Tuul mängib Maa ilmastikus olulist rolli. Ametlik kiireim tuulekiirus 253 miili tunnis toimus 1996. aastal Austraalias Olivia tsükloni ajal. Mitteametlik kiireim tuul, 318 miili tunnis, nagu arvutas Doppleri radar, juhtus 1999. aastal Oklahoma City lähedal tornaado ajal. Tuule, eriti nende hävitavate tuulte tekitajate mõistmine algab mõistmisega, kuidas Päike Maa pinda soojendab.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Tuul tekib siis, kui õhk liigub kõrgsurvesüsteemist madalrõhkkonna süsteemi. Mida suurem on rõhkude vahe, seda tugevam on tuul. Temperatuuri erinevused põhjustavad neid rõhu erinevusi.
Päikese energia
Päikese energia soojendab Maa atmosfääri ebaühtlaselt. Ekvaatoril on küte suhteliselt püsiv, samas kui Päikese energia laiuse laienedes levib üha suuremal alal. See energiajaotuse erinevus loob globaalsed tuulemustrid.
Atmosfääri kuumenedes tõuseb soojem õhk, mis tekitab madalama rõhuga alasid. Külmem, tihedam õhk, mis moodustab kõrvuti asetsevaid kõrgsurvesüsteeme, liigub kasvava soojema õhu poolt jäetud ruumi täitmiseks. Soe õhk jahtub troposfääri tipule lähenedes ja vajub tagasi Maa pinna suunas, tekitades atmosfääris konvektsioonivoolusid.
Kõrgsurve ilmastiku süsteemid tulenevad tavaliselt külmematest õhumudelitest, madalrõhu ilmaga süsteemid aga tavaliselt soojematest õhumudelitest.
Coriolise efekt ja tuule suund
Kui Maa ei pöörleks, võiksid atmosfääri konvektsioonivoolud arendada tuule, mis puhuks poolustest kuni ekvaatorini. Maa pöörlemine ümber oma telje põhjustab aga Coriolise efekt. Pöörlev Maa suunab tuule sirgjoonelt kõveraks. Mida tugevam on tuul, seda suurem on kõver.
Põhjapoolkeral kõverdub kõver paremale. Lõunapoolkeral kõverdub kõver vasakule. Teine võimalus Coriolise efekti suunda kaaluda on otse põhjapooluse kohal hõljuva astronaudi vaatenurgast. Ekvaatorist põhja poole lastud heeliumballoon liiguks vastupäeva.
Kui astronaut oleks hoopis lõunapooluse kohal ja õhupall vabastataks ekvaatorist lõuna poole, näib, et õhupall liigub päripäeva.
Kaubatuuled, läänepoolsed ja polaarsed lihavõtted
Vahepeal naastes ekvaatorile, tõuseb tõusva õhu samba tipus olev jahutav õhk kõrvale ja hakkab tagasi Maa pinnale langema. Coriolise efekt keerutab ekvaatorile lähima tõusu ja langeva õhu tuulemustriks, mida nimetatakse kaubatuulideks. Põhjapoolkeral voolavad kaubatuuled kirdest edelasse, lõunapoolkeral aga kagust loodesse.
Keskmistel laiuskraadidel kulgeb tuulemudel vastupidises suunas, tavaliselt läänest itta. USA ilmamustrid liiguvad läänerannikult idaranniku suunas. Neid tuuli nimetatakse tuuleks lääneriigid.
Üle 60 ° N ja alla 60 ° S laiuse tuul üritab puhuda ekvaatori suunas, kuid Coriolise efekt keerutab tuult mustrisse, mida nimetatakse polaarne idaosa.
Varased uurijad said teada nende üldiste mustrite kohta ja kasutasid neid maailma avastamiseks. Need tuulemustrid pakkusid kindlat tõukejõudu purjelaevadele, mis sõidavad Euroopast ja Aafrikast uude maailma ja tagasi.
Temperatuur, õhurõhk ja tuul
Tuule tekitavaid rõhuerinevusi põhjustavad temperatuuri erinevused. Tundub, et kohalikud tuulemustrid rikuvad globaalseid tuulemustreid, kuni neid põhjalikumalt uuritakse.
Maa- ja meretuuled
Maismaaalad soojenevad ja jahtuvad kiiremini kui vesi. Päeval soojeneb maa, mis soojendab maa kohal õhku. Maa kohal tõusev soe õhk tõmbab veest jahedamat õhku. Öösel toimub vastupidine protsess.
Vesi hoiab temperatuuri kauem kui maismaal, nii et soojem õhk tõuseb, tõmmates üle maa jahedamat õhku. See rannikumuster esineb lokaalselt järkjärgulise või väikese rõhuerinevusega. Tugevamad rõhusüsteemid tühistavad väikse maa-vee erinevuse, mis need tuuleke põhjustab.
Mäe- ja orutuuled
Sarnane kohalik nähtus esineb mägistes piirkondades. Päike soojendab maad, mis soojendab külgnevat õhku. Soojendatud õhk tõuseb ja külmem õhk maapinnast kaugemale liigub, surudes soojema õhu mäest üles. Öösel jahutab maajahutus maaga külgnevat õhku.
Külmem, tihedam õhk voolab mäest alla. See õhuvool võib muutuda kontsentreeritud tuuleks kanjonites, mida nimetatakse külma õhu ärajuhtimiseks.
Tornaadod ja orkaanid
Tornaadode ja orkaanide äärmuslikud tuuled tulenevad ka rõhu erinevustest. Äärmiselt väike kaugus kõrgsurve välimise kihi ja madalrõhkkonna vahel võib tekitada tuulekiirust üle 200 mph. Beaufort Wind Scale hindab neid tuuli vaadeldud nähtuste põhjal. (Vt viited Beauforti tuuleskaalale)