून आणि रेडिओ स्पंदाची गती यावरून फुग्याचे तिरके अंतर कळते. रेडिओ ग्राहीचा आकाशक फुग्याकडे रोखलेला असतो आणि ज्या स्थितीत परावर्तित स्पंद जास्तीत जास्त स्पष्ट दिसेल त्यावेळी आकाशकाचे दिगंश व उन्नतांश यांची नोंद केली जाते. फुग्याचे दिगंश, उन्नतांश व तिरके अंतर यांवरून निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यांची दिशा व गती यांचे संगणन केले जाते. वारे वेगवान असले आणि त्यामुळे फुग्याचा उन्नतांश बराच कमी झाला, तर त्यानंतर वाऱ्याचे मापन करता येत नाही.

रॉकेटाचा उपयोग करून वाऱ्याचे मापन

रॉकेटाबरोबर उपकरण वर पाठविले जाते. ६० किमी. च्या वर गेल्यावर उपकरण रॉकेटापासून वेगळे केले जाते. उपकरण सु. ६० किमी. पर्यंत खाली आले म्हणजे त्यास जोडलेली हवाई छत्री उघडली जाते. उपकरण हळूहळू खाली येते. ६० ते ३० किमी. उंचीवर उपकरणाचे वेध जमिनीवरील यंत्रणेच्या साहाय्याने घेतले जातात आणि त्यांवरून वाऱ्याचे मापन केले जाते.

कृत्रिम उपग्रहावरील यंत्रणेच्या सहाय्याने वाऱ्याचे मापन

पृथ्वीभोवती ध्रुवीय कक्षेत भ्रमण करणारा वातावरणविज्ञानीय उपग्रह व त्यावरील लेसर उपकरण यांच्या साहाय्याने उच्च वातावरणातील वाऱ्याची दिशा व गती प्राप्त करून घेण्याचे तंत्र विकसित केले जात आहे. यात लेसर किरण पृथ्वीकडे रोखून वातावरणात तरंगणाऱ्या सूक्ष्म धूलिकणांवरून परावर्तित होणाऱ्या प्रकाशाचे वेध घेतले जातात.

सागरावर उपरी वातावरणातील वाऱ्याचे मापन जहाजावर केले जाते. काही देशांनी सागरावर काही ठराविक ठिकाणी जहाजे स्थिर स्थितीत ठेवली आहेत. यांस सागरी हवामान निरीक्षण जहाजे असे म्हणतात. या जहाजांवर अनेक प्रकारची वातावरणविज्ञानीय निरीक्षणे ठरलेल्या वेळी घेतली जातात.

वाऱ्याची प्रेरणा आणि ऊर्जा

वाहणाऱ्या वाऱ्यात एखादा पृष्ठभाग धरून ठेवला, तर त्या पृष्ठभागावर वाऱ्याची प्रेरणा पडते. ही प्रेरणा वारा आणि पृष्ठभाग यांमधील कोन आणि हवेची गती या दोन गोष्टींवर अवलंबून असते. पृथ्वीपृष्ठावर पडणाऱ्या प्रारणापैकी फक्त २% प्रारणाचे वाऱ्याच्या ऊर्जेत रूपांतर होते. वातावरणातील वाऱ्याची एकंदर ऊर्जा सु. १०१७ किलोवॉट-तास अथवा ३.६ × १०२३ जूल एवढी आहे. वाऱ्याची ऊर्जा थोड्या प्रमाणात पण नियमितपणे वापरता आली, तर त्याचा मानवास बराच उपयोग होईल.

प्रेरणा

वाऱ्याची गती ताशी V मैल असेल, तर वाऱ्याच्या लंब दिशेतील पृष्ठावरील प्रेरणा F = 0.003 V2 पौंड / चौ. फूट. मेट्रिक पद्धतीत, F = 0.0057V12 किग्रॅ. / चौ. मी. (येथे V1 वाऱ्याची ताशी गती किमी. या एककात आहे).

वाऱ्याची ऊर्जा

एखाद्या ठिकाणी जर वाऱ्याची गती V , हवेची घनता p आणि A चौ. मी. क्षेत्रफळ असलेल्या लंब पृष्ठभागापासून वारा वाहत असेल, तर P (वाऱ्याची शक्ती) = ½ p A V3 ; Pd (शक्ती / चौ. मी.) = ½  p V3 . जर एका महिन्यात Nm तास असतील, p चे सरासरी मूल्य pm किग्रॅ./घ.मी. असेल, तर Pd चे सरासरी

येथे Pmआणि Vm3 अनुक्रमे प्रत्येक महिन्यातील हवेची सरासरी घनता आणि सरासरी Vi3 यांची मूल्ये आहेत. Pdy हे Pd चे सरासरी वार्षिक मूल्य असून किलोवॉट/चौ. मी. या एककात आहे. एखाद्या ठिकाणी वर्षातील वाऱ्याची ऊर्जा = Pdy X वर्षातील तास

हवेचा दाब–ऱ्हास आणि वारा: हवेचा दाब आणि वारा यांचा घनिष्ट संबंध आहे. बॉइस बालॉट (सी. एच्. डी. बॉइस बालॉट या वातावरणवैज्ञानिकांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या) नियमाप्रमाणे, आपण जर उत्तर गोलार्धात अशा रीतीने उभे आहोत की, वारा आपल्या पाठीमागून येत आहे, तर हवेचा कमी दाब आपल्या डाव्या बाजूस आणि उच्च दाब आपल्या उजव्या बाजूस राहील. दक्षिण गोलार्धात परिस्थिती याच्या उलट राहील, म्हणजे कमी दाब आपल्या उजवीकडे आणि उच्च दाब आपल्या डावीकडे राहील.

वातावरणातील हवेवर प्रभाव करणाऱ्या प्रेरणा गुरुत्वाकर्षण, हवादाबऱ्हास, कोरिऑलिस, केंद्रोत्सारी व घर्षण प्रेरणा  या आहेत. गुरुत्वाकर्षणामुळे हवेच्या उदग्र (उभ्या दिशेतील) गतीवरच परिणाम होतो. वारा म्हणजे क्षैतिज पातळीतील हवेची गती. असल्यामुळे वाऱ्यावर या प्रेरणेचा प्रभाव पडत नाही. पृथ्वी स्वतःच्या आसाभोवती  २४ तासांत एकदा पूर्णपणे फिरते. त्यामुळे हवेवर एक प्रेरणा कार्य करते, हे फ्रेंच गणिती गास्पार म्यूस्ताव्ह द कोरिऑलिस यांनी निदर्शनास आणून दिले. त्यामुळे या प्रेरणेस कोरिऑसिल प्रेरणा वा परिणाम असे म्हणतात. उत्तर गोलार्धात वारा जर दक्षिणेकडून उत्तरेकडे वाहत असेल, तर कोरिऑलिस प्रेरणेच्या प्रभावामुळे वारा उजवीकडे सरकून ईशान्येकडे वाहील. उत्तरेकडून दक्षिणेकडे वाहणारा वारा या प्रेरणेमुळे नैर्ऋत्येकडे वाहील. याच्या उलट, दक्षिण गोलार्धात या प्रेरणेच्या प्रभावामुळे वारा डावीकडे सरकेल.

कोरिऑलिस प्रेरणेचे मूल्य 2 ω V sin ϕ असते. येथेω ही भूवलनाची गती, ϕ अक्षांश आणि ही वाऱ्याची गती आहे.

हवेच्या दाबाचा ऱ्हास जास्त असेल (म्हणजे समदाब रेषा जवळजवळ असतील),  तर वाऱ्याचा वेग जास्त राहील आणि तो कमी असेल (म्हणजे समदाब रेषा दूर दूर असतील), तर वाऱ्याची गती कमी राहील.

हवेचा मार्ग वक्र असेल, तर हवेवर केंद्रोत्सारी (केंद्रापासून दूर लोटणाऱ्या) प्रेरणेचा प्रभाव पडतो.  अगदी खालच्या थरात घर्षण या प्रेरणेचा परिणाम होतो.

हवेचा प्रभाव पडणाऱ्या प्रेरणांचे संतुलन असले म्हणजे संतुलित वारा निर्माण होतो. कधीकधी काही प्रेरणांचा प्रभाव नगण्य असतो. उदा.,  हवेचा मार्ग जेव्हा सरळ असतो तेव्हा केंद्रोत्सारी प्रेरणेचा प्रभाव नगण्य असतो. अशा वेळी घर्षण प्रेरणेकडे दुर्लक्ष केले, तर हवादाबऱ्हास आणि कोरिऑलिस प्रेरणा यांच्या संतुलनामुळे निर्माण होणाऱ्यावाऱ्यास भूवलनोत्पन्न वारा असे संबोधिले जाते. विशेषतः मध्य अक्षांशांत ६०० ते ८०० मी. उंचीवर भूवलनोत्पन्न वारा अनुभवला जातो. कारण या भागात हवादाब-ऱ्हास आणि भूवलन प्रेरणा यांची मूल्ये जास्त असतात.

हवादाब - ऱ्हास, कोरिऑलिस प्रेरणा आणि केंद्रोत्सारी प्रेरणा यांच्या संतुलनामुळे निर्माण होणाऱ्यावाऱ्यास अनुप्रवण वारा असे म्हणतात. यात समदाब रेषा वर्तुळाकार असतात. घर्षण नगण्य असते तेथे हा वारा अनुभवला जातो ; उदा., ६०० ते ८०० मी. आणि त्यापेक्षा जास्त उंचीवर.

नीच अक्षांशात चक्री वादळे निर्माण होतात आणि या भागात कोरिऑलिस प्रेरणेचे मूल्य फार कमी असते. त्यामुळे संतुलन चक्री वादळातील तीव्र हवादाबऱ्हास आणि कें द्रोत्सारी प्रेरणा यांमध्ये असते. अशा संतुलनाने निर्माण होणाऱ्यावाऱ्यास चक्रानुवर्तनी (सायक्लोस्ट्रॉफिक) वारा असे म्हणतात. हा वारा नीच अक्षांशांतील चक्री वादळात अनुभवला जातो.

घर्षणाचे वाऱ्यावर होणारे परिणाम

भूपृष्ठावर वाहणाऱ्यावाऱ्यावर घर्षणाचा सर्वांत जास्त परिणाम होतो. घर्षणामुळे वाऱ्याची गती कमी होते आणि वारा समदाब रेषांना समांतर वाहत नाही. कोणत्याही खडबडीत पृष्ठावर एखाद्या द्रायूच्या श्यानतेवर (वायूच्या किंवा द्रवाच्या) प्रवाहात होणारा घर्षणरोध त्या द्रायूच्या श्यानतेवर (दाटपणावर) अवलंबून असतो. श्यानता म्हणजे द्रायूतील रेणूंचा एकमेकांना विरोध करण्याचा गुणधर्म होय. मध, डांबर यांसारख्या द्रवांची रेणवीय श्यानता अधिक असते. त्यामानाने हवेसारख्या वायूची रेणवीय श्यानता बरीच कमी असते. वातावरणाच्या खालच्या थरांत हवा नेहमी लहान मोठ्या आणि निरनिराळ्या आकारमानांच्या आवर्तांच्या स्वरूपात वाहते. ह्या आवर्तांमुळेदेखील श्यानता निर्माण होते. ह्या श्यानतेस आवर्ती श्यानता असे संबोधिले जाते. वातावरणाच्या संबंधात रेणवीय श्यानतेपेक्षा आवर्ती श्यानता फार महत्त्वाची असते. आवर्ती श्यानता बरीच अस्थिर असते आणि तिचे मूल्य क्षणाक्षणाला आणि स्थानास्थानाला बदलत असते. खालील पृष्ठाचा खडबडीतपणा, वाऱ्याचा सरासरी वेग आणि वायुवेगाचा ऱ्हास या गोष्टींवर आवर्ती श्यानता अवलंबून असते. खालील पृष्ठाची असममिती, रेणवीय व आवर्ती श्यानता यांमुळे वारा समदाब रेषांना १० ते ३० अंशांचा कोन करून न्यूनदाबाकडे वाहतो. समुद्रपृष्ठावर घर्षण कमी असल्यामुळे हा कोन १०० ते १५० असतो आणि जमिनीवर घर्षण जास्त असल्यामुळे तो २०० ते ३०० किंवा त्यापेक्षाही जास्त असतो. वाऱ्यावरील घर्षणाचे परिणाम सु. ८०० ते १,००० मी. पेक्षा जास्त उंचीवर नगण्य होतात. त्यामुळे १,००० मी. पेक्षा जास्त उंचीवरील वारे भूपृष्ठावरील वाऱ्यापेक्षा अधिक गतिमान असतात.

उंचीप्रमाणे वाऱ्यात होणारे बदल

साधारणपणे भूपृष्ठालगतच्या १०० मी. जाडीच्या थरात वाऱ्याची गती लॉगरिथमीय नियम पाळते. त्याप्रमाणे,

येथे z1 या खालच्या उंचीवर गती u1 आणि z2 या वरच्या उंचीवर गती u2, k’ स्थिरांक व z0 खरबरीतपणाचा प्रचल आहे व lnस्वाभाविक लॉगरिथम असून त्याचा आधारांक e ही अपरिमेय संख्या आहे. या थरात हवेची दिशा बदलत नाही. साधारणपणे या थरात निष्क्रिय स्थिरताअसली म्हणजे लॉगरिथमीय नियम लागू होतो. थरात निष्क्रिय स्थिरता नसेल, तर खाली दिलेला अनुभवजन्य पॉवर नियम (भूपृष्ठालगतच्या थरांतील उंचीनुसार होणाऱ्या वाऱ्यातील बदलाचे सूत्र) लागू होतो.

u2  - u1 =(z2/z1)α

α चे मूल्य शून्य ते एक असून नक्की मूल्य वातावरणाच्या स्थिरतेवर अवलंबून असते. मनोऱ्यावर निरनिराळ्या उंचींवर लावलेल्या पवनवेगमापकाच्या साहाय्याने निरनिराळ्या ऋतूंत मापलेल्या वाऱ्यांच्या गतीच्या मूल्यांच्या आधारे α चे मूल्य मिळविता येते.

१०० मी. ते ८०० मी. या थरात उंचीप्रमाणे वाऱ्याची दिशा हळूहळू बदलत जाते; तसेच गती वाढत जाते आणि शेवटी ८०० मी. उंचीवर वाऱ्याची दिशा आणि गती भूवलनोत्पन्न अथवा अनुप्रवण वाऱ्याप्रमाणे होते.

वाऱ्यात होणारे दैनंदिन व हंगामी बदल: सौर प्रारणात होणाऱ्या दैनंदिन बदलांमुळे वाऱ्यात दैनंदिन बदल होतात. सूर्योदयापासून मध्यान्हापर्यंत पृथ्वीपृष्ठास प्राप्त होणारे सौर प्रारण वाढत जाते. त्यानंतर संध्याकाळपर्यंत ते कमी होत जाते आणि सूर्यास्त झाल्यावर ते लोप पावते; पण भूपृष्ठापासून प्रारणोत्सर्जनाची क्रिया चालूच राहते. त्यामुळे भूपृष्ठाजवळील हवेचे तापमान स्थानिक वेळेप्रमाणे दोन वाजेपर्यंत वाढत जाते. त्यानंतर ते कमी होत जाऊन सूर्योदयाच्या थोडे आधी ते न्यूनतम होते. दुपारी तापमान अधिकतम असल्यामुळे अभिसरण तीव्रतम असते. त्यामुळे खालची हवा वर जाते आणि वर जाणाऱ्या हवेत मिसळली जाते. त्यामुळे जास्त गती असलेली वरची (सु. १ ते २ किमी. उंचीवरची) हवा कमी गती असलेल्या खालच्या हवेत पूर्णपणे मिसळली जाते. त्याचा परिणाम असा होतो की, ज्या वेळी अभिसरण तीव्रतम असते त्या वेळी भूपृष्ठावरील वाऱ्याची गती अधिकतम असते. आणि १-२ किमी. उंचीवरील वाऱ्याची गती न्यूनतम असते. याच्या उलट, सूर्योदयाच्या आधी तापमान न्यूनतम असते तेव्हा वातावरण स्थिर असते. अशा वेळी भूपृष्ठावरील घर्षणामुळे वाऱ्याची गती न्यूनतम असते आणि १ ते २ किमी. उंचीवर घर्षण नगण्य झाल्यामुळे वाऱ्याची गती अधिकतम असते. याप्रमाणे वाऱ्यात दैनंदिन बदल होतात. आकाश ढगाळ असल्यामुळे सौर प्रारणाचे प्रमाण बरेच कमी होते. त्यामुळे वाऱ्यातील दैनंदिन बदलाचे प्रमाणही बरेच कमी होते.

पृथ्वीस प्राप्त होणाऱ्या प्रारणात ऋतुमानाप्रमाणे बदल होतात. त्यामुळे तापमानात बदल होऊन हवेच्या दाबाच्या वितरणात बदल होतात. विशेषतः मॉन्सूनच्या प्रदेशात मॉन्सूनच्या काळात वाऱ्याची दिशा हिवाळ्यातील वाऱ्याच्या दिशेच्या जवळजवळ विरुद्ध असते. वाऱ्याच्या गतीमध्येदेखील या दोन काळांत फरक आढळतो. मॉन्सून प्रदेशाची व्याप्ती अक्षांश २५ द. ते ३५ उ. आणि रेखांश ३० प. ते १७० पू. याप्रमाणे आहे.

वाऱ्याच्या अभिसरण प्रणाली: उत्तर गोलार्धात एखाद्या क्षेत्रावर निरनिराळ्या ठिकाणचे वारे घड्याळाच्या काट्याच्या गतीच्या दिशेविरुद्ध बदलत असतील, तर त्या क्षेत्रावरील वाऱ्याच्या अभिसरण प्रणालीस आवर्ती अभिसरण असे संबोधिले जाते; पण वारे घड्याळाच्या काट्याच्या गतीच्या दिशेप्रमाणे बदलत असतील, तर त्या प्रणालीस प्रत्यावर्ती अभिसरण असे म्हणतात. दक्षिण गोलार्धात घड्याळाच्या काट्याच्या गतीच्या दिशेप्रमाणे बदलणाऱ्या वाऱ्यांच्या प्रणालीस आवर्ती अभिसरण आणि घड्याळाच्या कांट्याच्या गतीच्या दिशेविरुद्ध बदलणाऱ्या वाऱ्याच्या प्रणालीस प्रत्यावर्ती अभिसरण याप्रमाणे संबोधिले जाते. अभिसरण लांबट (विस्तृत) असेल आणि वारे आवर्ती अभिसरणासारखे बदलत आहेत असे त्यांच्या दिशेवरून दिसत असेल, तर अशा लांबट अभिसरण प्रणालीस गर्त असे म्हणतात; पण वारा प्रत्यावर्ती अभिसरणातील वाऱ्यासारखा बदलत असेल, तर अशा लांबट अभिसरण प्रणालीस कणा असे म्हणतात. न्यूनदाब क्षेत्रावर वाऱ्यांची अभिसरण प्रणाली आवर्ती असते आणि उच्चदाब क्षेत्रावर ती प्रत्यावर्ती असते. न्यूनदाब क्षेत्र लांबट असले म्हणजे त्यास गर्त असे म्हणतात.  उच्चदाब क्षेत्र लांबट असले म्हणजे त्यास कणा असे म्हणतात. आ. १ मध्ये समदाब रेषा वा प्रवाह रेषा आणि आवर्ती अभिसरण वा न्यूनदाब क्षेत्र (अ), प्रत्यावर्ती अभिसरण वा उच्चदाब क्षेत्र (आ), गर्त (इ) व कणा (ई) या अभिसरण प्रणाली दर्शविल्या आहेत.

आवर्ती अभिसरण किंवा न्यूनदाब क्षेत्र यात अभिसारण असते आणि काही उंचीपर्यं त हवेस ऊर्ध्व गती असते. प्रत्यावर्ती अभिसरण किंवा उच्चदाब क्षेत्र यात अपसारण आणि काही उंचीपर्यंत हवेस अधोगती असते. ह्या उंचीच्या वर साधारणपणे ह्या क्षेत्रांवर विरुद्ध प्रकारचे अभिसरण असते.

वाऱ्याचे संक्रमण

पृथ्वी व वातावरण यांस लघुतरंग सौर प्रारण प्राप्त होते. हे प्रारण अक्षांशाप्रमाणे बदलते. पृथ्वी व वातावरण दीर्घ तरंग प्रारणाचे अवकाशाकडे उत्सर्जन करते. यास पार्थिव प्रारण असे संबोधिले जाते. जर वार्षिक नक्त प्रारणाचा (म्हणजे सौर प्रारण उणे पार्थिव प्रारण) विचार केला; तर असे दिसून येईल की, विषुववृत्त ते अक्षांश ४० या पट्ट्यात नक्त प्रारण धन असते आणि अक्षांश ४० ते ध्रुव या भागांत ते ऋण असते. त्यामुळे पहिल्या भागाचे सारखे तापन होत जाईल आणि दुसरा भाग सारखा थंड होत जाईल. वातावरणात अशी परिस्थिती जास्त वेळ टिकू शकत नाही व हवेचे प्रवाह निर्माण होऊन उष्णता धन प्रदेशांकडून ऋण प्रदेशांकडे वाहून नेली जाते.

भेददर्शी तापन नसलेल्या पृथ्वीवर (म्हणजे एकसारखा पृष्ठभाग असलेल्या पृथ्वीवर) पृष्ठभागीय उच्चदाब आणि न्यूनदाब पट्टे आणि वारे आ. २ मध्ये दाखविले आहेत. वारे उच्चदाबाकडून न्यूनदाबाकडे वाहतात. कोरिऑलिस प्रेरणेच्या प्रभावामुळे उत्तर गोलार्धात ते उजवीकडे आणि दक्षिण गोलार्धात ते डावीकडे वळतात. त्यामुळे विषुववृत्त ते अक्षांश ३० उ. या भागात वाऱ्याची दिशा ईशान्य असते आणि विषुववृत्त ते ३० द. अक्षांश या भागात ती आग्नेय असते. या दोन्ही वाऱ्यांना व्यापारी वारे असे संबोधिले जाते. हे वारे नियमितपणे वाहतात आणि त्यामुळे त्यांची शिडांच्या व्यापारी जहाजांस एका भागातून दुसऱ्या भागात जाण्यास बरीच मदत होते. पुरातन काळी व्यापारी जहाजे याप्रमाणे या वाऱ्यांचा उपयोग करीत असत. उत्तर आणि दक्षिण गोलार्धाच्या मध्य अक्षांशांत वाऱ्याची दिशा अनुक्रमे नैर्ऋत्य आणि वायव्य असते. उत्तर ध्रुवीय आणि दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशांवर ती अनुक्रमे ईशान्य आणि आग्नेय असते.  विषुववृत्तावरील न्यूनदाब पट्ट्यावर हवा वर जाते. हवा वर गेल्यावर उच्च वातावरणात ती उत्तरेकडे तसेच दक्षिणेकडे सरकते. अक्षांश ३० च्या अलीकडे हवा थंड झाल्यामुळे अक्षांश ३० जवळ भूपृष्ठावर येते. अक्षांश ३० उ. जवळ भूपृष्ठावर आलेली हवा विषुववृत्ताकडे ईशान्य व्यापारी वारे म्हणून वाहते. तसेच अक्षांश ३० दक्षिणजवळ भूपृष्ठावर आलेली हवा विषुववृत्ताकडे आग्नेय व्यापारी वारे म्हणून वाहते.

अक्षांश ६० उ. च्या जवळील न्यूनदाब प्रदेशावर हवा वाहते व हवा उच्च वातावरणात उत्तरेकडे सरकून उत्तर ध्रुवाजवळ भूपृष्ठावर येते. ही भूपृष्ठावर आलेली हवा उत्तर ध्रुवाकडून अक्षांश ६० उ. कडे ध्रुवीय पूर्व वारा म्हणून वाहते. त्याचप्रमाणे अक्षांश ६० द. च्या जवळील न्यूनदाब प्रदेशावर वाहत जाते आणि हवा उच्च वातावरणात दक्षिणेकडे सरकून दक्षिण ध्रुवाजवळ भूपृष्ठावर येते. ही भूपृष्ठावर आलेली हवा दक्षिण ध्रुवाकडून अक्षांश ६० द. कडे ध्रुवीय पूर्व वारा म्हणून वाहते. अक्षांश ६० उ. जवळच्या न्यूनदाब क्षेत्रावरील वाहतुकीमुळे वर गेलेली हवा उच्च वातावरणात दक्षिणेकडेदेखील वाहते आणि अक्षांश ३० उ. च्या जवळ ती भूपृष्ठावर येते. ही भूपृष्ठावर आलेली हवा अक्षांश ६० उ. कडे नैर्ऋत्य वारे म्हणून वाहते.  त्याचप्रमाणे अक्षांश ६० द. जवळच्या न्यूनदाब क्षेत्रांवरील  वाहण्याने वर गेलेली हवा उच्च वातावरणात उत्तरेकडे वाहते आणि अक्षांश ३० द. च्या जवळ ती भूपृष्ठावर येते. ही भूपृष्ठावर आलेली हवा अक्षांश ६० द. कडे वायव्य वारे म्हणून वाहते. अशा प्रकारे उत्तर गोलार्धात तसेच दक्षिण गोलार्धात उदग्र पातळीत तीन अभिसरण क्षेत्रे आहेत. उष्ण कटिबंधीय, मध्य अक्षांशीय आणि ध्रुवीय भागांतील उदग्र पातळीतील या क्षेत्रांना अनुक्रमे हॅडली, फेरेल आणि ध्रुवीय अभिसरण क्षेत्रे अशी नावे आहेत.

समशीतोष्ण कटिबंधातील वाऱ्यांना साधारणपणे पश्चिमी वारे असे संबोधिले जाते. तसेच उष्ण कटिबंधातील व्यापारी वारे, समशीतोष्ण कटिबंधातील पश्चिमी वारे व ध्रुवीय प्रदेशांतील पूर्व वारे या सर्वांना मिळून कटिबंधीय वारे असे संबोधिले जाते.

उत्तर गोलार्धातील ईशान्य व्यापारी वारे आणि दक्षिण गोलार्धातील आग्नेय व्यापारी वारे विषुववृत्ताजवळ एकमेकांसमोर येतात. ज्या पट्ट्यावर हे व्यापारी वारे एकत्र येतात त्यास आंतरकटिबंधीय अभिसारण क्षेत्रविभाग असे संबोधिले जाते. येथे हवेस गती अगदी कमी असते. त्यामुळे ह्याला विषुववृत्तीय प्रशांत मंडल असेही म्हणतात. हा टप्पा ऋतुमानाप्रमाणे काही प्रमाणात उत्तर-दक्षिण याप्रमाणे सरकतो. सर्वांत उत्तरेस तो वायव्य भारतावर (अक्षांश ३०) जुलैमध्ये असतो.

प्रत्यक्ष पृथ्वीवर पृष्ठभाग एकसारखा नाही. निरनिराळ्या अक्षांशीय पट्ट्यांत जमिनीचे प्रमाण निरनिराळे आहे. त्यामुळे प्रत्यक्ष पृथ्वीपृष्ठावरील वारे व वर दर्शविलेले वारे यांत काही बाबतींत फरक आहे. महत्त्वाचे फरक याप्रमाणे आहेत. जानेवारी महिन्यात (उत्तर गोलार्धातील हिवाळ्यात) प्रत्यक्ष पृथ्वीवर मध्य आशियात (सु. अक्षांश ५० उ.) एक तीव्र अपसारी चक्रवात असतो. त्यामुळे मोठ्या क्षेत्रावरील वारे प्रभावित झालेले असतात. जमिनीपासून होणाऱ्या तीव्र प्रारणोत्सर्जनामुळे याची निर्मिती होते. जुलै महिन्यात (उत्तर गोलार्धातील उन्हाळ्यात) तीव्र सौर प्रारणामुळे दक्षिण आशियातील आणि उत्तर आफ्रिकेतील जमीन बरीच तापते. त्यामुळे कमी दाबाची एक विस्तृत गर्त निर्माण झालेली असते. ही गर्त ईशान्य आफ्रिकेपासून सुरू होऊन इराक, इराण, पाकिस्तान, उत्तर भारत, म्यानमार (ब्रह्मदेश), थायलंड, कंबोडिया आणि व्हिएटनाम ह्या प्रदेशांतून उत्तर फिलिपीन्सपर्यंत पोहोचते. या गर्तेमध्ये पाकिस्तानवर एक न्यूनदाब केंद्र असते. या गर्तेमुळे दक्षिण आशिया व दक्षिण चीन या भागांवर मॉन्सून वारे (समुद्राकडून जमिनीकडे गर्तेच्याभोवती) वाहतात आणि त्यामुळे या भागांवर चांगला पाऊस पडतो. दक्षिण आशियावर (सु. अक्षांश २० उ. च्या दक्षिणेस) नैर्ऋत्य वा पश्चिम मॉन्सून वारे वाहतात. पृथ्वीचा पृष्ठभाग एकसारखा असता, तर ह्या भागावर ईशान्य व्यापारी वारे वाहत राहिले असते. मॉन्सून वाऱ्यांच्या प्रदेशात हिवाळ्यात व उन्हाळ्यात वारे परस्परविरोधी दिशेने वाहतात. हा प्रदेश अक्षांश ३५ उ. ते २५ द. आणि रेखांश ३० प. ते १६५ पू. याप्रमाणे आहे.

आ. मध्ये पृथ्वीच्या वातावरणातील सरासरी जागतिक अक्षांशीय पूर्व-पश्चिम क्षेत्र विभागीय अभिसरण दाखविले आहे. उन्हाळा व हिवाळा या ऋतूंतील निरनिराळ्या अक्षांशांवरील आणि निरनिराळ्या उंचींवरील सरासरी क्षेत्र विभागीय वाऱ्याची गती मी./सेकंद या एककात दाखविली आहे. या आकृतीवरून वातावरणाच्या क्षेत्र विभागीय अभिसरणाबद्दल पुढील गोष्टी स्पष्टपणे दिसून येतात: (अ) भूपृष्ठावर अक्षांश ३० उ. ते ३० द. पूर्व वारे वाहतात, त्यांची गती  सु. २.५ ते ५ मी./सेकंद एवढी असते. वाढत्या उंचीबरोबर गती थोडी वाढते; पण पूर्व वाऱ्याचे क्षेत्र कमी होत जाते. ऋतुमानाप्रमाणे या पूर्व वाऱ्याच्या क्षेत्रात थोडाफार बदल होतो. ध्रुवाच्या जवळील प्रदेशांवर मंद पूर्व वारे सु. २ किमी. उंचीपर्यंत वाहतात. (आ) इतर भूपृष्ठावर पश्चिमी वारे वाहतात. २०० मिलिबारपर्यंत म्हणजे १२ किमी. उंचीपर्यंत गती वाढत जाते आणि त्यानंतर ती कमी होत जाते. हिवाळ्यात अक्षांश ३० च्या आसपास १२ किमी. उंचीवर पश्चिमी झोतवारा आढळतो. त्यात वाऱ्याची गती अधिकतम म्हणजे ४० ते ४५ मी./सेकंद एवढी असते. या अधिकतम वाऱ्याच्या आसपास वाऱ्याचा क्षैतिज ऱ्हास ५ मी./से./१०० किमी. आणि उदग्र ऱ्हास ५ ते १० मी./सेकंद/किमी. याप्रमाणे असतो. झोतवाऱ्याची माहिती वैमानिकास फार उपयुक्त असते. उन्हाळ्यात अधिकतम वाऱ्याची गती सु. अर्धी असते आणि हे वारे थोडेफार ध्रुवाकडे (५० ते १०० ने) सरकलेले असतात.

स्थानिक वारे

खारे (सागरी) व मतलई वारे

जमीन व सागर यांच्या विषम तापमानामुळे दुपारी सु. २ वाजता जमिनीवर तापमान अधिकतम असते आणि समुद्रावर त्या मानाने ते बरेच कमी असते. त्यामुळे ह्या सुमारास जमिनीवर हवेचा दाब बराच कमी असतो; पण त्यामानाने जवळच असलेल्या समुद्रावर तो बराच जास्त असतो. हवा जास्त दाबाच्या क्षेत्राकडून कमी दाबाच्या क्षेत्राकडे वाहते. त्यामुळे समुद्रकिनाऱ्यावरील ठिकाणी दुपारपासून वारा समुद्राकडून जमिनीकडे वाहतो. ह्यास खारा वा सागरी वारा म्हणतात. हा वारा संध्याकाळी आठ वाजेपर्यंत वाहतो. मध्यरात्रीनंतर परिस्थिती यांच्या उलट होते. प्रारणोत्सर्जनामुळे जमीन बरीच थंड होते; पण समुद्र त्यामानाने उबदार असतो. त्यामुळे जमिनीवरील हवेचा दाब सागरावरील हवेच्या दाबापेक्षा जास्त असतो आणि पहाटे व सकाळी वारा जमिनीकडून समुद्राकडे वाहतो. यास मतलई वारा म्हणतात. सागरी व मतलईवारे कमी उंचीपर्यंत असतात. सु. १ किमी. उंचीवर दुपारी व संध्याकाळी वारा जमिनीकडून समुद्राकडे वाहतो आणि पहाटे व सकाळी तो समुद्राकडून जमिनीकडे वाहतो. एखाद्या विस्तृत क्षेत्रावर हवादाब-ऱ्हास जर तीव्र असेल आणि वारा जमिनीकडून समुद्राकडे जोराने वाहत असेल, तर अशा दिवशी दुपारी सागरी वारा निर्माण होणार नाही.

अवरोही आणि आरोही वारे

रात्री प्रारणोत्सर्जनामुळे खोऱ्यांच्या आसपासचे पर्वतांचे उतार थंड होतात व उतारालगतची हवा थंड होते. हवा थंड झाल्यामुळे तिची घनता वाढते. त्याच उंचीवर खोऱ्यातील मोकळ्या वातावरणात हवा तितकी थंड होत नाही. त्यामुळे तिची  घनता कमी असते. याचा परिणाम म्हणजे उतारावरील जास्त घनता असलेली हवा गडगडत खाली खोऱ्यांत येते. रात्री व पहाटे उतारावरून खाली वाहणाऱ्या वाऱ्यांस अवरोही वारे असे संबोधिले जाते. दुपारी व सायं काळी परिस्थिती उलट होते. पर्वतांचे उतार तापून हवेची घनता कमी होते; पण खोऱ्यावरील मोकळ्या वातावरणात त्याच उंचीवर हवेची घनता जास्त असते. त्यामुळे वारा खोऱ्यातून पर्वतांच्या उतारावर चढतो. ह्या वाऱ्यांस आरोही वारे असे म्हणतात. अवरोही आणि आरोही वाऱ्यांस डोंगर वारे व दरी वारे असेही संबोधिले जाते.

जगाच्या निरनिराळ्या भागांतील वैशिष्ट्यपूर्ण वारे: फोन : पर्वतरांगेच्या वातविमुख उतारावरून खाली वाहणारा उष्ण व कोरडा वारा. उदा., आल्प्स पर्वताच्या उत्तरेकडील उतारावरून खाली उतरणारा वारा. खाली उतरताना हा उष्ण  वा कोरडा होत जातो. जर्मनी व यूरोपवर हा दक्षिणेकडून वाहतो.

चिनूक:उत्तर अमेरिकेतील रॉकी पर्वताच्या उतारावरून पूर्वेकडे खाली उतरणारा उष्ण व कोरडा वारा. ह्या वाऱ्यामुळे कधीकधी जमिनीवर जमलेला बर्फ वितळतो.

बोरा: पर्वतावरून खाली उतरणारा एड्रिॲटिक समुद्राच्या पूर्व किनाऱ्यावरील थंड वारा. हिवाळ्यात हा सर्वात तीव्र असतो.

मिस्ट्रल: दक्षिण फ्रान्समध्ये ऱ्होन नदीच्या खोऱ्यातून वायव्येकडून किंवा उत्तरेकडून वाहणारा फार थंड व कोरडा वारा.

लेव्हँटर: जिब्राल्टरच्या सामुद्रधुनीतून पूर्वेकडे वाहणारा वारा. हा जुलै ते ऑक्टोबर आणि मार्च ह्या महिन्यांच आढळतो. याच्या जोडीला बहुधा ढगाळ हवामान असते.

हर्‌माटन :  ईशान्य किंवा पूर्व दिशेकडून वायव्य आफ्रिकेवर वाहणारा कोरडा वा थोडासा थंड वारा. हा वारा बरीच धूळ वाहुन नेतो. नोव्हेंबरच्या अखेरीपासून मार्चच्या मध्यापर्यंत हा वाहतो.

सिरोक्को : दक्षिणेकडून सहारा वाळवंट ओलांडून भूमध्य समुद्राकडे वाहणारा उष्ण वारा.

नॉर्दर: मेक्सिकोच्या आखाताच्या किनाऱ्यावर उत्तरेकडून हिवाळ्यात जोराने वाहणारा थंड वारा.

खामसिन: ईजिप्तवर व तांबड्या समुद्रावर दक्षिणेकडून वाहणारा गरम व शुष्क वारा. वाळवंटातून येताना हा वारा आपल्या बरोबर बारीक वाळू व धूळ वाहून नेतो.

हबूब :  उत्तर व आग्नेय सूदांनवर हा वारा वाहतो. यात बरीच धूळ उधळली जाते, वाऱ्याच्या गतीत तीव्र बदल; तसेच दिशेतही बदल होतो आणि तापमान खाली येते. या वाऱ्यानंतर बऱ्याच वेळा जोरदार वृष्टी व कधीकधी गडगडाटी वादळ होते.

वाऱ्यांचे उपयोग

पवन ऊर्जेचे उपयोग: वाऱ्याची गती बदलत असल्यामुळे, तसेच तो कधीकधी अगदी मंद होत असल्यामुळे त्यापासून प्राप्त होणाऱ्या ऊर्जेत स्थैर्य नसते. त्याशिवाय खनिज तेलाच्या किंमती बऱ्याच कमी असल्यामुळे वाऱ्याची ऊर्जा वापरणे बरेच अडचणीचे आणि खर्चाचे आहे. ह्या कारणांमुळे पवन ऊर्जेचा विशेष उपयोग केला जात नाही; परंतु खनिज इंधने काही काळानंतर संपुष्टातच येणार असल्यामुळे पवन ऊर्जेचा भविष्य काळाच बराच उपयोग केला जाईल. पवन ऊर्जेचा एक मोठा फायदा आहे, तो म्हणजे पवन ऊर्जेच्या वापरामुळे वातावरणात प्रदूषण निर्माण होत नाही. त्याशिवाय पवन ऊर्जा ही न संपणारी आणि स्वस्त ऊर्जा आहे. तिचे मुख्य दोष अस्थिरता आणि अनियमितता हे होत. वाऱ्याच्या ऊर्जेचा उपयोग करणारे कोणतेही यंत्र ५९.३ टक्क्यांपेक्षा जास्त ऊर्जा वाऱ्यापासून प्राप्त करून घेऊ शकत नाही. ही सैद्धांतिक सीमा आहे. प्रत्यक्षातील सीमा यापेक्षा बरीच कमी आहे.

पुरातन कालापासून पवन ऊर्जेचा उपयोग पाणी उपसणे, धान्य दळणे वा बागायती सिंचन या कामांसाठी केला जात असे; पण स्वस्त खनिज इंधने प्राप्त झाल्यापासून पवन ऊर्जेचा उपयोग बराच कमी झाला.

पृथ्वीवर ज्या भागांत वारे जोराने वाहतात त्या भागांत वाऱ्याच्या ऊर्जेचा जास्तीत जास्त उपयोग कसा करता येईल, याकडे सध्या लक्ष केंद्रित झाले आहे. या भागात वीजनिर्मिती फायदेशीर होऊ शकेल. त्याकरिता योग्य पवनचक्क्या निर्माण करण्यात आल्या आहेत. या चक्क्यांद्वारे कमी खर्चात वीज निर्माण करता येईल.

वारा ज्या भागांत जरा मंद अथवा मध्यम गतीचा आहे त्या भागांत वाऱ्याचा उपयोग करण्यासाठी जास्त संवेदनक्षम पवनचक्क्या निर्माण करण्यासंबंधी संशोधन चालू आहे. वीजनिर्मिती सोडून इतर कामांकरिता पवन उर्जेचा उपयोग ह्या भागांत संवेदनक्षम चक्क्यांच्या द्वारे करता येईल.

भारतातील कोणत्या भागात पवन ऊर्जा किती प्रमाणात उपलब्ध आहे हे वाऱ्याच्या निरीक्षण सामग्रीवर आधारित संगणनाद्वारे ए. मणी आणि दि. आ. मुळे यांनी विंड एनर्जी डेटा फॉर इंडिया (१९८३) ह्या पुस्तकात स्पष्टपणे मांडले आहे. ही माहिती पवन उर्जेच्या वापरासाठी प्रकल्प योजणाऱ्या संस्थांना उपयुक्त आहे.

भारतामध्ये गुजरात राज्यात कच्छ परिसरात वारा जोराने वाहत असल्यामुळे तेथे पवन ऊर्जेपासून वीजनिर्मितीचे प्रकल्प सुरू करण्यात आले आहेत.

कोणत्या प्रकारच्या पवनचक्क्या कार्यक्षम आणि उपयुक्त होतील यासंबंधी कर्नाटक राज्यातील बंगलोर शहरातील राष्ट्रीय वैमानिकीय प्रयोगशाळेत संशोधन केले जाते.

वाऱ्याची गती साधारणपणे १० मी. उंचीवर मापली जाते. पवनचक्कीची उंची यापेक्षा बरीच जास्त असते. त्यामुळे चक्कीच्या उंचीवरील वाऱ्याच्या गतीचा अंदाज बांधण्यासाठी पॉवर नियमाचा उपयोग केला जातो.

पवन ऊर्जेचा उपयोग आपण निरनिराळ्या प्रकारांनी करू शकतो. पुरातन कालापासून शिडांच्या नौका सागरावरून हाकारण्यासाठी वाऱ्याच्या ऊर्जेचा उपयोग करण्यात आलेला आहे. अनुकूल ईशान्य व्यापारी वाऱ्यांचा उपयोग पुरातन काली भारताची आफ्रिकेशी असलेली व्यापारी वाहतूक करण्यासाठी होत असे. अनुकूल वाऱ्यांचा उपयोग करून डीझेलची बचत करण्यासाठी आधुनिक मालवाहतुकीच्या डीझेलवर चालणाऱ्या मोठ्या बोटींना शिडांची जोड देण्यास सुरुवात झाली आहे. वारा गतिमान, स्थिर व नियमित असलेल्या भागांत मोठ्या पवनचक्क्या उभारून त्यांचा वीजनिर्मितीकरिता उपयोग केला जात आहे आणि डीझेल किंवा दगडी कोळसा यांची बचत करण्यात येत आहे. अस्थिर व अनियमित वारा असलेल्या भागांत अनुकूल वेळी योग्य पवनचक्कीचा उपयोग करून दळण, लाकडे कापणे, तेल काढणे, ऊस गाळणे, तळ्यातील किंवा विहिरीतील पाणी उपसून सिंचन करणे, पाणी एका ठराविक उंचीवरील मोठ्या टाकीत उपसून साठविणे आणि त्या पाण्यापासून जलविद्युत जनित्र चालवून वीज निर्माण करणे, अनुकूल परिस्थितीत वीज निर्माण करून व तिचा उपयोग करून पाण्यापासून हायड्रोजन व ऑक्सिजन निर्माण करून त्यांचा साठा करणे इ. विविध कामांकरिता करण्यात येतो किंवा येऊ शकतो.

पवनचक्क्यांचे नवनवीन प्रकार निर्माण होत आहेत. उभ्या आसाची पवनचक्की कोणत्याही दिशेने येणाऱ्या वाऱ्यात काम करते. आडव्या आसातील पवनचक्कीतील पात्यांचे चक्र वाऱ्याच्या दिशेत ठेवण्यासाठी चक्राच्या मागच्या बाजूस दोन निमुळत्या पट्ट्यांचे सुकाणू जोडावे लागते. पवनचक्कीच्या निर्मितीमध्ये दोन गोष्टींकडे लक्ष ठेवणे अत्यंत आवश्यक आहे. योग्य सामग्री वापरून पवनचक्कीची किंमत एका विशिष्ट मर्यादेखाली ठेवणे आणि पवनचक्कीची कार्यक्षमता शक्य तेवढी वाढविणे या त्या गोष्टी होत.

इतर उपयोग

साधारणपणे वारा कोणत्या दिशेने आणि गतीने वाहतो ह्या माहितीचा उपयोग घरबांधणी उद्योग आणि विमानतळावरील धावपट्टी बांधणे यांसाठी केला जातो. ह्या माहितीचा उपयोग करून घराची दिशा, घराची दारे व खिडक्या यांची योजना योग्य रीतीने करून घरात वायुवीजन चांगले ठेवण्यास होतो. ज्या दिशेत वारा जास्तीत जास्त वेळा वाहत असतो त्या दिशेत धावपट्टी बांधतात.

घराच्या शीतलीकरणासाठी वाऱ्याचा उपयोग केला जातो. ज्या भागात कोरडा व गरम वारा वाहतो त्या भागात घरांतील दारे व खिडक्या यांना वाळ्याचे पडदे लावून पडद्यावर पाणी शिंपडण्याची व्यवस्था केली जाते. ओल्या पडद्यातून बाहेरचा कोरडा व गरम वारा आत आला म्हणजे बाष्पीभवनाच्या क्रियेमुळे तो थंड होतो. त्यामुळे उन्हाळ्यात आल्हाददायक वाटते.

वाऱ्याचे परिणाम

चक्री वादळात वाऱ्याची गती तीव्र (४०-१०० नॉट) असते. अतितीव्र चक्री वादळात ती १५० नॉटच्या पलीकडेही पोहोचते. अशा तीव्र व अतितीव्र वाऱ्यामुळे समुद्रावर तसेच समुद्रकिनाऱ्याजवळील प्रदेशांत जीविताची आणि मालमत्तेची प्रचंड हानी होते.

वाऱ्यामुळे जमिनीची धूप होते. वारा जर गतिमान असेल, तर वाऱ्याबरोबर बरीच धूळ व तरंगणारे इतर घटक वाहून शेतीच्या क्षेत्रावर येऊन पडतात. ते टाळण्यासाठी शेतीच्या क्षेत्राच्या आसपास झाडे लावून वाऱ्याची गती कमी करण्यात येते.

वातावरणात वाऱ्यामुळे जेव्हा बरीच धूळ उधळली जाते तेव्हा दृश्यमानता बरीच कमी होते. त्यामुळे विमानतळावर उतरणाऱ्या वा विमानतळावरून उड्डाण करणाऱ्या विमानांना अडचण निर्माण होते. विरुद्ध दिशेने वाहणाऱ्या वाऱ्यांचा वेग बराच असेल, तर जहाज व विमान यांतील इंधनाचा खप जास्त होतो.

कारखान्यांच्या धुराड्यातून बाहेर पडणारे दूषित वायू व दूषित पदार्थ वाऱ्यामुळे इतस्ततः पसरून कधीकधी कारखान्यापासून बऱ्याच दूर अम्लीय पाऊस पडतो आणि पिकांची नासाडी होते. त्यामुळे दोन राष्ट्रांत संघर्ष निर्माण होतात. वाऱ्यामुळे ढग व पाऊस एका भागातून दुसऱ्या भागात वाहून नेले जातात.

ज्वालामुखीचा उद्रेक झाला म्हणजे माती व राख यांचे बारीक आणि अतिबारीक कण वातावरणात बरेच उंच फेकले जातात. वातावरणात ते वाऱ्यांमुळे इतस्ततः पसरतात. ज्या भागावर ह्या कणांचा ढग निर्माण होतो त्या भागात सौर प्रारणाचे प्रमाण बरेच कमी होते. पृथ्वीपासून उत्सर्जित होणाऱ्या दीर्घतरंग प्रारणावरही या कणांमुळे परिणाम होतो. या कणांचे वातावरणातील विखुरणे वाऱ्याच्या अभिसरणावर अवलंबून असते. लहान कण काही वर्षे वातावरणात टिकून राहतात.

वाऱ्याच्या गतीबरोबर बाष्पीभवनाची गती वाढते. ज्या भागांत वारे जोराने वाहतात व पाण्याचे साठे मर्यादित असतात, त्या भागांत एखाद्या योग्य रसायनाचा थर तळ्यातील पाण्याच्या पृष्ठावर टाकून बाष्पीभवनाचा वेग कमी करण्यात येतो.

वारे उष्णतेच्या व थंडीच्या लाटा निर्माण करतात. त्याचप्रमाणे जलाशयावर लाटा निर्माण करतात.

विमाने, रॉकेटे व क्षेपणास्त्रे यांच्यावर वाऱ्याच्या ऊर्जेचा प्रभाव पडून ती ठरविलेल्या मार्गापासून विचलित होतात. त्यामुळे निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यांचे अचूक मापन करून वाऱ्याचा विमान, रॉकेट व क्षेपणास्त्र यांवर कसा व किती परिणाम होईल याचा अंदाज बांधून मार्गात कसा व किती बदल करणे आवश्यक आहे,हे संगणकाच्या साहाय्याने ठरविले जाते. विमान, रॉकेट व क्षेपणास्त्र यांचे उद्देश साध्य करून घेण्यासाठी त्यांच्या मार्गात योग्य बदल केले जातात.

वाऱ्यावर अडथळ्यांमुळे होणारे परिणाम : शहरातील उंच इमारतींमुळे वाऱ्यावर बराच परिणाम होतो. साधारणपणे पृथ्वीपृष्ठापासून ३० ते ४० मी. उंचीपर्यंत आढळणारे वातावरणातील आवर्त उंच इमारतींमुळे ५०० मी. किंवा त्यापेक्षाही अधिक उंचीपर्यंत पोहोचतात. त्यामुळे मोकळ्या व सपाट क्षेत्रावरील वाऱ्यापेक्षा शहरातील वारा जास्त संक्षुब्ध (ज्याच्या स्थानिक गती व दाब उत्स्फूर्तपणे अनियमितपणे बदलतात असा) असतो. अडथळ्यांमुळे वाऱ्याची दिशा व गती यांत बरीच अस्थिरता असते. शहरातील चिंचोळ्या मार्गतूने वारा जास्त गतीने वाहतो.

वाऱ्याच्या मार्गात जर पर्वत येत असेल, तर वाऱ्यावर पर्वताचा परिणाम होतो. वातावरण जर स्थिर असेल, तर वारा पर्वतावर चढण्याऐवजी पर्वताला समांतर वाहतो आणि त्यामुळे वाऱ्याच्या दिशेत बदल होतो.  वारा जर पर्वतरांगेला लंब दिशेत असेल आणि गतिमान असेल, तर काही प्रमाणात वारा पर्वतावर चढतो. पर्वताच्या शिखराजवळ वाऱ्यात तरंग निर्माण होऊन वारा संक्षुब्ध होतो.  या तरंगांची उंची वाऱ्याच्या गतीबरोबर वाढते. त्यामुळे विमानवाहतुकीस धोका पोहोचतो. मार्गात पर्वत येण्याच्या आधीच वैमानिक जास्त उंचीवर जाऊन हा धोका टाळतो.  वातावरण जर अस्थिर असेल, तर वारा बहुतांशी पर्वतावर चढतो आणि हवेतील बाष्पाचे संद्रवण (द्रवात रूपांतर) झाले म्हणजे हवा अस्थिर होऊन पर्वताचा माथा चढून जातो. वातावरणाच्या अस्थिरतेमुळे पर्वतमाथ्यावर निर्माण होणारे तरंग जास्त उंचीपर्यंत पोहोचतात. वारा वर चढताना वातावरणात ढग निर्माण होऊन पर्वताच्या वाताभिमुख भागांवर पाऊस पडतो. पर्वताकडे वाहणाऱ्या वाऱ्यात आर्द्रता बरीच असल्यास जोरदार वृष्टी होते.

संदर्भ : 1. Byers, H. R. General  Meteorology, New York, 1974.

2. Critchfield, H. J. General Climatology, New Delhi, 1987.

3. Golding, E. W. The Generation of Electricity by Wind Power, London, 1977.

4. Hidy, G. H. The Winds: The Origin and Behaviour of  Atmospheric Motion, Princeton, 1967.

5. Mani, A.; Mooley, D. A. Wind Energy Data for India, New Delhi, 1983.

6. Petterson, S. Introduction to Meteorology, New York, 1969.

7. Putnam, P. C. Power from Wind, New York, 1976.

लेखक: मो. ना. गोखले;  य. रा. नेने;  दि. आ. मुळे

माहिती स्रोत: मराठी विश्वकोश