Powietrze nad powierzchnią Ziemi jest w nieustannym ruchu, co spowodowane jest różnicą nagrzewania się kontynentów i oceanów, siłą Coriolisa oraz siłą odśrodkową, a także kątem padania promieni słonecznych.

Na Ziemi wyróżnia się trzy główne komórki cyrkulacyjne: Hadleya, Ferrela i polarną, które wykształciły się pomiędzy strefami stałego ciśnienia. W obrębie tych komórek wyróżnia się wiatry stałe wiejące w danych regionach, które napędza globalna cyrkulacja atmosfery.

R10ewz36v2ci9

Schemat przedstawia kulę ziemską z zaznaczonymi: równikową strefą ciszy i czterema równoleżnikami – dwoma w stronę północną i dwoma w stronę południową; południkiem zero oznaczonym pionową linią przerywaną i czterema południkami – dwoma w stronę wschodnią i dwoma w stronę zachodnią. Kierunki cyrkulacji oznaczono granatowymi strzałkami. Pomiędzy równoleżnikami oznaczone są: tuż na równoleżnikiem – pasaty południowo-wschodnie z strzałkami w kierunku południowo-wschodnim, wyżej – stałe wiatry zachodnie wiejące w kierunku zachodnim. Nad stałymi wiatrami zachodnimi od góry znajdują się strzałki skierowane w stronę południowo-wschodnią. Pod równoleżnikiem znajdują się: pasaty południowo-wschodnie skierowane w stronę południowo-wschodnią, stałe wiatry zachodnie wiejące w kierunku zachodnim. Pod stałymi wiatrami zachodnimi znajdują się strzałki skierowane w kierunku północno-wschodnim. Na ilustracji delikatnie zarysowane są kontury kontynentów. Przy krawędzi kuli wzdłuż jej całego obwodu widocznych jest dwanaście zamkniętych cykli zbudowanych ze strzałek łączących się ze sobą. Po prawej stronie ilustracji, na wschodniej części kuli oznaczono 6 komórek. W kierunku od północy na południe są to: Komórka polarna, Komórka Ferrela, dwie Komórki Hadleya znajdujące się na nad i pod równikową strefą ciszy, następnie – Komórka Ferrela i Komórka polarna. Po prawej stronie kuli oznaczono Front polarny umieszczony pomiędzy biegunem północnym a równikiem oraz Front polarny umieszczony pomiędzy biegunem południowym a równikiem.

RiL3BWasnxbbm

Schemat przedstawia ogólną cyrkulację atmosfery. Na ilustracji widoczna jest kula ziemską z wodami zaznaczonymi kolorem ciemnoniebieskim i lądami w kolorze zielonym. Na kuli zaznaczone są od góry za pomocą przerywanych kresek: biegun północny, front polarny, zwrotnik Raka, równik oznaczony dodatkowo jako równikowy pas ciszy, zwrotnik Koziorożca, front polarny i biegun południowy. Pomiędzy nimi za pomocą granatowych strzałek oznaczone są różne wiatry. Kierunek strzałek odpowiada nazwom wiatrów, które umieszczono po prawej stronie ilustracji. Są to: wiatry wschodnie znajdujące się między biegunem północnym a frontem polarnym; wiatry zachodnie znajdujące się między frontem polarnym a zwrotnikiem Raka, pasat północno-wschodni znajdujący się między zwrotnikiem Raka a równikiem, pasat południowo-wschodni pomiędzy równikiem a zwrotnikiem Koziorożca, wiatry zachodnie między zwrotnikiem Koziorożca z frontem polarnym i wiatry wschodnie między frontem polarnym a biegunem południowym. Po prawej stronie na ilustracji, umieszczono następujące po sobie naprzemiennie litery W i N oznaczające kierunki świata, w które wieją wiatry. Po prawej stronie, przy krawędzi kuli oznaczonych jest sześć cyrkulacji. Są to niebieskie strzałki zamknięte w cykle. Na wysokości równika dwa z nich podpisano – są to pasaty.

Komórka Hadleya

W komórce cyrkulacyjnej Hadleya odbywa się ruch powietrza pomiędzy równikiem a zwrotnikami, co spowodowane jest silnym nagrzewaniem podłoża i różnicą ciśnienia atmosferycznego pomiędzy równikiem a zwrotnikami. W komórce Hadleya wyróżnia się: antypasaty oraz pasaty.

Antypasaty

W obrębie równika powierzchnia terenu intensywnie się nagrzewa. Nagrzane powietrze unosi się konwekcyjnie, a nacisk słupa powietrza maleje, tworząc okołorównikowy niż baryczny. Powietrze wznosi się aż do górnej granicy troposfery, gdzie ochładza się adiabatycznie.

W górnej troposferze nagrzane powietrze wędruje w kierunku zwrotników – następnie w wyniku zagęszczenia się (ze względu na zmniejszający się obwód Ziemi i mniejszą grubość troposfery) opada, ogrzewając się, gdzie powstaje strefa wyżowa (zwrotnikowy pas wysokiego ciśnienia).

Pasaty

Pasaty są ciepłymi i suchymi wiatrami stałymi, powstającymi w wyniku różnicy ciśnienia pomiędzy równikiem a zwrotnikami. Na kierunek pasatów wpływa oddziaływanie siły Coriolisa, dlatego na półkuli północnej wieją one z kierunku północno‑wschodniego, a na półkuli południowej – z kierunku południowo‑wschodniego.

Pasaty zbiegają się w okolicach równika w tzw. międzyzwrotnikowej strefie zbieżności. W ciągu roku miejsce to zmienia swoje położenie, przesuwając się na południe lub północ wraz ze zmianą kąta padania promieni słonecznych.

Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji

Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji (ITCZ) jest miejscem, w którym występuje zbieżność pasatów. ITCZ znana jest również jako strefa ciszy ze względu na monotonną, bezwietrzną pogodę. Strefa ta występuje między 3° a 10°N szerokości geograficznej. Jej położenie jest zmienne w ciągu roku oraz uzależnione od pory roku i szerokości geograficznej górowania Słońca w zenicie. Często ITCZ jest utożsamiane z równikiem termicznymrównik termicznyrównikiem termicznym. Międzyzwrotnikowa strefa konwergencji na zdjęciach satelitarnych widoczna jest w postaci pasa chmur, które otaczają kulę ziemską. Z uwagi na to, że pojemność cieplna oceanów jest większa niż lądów, zmiana położenia ITCZ jest bardziej widoczna na obszarze kontynentów niż nad oceanem.

RZcAZzkP6WSiL

Zdjęcie ukazuje fragment kuli ziemskiej. Na Pacyfiku na wysokości Ameryki Środkowej chmury układają się w postaci poziomego pasa.

Rk5VM4sovV5sY

Mapa świata przedstawia zmiany w międzyzwrotnikowej w strefie konwergencji. Kontynenty na ilustracji są w kolorze szarym, natomiast morza i oceany w kolorze białym. Przez mapę biegną dwie nieregularne, grube linie. Pierwsza, czerwona linia podpisana July ITCZ biegnie poprzez południowe obszary Ameryki Północnej, północną część Ameryki Południowej, środkową część Afryki aż po południową część Azji. Niebieska linia podpisana jako January ITCZ ciągnie się przez środkową część Ameryki Południowej, środkową część Afryki i Madagaskar oraz przez wyspy znajdujące się ponad kontynentem australijskim.

Skutkami przesuwania się ITCZ są:

• występowanie pory suchej i deszczowej w strefie równikowej,

• cyrkulacja monsunowa i występowanie cyklonów tropikalnych,

• upalne i suche lata oraz deszczowe zimy w rejonie basenu Morza Śródziemnego.

Komórka Ferrela

W komórce Ferrela cyrkulacja powietrza napędzana jest przez różnicę ciśnienia atmosferycznego między wyżami zwrotnikowymi a ośrodkami niskiego ciśnienia w strefie umiarkowanej. W tej strefie ciepłe powietrze znad zwrotników transportowane jest do wyższych szerokości geograficznych.

Wiatry zachodnie

Od pasa wyżów zwrotnikowych powietrze odpływa w stronę niżów umiarkowanych szerokości geograficznych. Są to wiatry zachodnie, dlatego że są modyfikowane przez siłę Coriolisa. Pomiędzy równoleżnikami 40°S a 50°S na obszarach wód oceanicznych występują silne wiatry zachodnie, powodujące ogromne sztormy.

Komórka polarna

W komórce polarnej następuje cyrkulacja związana z występowaniem obszarów wysokiego ciśnienia w pobliżu biegunów Ziemi, w wyniku czego chłodne powietrze transportowane jest do niżów w strefie umiarkowanej.

Wiatry wschodnie

Zimne i ciężkie masy powietrza na biegunach osiadają, tworząc obszary wysokiego ciśnienia. Od biegunów powietrze przemieszcza się w stronę niżów strefy umiarkowanej, tworząc w ten sposób zimne wiatry wschodnie, których kierunek jest skutkiem oddziaływania siły Coriolisa.

Słownik