Ogólna cyrkulacja atmosfery

Ogólna cyrkulacja atmosfery

Pod tym pojęciem będziemy rozumieć przepływy w skali globalnej spowodowane nierównomiernym dopływem promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi w skali globu (najwięcej na równiku, najmniej na biegunach) oraz ruchem obrotowym naszej planety. Skutkiem ogólnej cyrkulacji atmosfery jest transport ciepła od równika w kierunku biegunów.

Charakterystyczny dla ogólnej cyrkulacji atmosfery jest równoleżnikowy układ stref wiatrów, zwanych komórkami cyrkulacyjnymi, symetryczny względem płaszczyzny równika. Podobne układy komórek cyrkulacyjnych obserwuje się na niektórych planetach posiadających atmosferę, np. na Jowiszu.

Poczynając od równika ku biegunom możemy wyróżnić: równikową strefę zbieżności, strefę pasatów, oraz okołozwrotnikową strefę podwyższonego ciśnienia („Końskie Szerokości”). Te trzy strefy tworzą razem pierwszą komórkę cyrkulacyjną, tzw. komórkę Hadleya. W równikowej strefie zbieżności ogrzane i wilgotne powietrze unosi się w górę do tropopauzy.

W efekcie powstaje pas zachmurzenia konwekcyjnego otaczający cały glob. Dalej powietrze wędruje w górnych warstwach tropopauzy w kierunku biegunów i opada w niższe warstwy atmosfery w okołozwrotnikowej strefie podwyższonego ciśnienia. Z okolic zwrotnika masy powietrza wracają dołem do równikowej strefy zbieżności w postaci wiatrów zwanych pasatami. Na skutek ruchu obrotowego Ziemi wiatry te nie wieją wzdłuż południków, ale mają dużą składową równoleżnikową (ze wschodu na zachód). Stąd pasat na półkuli północnej nazywa się pasatem północno-wschodnim, a na półkuli południowej pasatem południowo-wschodnim. Efektem cyrkulacji w komórce Hadleya jest transport ciepła z okolicy równika w okolice zwrotników.

Kolejna komórka cyrkulacyjna zwana jest komórką Ferrela. W komórce tej odbywa się dalszy transport ciepła w kierunku biegunów. Charakter tego transportu jest inny niż w komórce Hadleya. Zamiast przepływu uporządkowanego w płaszczyźnie pionowej (górą ciepłe powietrze w kierunku biegunów, dołem chłodniejsze w kierunku równika), powstają zawirowania o rozmiarach rzędu tysiąca kilometrów transportujące ciepłe masy powietrza w wyższe szerokości geograficzne, a chłodne w niższe. Te rozwijające się i zanikające zawirowania to niże i wyże kształtujące pogodę w średnich szerokościach geograficznych. Wiatry w tych rejonach wieją średnio z zachodu na wschód i stąd nazwa strefa wiatrów zachodnich.

Ostatnia, najbliższa biegunów komórka cyrkulacyjna charakteryzuje się ruchami zstępującymi w strefie biegunowej i związaną z nimi biegunową strefą podwyższonego ciśnienia. Podobnie jak w obszarze pasatów wieją tam najczęściej wiatry wschodnie (północno-wschodnie na półkuli północnej i południowo wschodnie na półkuli południowej).

Nierównomierny rozkład lądów i mórz, rzeźba terenu oraz zmienność dopływu promieniowania słonecznego związana z porami roku powodują znaczne odchylenia od zaprezentowanego wyżej, uśrednionego po czasie i długości geograficznej obrazu ogólnej cyrkulacji atmosfery. Przykładem takiego odchylenia jest monsun — wiatr na Oceanie Indyjskim i Zachodnim Pacyfiku zmieniający kierunek ze zmianą pór roku.

Cyrkulacja atmosfery jest także ściśle sprzężona z cyrkulacją oceanów. Zmiany tej ostatniej mogą istotnie wpływać na ruchy mas powietrza w atmosferze. Przykładem takiego sprzężenia jest zjawisko El Niño — prąd morski pojawiający się okresowo u wybrzeży Ekwadoru kojarzony jest z anomaliami pogody obejmującymi przynajmniej cały obszar Pacyfiku.

Szymon Malinowski

Atmosfera ziemska, schemat ogólnej cyrkulacji

Cyrkulacja cyklonalna powietrza, schemat, wraz z towarzyszącym mu układem frontów atmosferycznych. Liniami zamkniętymi w kolorze czarnym oznaczono izobary. Strzałki czerwone i niebieskie ilustrują kierunki przemieszczania się frontów: ciepłego (czerwona linia z półkolami) i chłodnego (niebieska linia z trójkątami) oraz okluzji (linia fioletowa z trójkątami i półkolami). Ciemne strzałki pokazują kierunek wiatru przy powierzchni ziemi. Schematycznie kolorem żółtym zaznaczono obszar zachmurzenia. Rejon, gdzie przy powierzchni ziemi zalega ciepłe powietrze zaznaczono kolorem brązowym. Obszar powietrza chłodnego zaznaczono kolorem niebieskim.

Wyż