Ο άνεμος παίζει σημαντικό ρόλο στον καιρό της Γης. Η επίσημη ταχύτερη ταχύτητα ανέμου 253 μίλια ανά ώρα σημειώθηκε το 1996 κατά τη διάρκεια του Κυκλώνα Olivia στην Αυστραλία. Ο ανεπίσημος ταχύτερος άνεμος, 318 μίλια ανά ώρα, όπως υπολογίστηκε από το ραντάρ Doppler, συνέβη κατά τη διάρκεια ενός ανεμοστρόβιλου κοντά στην πόλη της Οκλαχόμα το 1999. Η κατανόηση του τι προκαλεί τον άνεμο, ειδικά αυτών των καταστροφικών ανέμων, ξεκινά με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο Ήλιος θερμαίνει την επιφάνεια της Γης.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Ο άνεμος δημιουργείται όταν ο αέρας κινείται από ένα σύστημα υψηλής πίεσης σε ένα σύστημα χαμηλής πίεσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά πίεσης, τόσο ισχυρότερος είναι ο άνεμος. Οι διαφορές θερμοκρασίας προκαλούν αυτές τις διαφορές πίεσης.
Ενέργεια από τον Ήλιο
Η ενέργεια του Ήλιου θερμαίνει την ατμόσφαιρα της Γης άνισα. Στον ισημερινό η θέρμανση είναι σχετικά συνεπής, ενώ η ενέργεια του Ήλιου απλώνεται σε μια μεγαλύτερη και μεγαλύτερη περιοχή καθώς αυξάνεται το γεωγραφικό πλάτος. Αυτή η διαφορά στην κατανομή ενέργειας δημιουργεί παγκόσμια μοτίβα ανέμου.
Καθώς η ατμόσφαιρα θερμαίνεται, αυξάνεται ο θερμότερος αέρας που δημιουργεί περιοχές χαμηλότερης πίεσης. Ο ψυχρότερος, πυκνότερος αέρας που σχηματίζει γειτονικά συστήματα υψηλής πίεσης κινείται για να γεμίσει το χώρο που αφήνεται από τον αυξανόμενο θερμότερο αέρα. Ο ζεστός αέρας κρυώνει όταν πλησιάζει στην κορυφή της τροπόσφαιρας και βυθίζεται πίσω στην επιφάνεια της Γης, δημιουργώντας ρεύματα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα.
Τα καιρικά συστήματα υψηλής πίεσης προκύπτουν συνήθως από πιο κρύα μοτίβα αέρα, ενώ τα καιρικά συστήματα χαμηλής πίεσης γενικά προκύπτουν από θερμότερα μοτίβα αέρα.
Εφέ Coriolis και κατεύθυνση ανέμου
Εάν η Γη δεν περιστράφηκε, τα ρεύματα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να αναπτύξουν ανέμους που θα φυσούσαν από τους πόλους μέχρι τον ισημερινό. Η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της, ωστόσο, προκαλεί το Επίδραση Coriolis. Η περιστρεφόμενη Γη εκτρέπει τον άνεμο από μια ευθεία γραμμή σε μια καμπύλη. Όσο ισχυρότερος είναι ο άνεμος, τόσο μεγαλύτερη είναι η καμπύλη.
Στο βόρειο ημισφαίριο η καμπύλη καμπύλη προς τα δεξιά. Στο νότιο ημισφαίριο η καμπύλη εκτροπής προς τα αριστερά. Ένας άλλος τρόπος να εξεταστεί η κατεύθυνση του φαινομένου Coriolis είναι από την προοπτική ενός αστροναύτη που επιπλέει ακριβώς πάνω από τον Βόρειο πόλο. Ένα μπαλόνι ηλίου που απελευθερώνεται βόρεια του ισημερινού θα ταξιδεύει αριστερόστροφα.
Αν ο αστροναύτης ήταν πάνω από το νότιο πόλο και το μπαλόνι απελευθερώθηκε νότια του ισημερινού, το μπαλόνι φαίνεται να κινείται προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού.
Εμπόριο ανέμων, Westerlies και Polar Easterlies
Εν τω μεταξύ, επιστρέφοντας στον ισημερινό, ο αέρας ψύξης στην κορυφή της στήλης ανερχόμενου αέρα ωθείται στην άκρη και αρχίζει να πέφτει πίσω στην επιφάνεια της Γης. Το φαινόμενο Coriolis στρίβει τον αέρα που ανεβαίνει και πέφτει πλησιέστερα στον ισημερινό στο σχέδιο του ανέμου που ονομάζεται εμπορικός άνεμος. Στο βόρειο ημισφαίριο οι εμπορικοί άνεμοι ρέουν από τα βορειοανατολικά προς τα νοτιοδυτικά ενώ στο νότιο ημισφαίριο οι εμπορικοί άνεμοι ρέουν από τα νοτιοανατολικά προς τα βορειοδυτικά.
Το μοτίβο ανέμου στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση, γενικά δυτικά προς ανατολικά. Οι καιρικές συνθήκες στις ΗΠΑ μετακινούνται από τη δυτική ακτή προς την ανατολική ακτή. Αυτοί οι άνεμοι ονομάζονται γουέστερλι.
Πάνω από 60 ° Β και κάτω από 60 ° S γεωγραφικό πλάτος ο άνεμος προσπαθεί να φυσά προς τον ισημερινό, αλλά το φαινόμενο Coriolis στρίβει τον άνεμο στο μοτίβο που ονομάζεται πολικές Πάσχα.
Οι πρώτοι εξερευνητές έμαθαν για αυτά τα γενικά πρότυπα και τα χρησιμοποίησαν για να εξερευνήσουν τον κόσμο. Αυτά τα μοτίβα ανέμου παρείχαν μια σταθερή πηγή προώθησης για ιστιοφόρα πλοία που ταξιδεύουν από την Ευρώπη και την Αφρική στον Νέο Κόσμο και ξανά.
Θερμοκρασία, πίεση αέρα και άνεμος
Οι διαφορές πίεσης που κάνουν τον άνεμο συμβαίνει προκαλούνται από διαφορές στη θερμοκρασία. Τα τοπικά μοτίβα ανέμου φαίνεται να παραβιάζουν τα παγκόσμια μοτίβα ανέμου, έως ότου εξεταστούν λεπτομερέστερα.
Χερσαίες και θαλάσσιες αύρες
Οι περιοχές της γης θερμαίνονται και ψύχονται γρηγορότερα από το νερό Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η γη θερμαίνεται που θερμαίνει τον αέρα πάνω από τη γη. Ο ζεστός αέρας που υψώνεται πάνω από τη γη τραβάει πιο κρύο αέρα από το νερό. Τη νύχτα συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία.
Το νερό διατηρεί τη θερμοκρασία μεγαλύτερη από τη γη, οπότε ο θερμότερος αέρας ανεβαίνει, αντλώντας ψυχρότερο αέρα από την ξηρά. Αυτό το παράκτιο μοτίβο εμφανίζεται με τοπικά σταδιακά ή ελαφρά διαφορικά πίεσης. Τα ισχυρότερα συστήματα πίεσης αναιρούν τη μικρή διαφορά εδάφους-νερού που προκαλεί αυτά τα αεράκια.
Άνεμοι στο βουνό και στην κοιλάδα
Ένα παρόμοιο τοπικό φαινόμενο εμφανίζεται σε ορεινές περιοχές. Ο ήλιος θερμαίνει το έδαφος που θερμαίνει τον παρακείμενο αέρα. Ο θερμός αέρας ανεβαίνει και ο ψυχρότερος αέρας πιο μακριά από το έδαφος κινείται, ωθώντας τον θερμότερο αέρα στο βουνό. Τη νύχτα, η ψύξη του εδάφους ψύχει τον αέρα δίπλα στο έδαφος.
Ο ψυχρότερος, πυκνότερος αέρας ρέει κάτω από το βουνό. Αυτή η ροή αέρα μπορεί να γίνει το συμπυκνωμένο αεράκι στα φαράγγια που αναφέρεται ως αποστράγγιση ψυχρού αέρα.
Ανεμοστρόβιλοι και τυφώνες
Οι ακραίοι άνεμοι ανεμοστρόβιλων και τυφώνων οφείλονται επίσης στις διαφορές πίεσης. Η εξαιρετικά μικρή απόσταση μεταξύ του εξωτερικού στρώματος υψηλής πίεσης και του πυρήνα χαμηλής πίεσης μπορεί να παράγει ταχύτητες ανέμου άνω των 200 mph. Η κλίμακα ανέμου Beaufort βαθμολογεί αυτούς τους ανέμους με βάση τα παρατηρούμενα φαινόμενα. (Βλέπε αναφορές για την κλίμακα ανέμου Beaufort)