Lorsqu'on suit sur une verticale donnée et à un instant fixé, du sommet à la base de la couche d'Ekman, l'évolution spatiale de la direction et de la vitesse du vent symbolisées par une flèche ou vecteur ayant pour origine le pied A de la verticale, on constate que la pointe de la flèche tend à décrire un arc de spirale rentrante dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour l'hémisphère Nord, dans le sens opposé pour l'hémisphère Sud : cette observation est certes à nuancer (d'autres critères entrent en jeu, en particulier la répartition verticale de la température), mais elle montre bien que l'influence du frottement prend de plus en plus le pas sur celle de la rotation de la Terre autour de l'axe des pôles — matérialisée par la force de Coriolis — à mesure que l'on perd de l'altitude en quittant les limites de l'atmosphère libre où souffle un vent très proche du vent géostrophique ; cette augmentation relative de l'influence du frottement se traduit par une déviation progressive de la direction du vent (vers la gauche dans l'hémisphère Nord, vers la droite dans l'hémisphère Sud) et par une décroissance également progressive de sa vitesse.
La couche de surface
Dans la couche de surface, l'influence de la force de Coriolis devient négligeable et la direction du vent demeure sensiblement constante, ce qui n'est pas le cas de sa vitesse : celle-ci, à un instant donné, présente un profil dépendant là encore de la stratification thermique, mais qui va toujours croissant d'une valeur nulle à la valeur acquise à la base de la couche d'Ekman lorsqu'on s'élève depuis la surface terrestre suivant la verticale de A ; cette croissance, très rapide dans les premiers mètres, devient ensuite beaucoup moins intense. En réalité, si l'on se place à plus petite échelle, on peut distinguer à la base de la couche de surface une sous-couche rugueuse , d'épaisseur infime au-dessus de l'océan — moins de 1 mm — , mais capable d'atteindre sur certaines natures de sol plusieurs décimètres ou même plusieurs mètres, en particulier dans les zones urbaines ; cette sous-couche se caractérise principalement par une forte turbulence, aussi bien dynamique que thermique.
On voit ainsi pourquoi il est nécessaire de placer les anémomètres sur des mâts de 10 m de hauteur et dans des lieux bien dégagés pour mesurer la vitesse du vent près du sol, qui est en fait la vitesse moyenne du vent dans la couche de surface ; de même peut-on remarquer que les rotors des éoliennes doivent être placés le plus haut possible au-dessus du sol, puisque l'énergie que produisent ces dernières est à peu près proportionnelle au cube de la vitesse du vent, laquelle, dans la couche limite planétaire, est à chaque instant toujours croissante avec la hauteur.