![]() |
|
| 4.2. Czynniki cyrkulacyjne - ogólna cyrkulacja atmosfery i jej regionalne aspekty | ||
|
Ogólna cyrkulacja atmosfery to charakterystyczny dla kuli ziemskiej układ krążenia powietrza w troposferze rozpatrywany w skali planetarnej. Posiada ona dwie przyczyny: nierównomierny dopływ energii promieniowania słonecznego na różnych szerokościach geograficznych oraz ruch obrotowy Ziemi wokół własnej osi.
W skali całego roku najwięcej energii słonecznej dociera w okolice równika. W efekcie powietrze ogrzewa się tam najbardziej, jest rozrzedone, lekkie i unosi się. Po dotarciu do górnej granicy troposfery odpływa na północ i południe. Jest to tzw. międzyzwrotnikowa strefa (bruzda) niskiego ciśnienia.
Z kolei najmniej energii słonecznej otrzymują okolice biegunów i zachodzi tam sytuacja odwrotna jak na równiku. Powietrze jest chłodne, ciężkie i opada. Gdyby założyć, że nie zachodziłby ruch obrotowy Ziemi, sytuacja byłaby stosunkowo prosta. Wytworzyłaby się cyrkulacja równik-biegun-równik. Górnymi warstwami troposfery powietrze płynęłoby w kierunku biegunów, po dotarciu do których opadałoby i w przy powierzchni Ziemi odpływałoby z powrotem w kierunku równika. Jednak sytuację komplikuje właśnie ruch obrotowy kuli ziemskiej, którego skutkiem jest oddziaływanie tzw. siły Coriolisa. Sprawia ona, że przemieszczające się od równika ku biegunom górne prądy powietrza odchylają się od kierunku ruchu na półkuli północnej w prawo (w kierunku północno-wschodnim), a na półkuli południowej w lewo (na południowy-wschód). Działanie siły Coriolisa jest w miarę oddalania się od równika (zwiększania szerokości geograficznej) coraz silniejsze. Wreszcie około 30-35°N i S zanika zupełnie składowa południkowa wiatrów w górnej troposferze i przyjmują one kierunek równoleżnikowy stając się wiatrami zachodnimi. W tej strefie następuje stłoczenie powietrza, co powoduje, że zaczyna ono opadać (prądy zstępujące). W ten sposób na obydwu półkulach powstają zwrotnikowe strefy wysokiego ciśnienia uwarunkowane przyczynami dynamicznymi. Następnie część powietrza odpływa dołem ku równikowi, a część w stronę biegunów. Przemieszczające się dołem ku równikowi prądy powietrzne zmieniają pod wpływem siły Coriolisa kierunek odchylając się bardziej na zachód. Wiatry te, wiejące w strefie międzyzwrotnikowej i szczególnie stałe nad otwartymi oceanami, nazywami pasatami. Mają one kierunek NE i ENE na półkuli północnej oraz SE i ESE na półkuli południowej (rys. 4.2.1.). Masy powietrza zbliżając się do równika poruszają się coraz wolniej, nabierają wilgoci od podłoża, siła Coriolisa działa słabiej i ruchy pionowe (wznoszące) zaczynają przeważać nad poziomymi. W ten sposób miedzyzwrotnikowy układ cyrkulacyjny zamyka się i nosi nazwę komórki Hadleya.
Istotne znaczenie w krążeniu powietrza w komórce cyrkulacyjnej Hadleya mają przemiany termiczno-wilgotnościowe powietrza w strefie wznoszenia nad równikiem i opadania nad zwrotnikami. Strefę równikową w odniesieniu do ogólnej cyrkulacji atmosfery nazywa się równikowym pasem zbieżności lub równikową strefą ciszy. Cyrkulację w komórce Hadleya można określić również jako cyrkulację pasatową. Dzięki niej wytworzył się charakterystyczny układ stref klimatyczno-roślinnych między zwrotnikami. Przemieszczając się od nich w kierunku równika można spotkać obszary coraz wilgotniejsze i tym samym coraz bogatsze w roślinność - od pustyń gorących, przez półpustynie, sawanny aż po równikową dżunglę tropikalną. Najlepiej strefowość ta jest wykształcona w Afryce.
Od zwrotnikowej strefy wysokiego ciśnienia w kierunku biegunów, aż do około 65° szerokości gerograficznej, rozciąga się strefa umiarkowanych szerokości. Część powietrza opadającego w strefie zwrotników przemieszcza się w dolnych warstwach troposfery w stronę wyższych szerokości geograficznych.
Istotną cechą umiarkowanych szerokości geograficznych są częste zaburzenia cyrkulacji związane z powstawaniem, rozwojem, przemieszczaniem się i zanikiem układów barycznych, zwłaszcza niżowych. W strefie tej, szczególnie na półkuli północnej, rozwija się najintensywniejsza działalność cyklonalna, wywołując ogromną zmienność kierunków wiatru i w konsekwencji dużą zmienność typów pogody.
Cyrkulacja w obszarach okołobiegunowych jest uwarunkowana termicznie. Niewielka ilość docierającej energii słonecznej powoduje znaczne wychłodzenie powierzchni tych regionów, a co za tym idzie, zalegającego nad nimi powietrza. Stwarza to warunki do prądów opadających i utrzymywania się układów wysokiego ciśnienia. Opadające powietrze odpływa dołem w kierunku niższych szerokości geograficznych, a siła Coriolisa decyduje o przewadze wiatrów wschodnich na tych obszarach.
Różnice między nimi wynikają z regionalnej odmienności ich powierzchni. Arktyka jest obszarem wodnym pokrytym pakiem lodowym, natomiast Antarktyda jest wysoko wyniesionym kontynentem pokrytym lądolodem. Nad tym pierwszym regionem pojawiają się znacznie częściej układy niżowe, natomiast Antarktyda znajduje się przez cały rok pod wpływem stabilnych ośrodków wyżowych. Kontynent ten jest otoczony bruzdą niskiego ciśnienia, w której panują najniższe na kuli ziemskiej średnie roczne wartości ciśnienia, jednak niże z tego obszaru rzadko przedostają się w głąb kontynentu. Wskutek regionalnych i lokalnych zmian rozkładu ciśnienia, temperatury, rzeźby terenu i siły tarcia podłoża pojawiają się całorocze, sezonowe lub występujące w cyklu dobowym cyrkulacje regionalne (np. monsuny, oscylacja południowa Walkera) i lokalne (np. bryza, wiatry fenowe). Za najważniejszą rolę klimatotwórczą ogólnej cyrkulacji atmosferycznej należy uznać południkową wymianę ciepła i wilgoci od równika do biegunów - od stref i regionów względnej nadwyżki do obszarów deficytów ciepła i wilgoci. |
![]() |
|
|
|
|
|
![]() |
|||
| |||||||||