+ Pokaż spis treści

Globalna cyrkulacja atmosfery, wiatry stałe i sezonowe

Cyrkulacja globalna


Nierównomierne nagrzanie poszczególnych fragmentów powierzchni Ziemi powoduje ruchy mas powietrza.

Powietrze nagrzewa się dzięki oddaniu mu ciepła przez ogrzaną promieniami słonecznymi powierzchnię Ziemi. Zatem dolne warstwy troposfery są mocniej nagrzane niż jej górne warstwy. Ziemia wypromieniowuje tyle ciepła ile pochłonęła. Im bardziej nagrzane są przyziemne warstwy troposfery tym szybciej ciepłe powietrze staje się lżejsze, a tym samym i rzadsze. Zatem ciśnienie wytwarzane przez słup powietrza nad tymi obszarami staje się niższe.

Najsilniej nagrzewany jest obszar okołorównikowy. Gorące powietrze tej strefy unosi się ku górze i odpływa górą ku zwrotnikom. W rejonie okołorównikowym tworzy się pas niskiego ciśnienia (niż baryczny).

Powietrze przemieszczające się znad równika ku zwrotnikom, w szerokościach między 250 a 350 ulega zagęszczeniu w wyniku zmniejszania się obwodu równoleżników. Masy powietrza ochładzają się i przemieszczają w dolne partie troposfery. Prowadzi to do powstawania w tych rejonach obszarów wysokich ciśnień (strefa wyżów podzwrotnikowych). Różnica ciśnień między strefą dwóch wyżów barycznych podzwrotnikowych a niżem okołorównikowym, wywołuje silny ruch powietrza w kierunku równika. Są to wiatry stałe i noszą nazwę pasatów.

W skutek działania siły Coriolisa kierunek tych wiatrów zmienia się na północno-wschodni na półkuli północnej oraz południowo-wschodni na półkuli południowej.

Od strefy wyżów podzwrotnikowych ciepłe masy powietrza przemieszczają się nie tylko w kierunku równika ale również w kierunku biegunów (w stronę wyższych szerokości geograficznych).

Kolejne obszary niskiego ciśnienia powstają pomiędzy wyżami podzwrotnikowymi i okołobiegunowymi (strefa niżów umiarkowanych szerokości geograficznych). Do tej strefy napływają ciepłe masy powietrza z wyżów podzwrotnikowych i zimne z wyżów okołobiegunowych. Zatem w szerokościach geograficznych ok. 600 spotykają się masy ciepłego i zimnego powietrza. Tworzą się tu często fronty atmosferyczne. Dla tych szerokości wiatry mają kierunek zmienny.

W okolicach okołobiegunowych zachodzi zjawisko osiadania mas powietrza z wyższych warstw troposfery powodując powstawanie wyżów barycznych (strefa wyżów okołobiegunowych), od których powietrze odpływa w kierunku niższych szerokości geograficznych. Działanie siły Coriolisa powoduje, że na obu półkulach wiatry mają kierunek wschodni.

Globalną cyrkulację powietrza na kuli ziemskiej zakłócają czynniki lokalne wywołane przede wszystkim różnicami ciśnień między obszarami lądowymi i morskimi w poszczególnych porach roku (cyrkulacja lokalna w skali roczne) lub w poszczególnych częściach doby (cyrkulacja lokalna w skali dobowej).


Wiatry

 

Różnice ciśnienia powodują poziomy ruch powietrza w niższej warstwie troposfery, od ciśnienia wyższego do niższego, czyli od wyżu barycznego do niżu barycznego. Ruch ten nazywamy wiatrem. Poziome ruchy powietrza w górnej warstwie troposfery i dolnej stratosfery określa się mianem prądów. Im większa jest różnica ciśnienia tym większa jest prędkość wiatru. Różnice ciśnienia z czasem się wyrównują - niże wypełniają się, wyże słabną. W rozkładzie układów atmosferycznych na Ziemi możemy obserwować pewną strefowość. Obszary niskiego ciśnienia zajmują strefę równikową i umiarkowaną, a wysokiego - zwrotnikową i podbiegunową. Ich rozkład jest zależny od tępa krążenia powietrza oraz od ukształtowania terenu.

Ruch obiegowy Ziemi  sprawia, że poszczególne części globu otrzymują różne dawki słonecznego promieniowania w ciągu roku. Ruch obrotowy  wpływa na to zróżnicowanie w rytmie dobowym.

W strefie okołorównikowego górowania Słońca w zenicie nagrzane powietrze ulega rozszerzeniu i jako lżejsze unosi się do góry. Powstaje pas niskiego ciśnienia. Ponieważ brak tu poziomego ruchu powietrza, pas ten nazywamy równikowym pasem ciszy. Zawarta we wznoszącym się powietrzu para wodna ulega kondensacji, co doprowadza do powstania zenitalnych deszczy. Prądy wznoszące występują nad równikiem niemal stale, ale najsilniej zaznaczają się w okresie zenitalnego górowania Słońca w marcu i we wrześniu. W czerwcu pas ciszy przesuwa się w stronę Zwrotnika Raka, a w grudniu wędruje ku Zwrotnikowi Koziorożca. Ochłodzone powietrze na wysokości kilkunastu kilometrów nad powierzchnią gruntu przestaje się unosić i przemieszcza się w stronę biegunów. 

Powstające w górnej troposferze powietrzne prądy nazywamy antypasatami

Cząsteczki powietrza nad równikiem mają taką samą prędkość jak poruszająca się Ziemia. W wyższych szerokościach geograficznych wyprzedzają one poruszającą się Ziemię, gdyż jej obwód jest tam mniejszy. Na półkuli północnej poruszające się powietrze skręca w prawo, na południowej - w lewo. W okolicach zwrotnikowych odchylenie mas powietrza jest tak duże, że powietrze zaczyna zagęszczać się i zstępować ku dołowi. Opadanie stłoczonego powietrza w obszarach zwrotnikowych powoduje wzrost ciśnienia. Wytwarzają się pasy wysokiego ciśnienia zwane zwrotnikowymi pasami ciszy. Różnica ciśnień pomiędzy wyżami, a równikowym pasem ciszy powoduje przepływ powietrza ku równikowi. Wieją tu stałe wiatry zwane pasatami. Przyziemny prąd powietrza, podobnie jak prąd górny, ulega odchyleniu, na półkuli południowej w lewo, na północnej w prawo. Dzieje się tak na skutek opóźnienia przesuwających się do równika cząstek, związanego ze zwiększeniem obwodu Ziemi na równiku i prędkością ruchu cząstek odpowiadającą prędkości na zwrotnikach.

W umiarkowanych szerokościach geograficznych występują obszary niskiego ciśnienia, ku którym kieruje się część powietrza ze zwrotnikowych wyżów. Na półkuli południowej skręca ono w prawo, na południowej - w lewo. W umiarkowanych szerokościach geograficznych powstaje strefa wiatrów zachodnich. Wiatry te są szczególnie silne na półkuli południowej, gdyż nie są hamowane barierami lądów. Żeglarze, szerokości w których one występują, nazywają ryczącymi czterdziestkami i wyjącymi pięćdziesiątkami
Powietrze z górnych warstw troposfery zstępuje ku powierzchni Ziemi także w okolicach biegunów. W okresie lata za kołami podbiegunowymi tworzą się baryczne wyże. Wiejące od nich, w stronę równika, wiatry skręcają na półkuli północnej w prawo, a na południowej w lewo. Na półkuli północnej dominują tu wiatry wschodnie i północno-wschodnie, na południowej - wschodnie i południowo-wschodnie

W strefie umiarkowanej, w pobliżu kół podbiegunowych, następuje kontakt zimnego powietrza, niesionego wiatrami wschodnimi od biegunów, z cieplejszym powietrzem wiatrów zachodnich. Powstają niżowe zawirowania powoli przesuwające się na wschód. Jest to strefa wędrownych niżów, gdzie wiatry często zmieniają kierunek.