Cyrkulacja atmosfery

Atmosfera cyrkuluje globalnie i lokalnie. Cyrkulacja globalna przebiega w trzech zasadniczych etapach – komórce Hadleya, Ferrela i polarnej. Lokalne ruchy atmosfery odnoszą się do mas powietrza, na granicach których tworzą się fronty atmosferyczne.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)

Atmosfera

V Cyrkulacja atmosfery

Globalna cyrkulacja atmosfery przebiega w trzech zasadniczych etapach:

• komórce Hadley’a – obejmuje przebieg cyrkulacji w strefie międzyzwrotnikowej.
• komórce Ferrela – obejmuje przebieg cyrkulacji w strefie umiarkowanej – jest wypadkową dwóch pozostałych cyrkulacji (dlatego poniżej została omówiona jako ostatnia).
• komórce polarnej – obejmuje przebieg cyrkulacji w strefie okołobiegunowej.

Globalna cyrkulacja atmosfery

Źródło: https://static.epodreczniki.pl/portal/f/res-minimized/R1LiUPCZOmuGn/9/960/biBMHatyVv1DCbcEhUO1NuDdjRlHJQ0g.png – edycja własna

1. Cyrkulacja atmosferyczna w komórce Hadleya.

Przebieg cyrkulacji w komórce Hadleya

Źródło: Opracowanie własne – Krzysztof Grabias.

Cyrkulacja w komórce Hadleya jest początkiem całej globalnej cyrkulacji. Warunkuje ją przede wszystkim olbrzymia dostawa ciepła w okolicach równika, z której wynika dalszy przebieg cyrkulacji.

Przebieg cyrkulacji:

1. Słońce oświetla okolice równika pod bardzo wysokim kątem, dostarczając olbrzymie ilości ciepła przez cały dzień.
2. Dochodzi do intensywnego parowania – ciepłe powietrze unosi się ku górze.
3. Nad równikiem ubywa powietrza – powstaje ośrodek niżu.
4. Unoszące się powietrze ochładza się, dochodzi do skroplenia i powstają chmury.
5. Pod koniec dnia po ochłodzeniu się i uformowaniu chmur, dochodzi do opadu (opad zenitalny).
6. Lekkie powietrze pozbawione wilgoci przenosi się na północ i południe od równika – w kierunku zwrotników.
7. Powietrze osiada w okolicach obu zwrotników i ogrzewa się. Brak wilgoci w powietrzu uniemożliwia powstawanie opadu. Powietrze nagrzewa się szybciej niż wcześniej ochładzało, ponieważ jest całkowicie suche.
8. Zwiększa się nacisk powietrza na Ziemię w okolicach zwrotników – powstają wyże.
9. Z powodu nierównowagi ciśnienia (niż na równiku, wyże na zwrotnikach), powietrze przemieszcza się ze zwrotników w kierunku równika w postaci stałego, ciągłego wiatru o nazwie Pasat (wiatr wschodni).

Efektem tak przebiegającej cyrkulacji jest występowanie stałego niżu nad równikiem i codziennych opadów nad równikiem (deszcz zenitalny), co prowadzi do wytworzenia się bujnej roślinności dżungli. Z kolei na zwrotnikach osiada suche powietrze i nie ma opadów, prowadzi to do powstawania pustyń. Różnica ciśnienia prowadzi z kolei do powstawania stałego wschodniego wiatru – Pasatu.

Obszar niżowy nad strefą równikową przesuwa się delikatnie na północ lub południe, tam gdzie aktualnie Słońce góruje pod wyższym kątem (lato). Miejsce, w którym w konsekwencji tego przesuwania zbiegają się pasaty, nazywane jest strefą zbieżności pasatów. Konsekwencją przemieszczania się tej strefy jest także występowanie klimatu podrównikowego, cechującego się porą suchą i deszczową.

2. Cyrkulacja atmosferyczna w komórce polarnej

Przebieg cyrkulacji w komórce polarnej i komórce Ferrela

Źródło: Opracowanie własne – Dominika Szymczak

Cyrkulacja w komórce polarnej jest w największym stopniu skutkiem niewielkiej ilości energii słonecznej docierającej do obszarów okołobiegunowych.

Przebieg cyrkulacji:

1. Słońce dostarcza bardzo niewiele energii do okolic biegunów – obszary te są wychłodzone.
2. Powietrze jest zimne i zalega nad biegunem, a masy przybywające z górnej części atmosfery ochładzają się i osiadają nad biegunami. Parowanie prawie nie występuje. Brak opadów.
3. Zwiększa się nacisk powietrza nad biegunami – powstają ośrodki wyżowe.
4. Część powietrza odpływa w kierunku umiarkowanych szerokości geograficznych w postaci stałych wiatrów wschodnich.
5. Na wysokości kół podbiegunowych zimne masy z nad biegunów zderzają się z cieplejszymi masami płynącymi od zwrotników. Powietrze unosi się – powstają ośrodki niżowe.
6. Część powietrza powraca nad biegun w górnej części troposfery.

3. Cyrkulacja atmosferyczna w komórce Ferrela

Choć formalnie jest to druga komórka, przebieg w niej cyrkulacji w największym stopniu jest skutkiem cyrkulacji w dwóch pozostałych komórkach.

Przebieg cyrkulacji:

1. Powietrze osiadające na zwrotnikach (komórka Hadleya – pochodzące z nad równika) zderza się w górnej części troposfery z innym osiadającym powietrzem – wypiętrzonym i skierowanym w kierunku zwrotnika z nad kół podbiegunowych (komórka polarna).
2. Nad zwrotnikiem tworzy się wyż, nie ma opadów.
3. Część ciepłego powietrza przemieszcza się w kierunku kół podbiegunowych w postaci stałych wiatrów zachodnich.
4. Powietrza docierające do kół podbiegunowych zderza się z zimnym powietrzem ześlizgującym się znad biegunów. Masy mieszają się i unoszą do góry.
5. Powstają ośrodki niżowe w okolicach kół podbiegunowych.
6. Część powietrza wraca w górnej warstwie troposfery w kierunku zwrotników.

4. Fronty atmosferyczne

Fronty atmosferyczne (zwane również frontami meteorologicznymi) to wąskie strefy przejściowe pomiędzy masami powietrza o różnych cechach. Wyróżniamy trzy rodzaje frontów: chłodny, ciepły i zokludowany.

Ciepły front atmosferyczny

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Front ciepły tworzy się, gdy nad obszar z zalegającym chłodnym powietrzem napływa cieplejsze powietrze. Ciepłe powietrze jest lżejsze, dlatego wślizguje się na zalegające chłodne powietrze. Wznosząc się, powietrze ochładza się, kondensuje i dochodzi do opadów. Typową chmurą jest Nimbostratus a opady mają charakter długotrwały.

Głównymi skutkami przechodzenia ciepłego frontu są:

• Długotrwałe opady z chmury Nimbostratus (najczęściej deszczu, rzadziej śniegu lub deszczu ze śniegiem)
• Obniżenie ciśnienia (przed nadejściem frontu)
• Wzrost temperatury powietrza
• Znaczący wzrost prędkości wiatru (przed nadejściem frontu), który później słabnie

Szczegółowe skutki frontu ciepłego:

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Chłodny front atmosferyczny

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Front chłodny tworzy się, gdy do zalegającego ciepłego powietrza dotrze powietrze chłodniejsze. Zimne powietrze wdziera się pod ciepłe powietrze lokalne, wynosząc je ku górze. Wraz z wypychaniem ku górze, ciepłe powietrze ochładza się, skrapla i powstaje opad. Typową chmura jest Cumulonimbus, a opad ma charakter gwałtowny.

Głównymi skutkami przechodzenia chłodnego frontu są:

• Krótkotrwałe gwałtowne opady z chmury Cumulonimbus (najczęściej deszczu ewentualnie śniegu, z możliwym gradem)
• Wzrost ciśnienia atmosferycznego
• Spadek temperatury powietrza
• Wzrost prędkości wiatru

Szczegółowe skutki frontu chłodnego:

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Ostatnim rodzajem frontów są fronty zokludowane. To front powstały z połączenia frontu ciepłego i zimnego, który powstaje, gdy chłodne powietrze dogania ciepłe. Powstaje na styku trzech mas powietrza – ciepłego i dwóch zimnych. W zależności od tego, czy zimniejsze powietrze jest przed czy za frontem ciepłym czy za frontem chłodnym, okluzja może być ciepła lub chłodna.

Front zokludowany – okluzja ciepła

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Front okluzji o charakterze ciepłym powstaje wtedy gdy powietrze za frontem chłodnym jest cieplejsze niż powietrze przed frontem ciepłym. Chłodne powietrze nachodzi na ciepłe powietrze i częściowo się na nie wślizguje – to z kolei wślizguje się nad najchłodniejsze powietrze przed nim zalegające. Od strony frontu chłodnego pojawia się Cumulonimbus i gwałtowne opady a od strony frontu ciepłego i najchłodniejszego powietrza – Nimbostratus i długotrwałe opady.

Front zokludowany – okluzja chłodna

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html

Front okluzji o charakterze chłodnym powstaje wtedy, gdy powietrze za frontem chłodnym jest chłodniejsze niż powietrze przed frontem ciepłym. Powietrze najchłodniejsze wdziera się pod powietrze ciepłe i zderza się z powietrzem chłodnym. Ciepłe powietrze jest wypychane ku górze.Od strony frontu najchłodniejszego pojawia się Cumulonimbus i gwałtowne opady a od strony frontu ciepłego i chłodnego powietrza – Nimbostratus i długotrwałe opady. Później może dojść do całkowitego wymieszania opadów na styku frontów.

Głównymi skutkami przechodzenia frontu okluzji są:

• Mieszane opady – zarówno gwałtowne z Cumulonimbusa jak i długotrwałe z Nimbostratusa (opady wszelkie – deszcz, śnieg, możliwy grad)
• Obniżenie ciśnienia
• Spadek temperatury powietrza
• Wzrost prędkości wiatru

Szczegółowe skutki frontu zokludowanego:

Źródło: http://www.mojapogoda.com/leksykon-meteorologiczny/fronty-atmosferyczne.html