Angin memainkan peran penting dalam cuaca bumi. Kecepatan angin tercepat resmi 253 mil per jam terjadi pada tahun 1996 selama Topan Olivia di Australia. Angin tercepat tidak resmi, 318 mil per jam seperti yang dihitung oleh radar Doppler, terjadi selama tornado di dekat Kota Oklahoma pada tahun 1999. Memahami apa yang menyebabkan angin, terutama angin yang merusak ini, dimulai dengan memahami bagaimana Matahari memanaskan permukaan bumi.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Angin dihasilkan ketika udara bergerak dari sistem bertekanan tinggi ke sistem bertekanan rendah. Semakin besar perbedaan tekanan, semakin kuat angin. Perbedaan suhu menyebabkan perbedaan tekanan ini.
Energi dari Matahari
Energi Matahari memanaskan atmosfer bumi secara tidak merata. Di khatulistiwa, pemanasan relatif konsisten, sementara energi Matahari menyebar ke area yang lebih besar dan lebih luas seiring dengan meningkatnya garis lintang. Perbedaan distribusi energi ini menciptakan pola angin global.
Saat atmosfer memanas, udara yang lebih hangat naik yang menciptakan area bertekanan lebih rendah. Udara yang lebih dingin dan lebih padat membentuk sistem tekanan tinggi yang berdekatan bergerak untuk mengisi ruang yang ditinggalkan oleh udara hangat yang naik. Udara hangat mendingin ketika mendekati puncak troposfer dan tenggelam kembali ke permukaan bumi, menciptakan arus konveksi di atmosfer.
Sistem cuaca bertekanan tinggi biasanya dihasilkan dari pola udara yang lebih dingin sedangkan sistem cuaca bertekanan rendah umumnya dihasilkan dari pola udara yang lebih hangat.
Efek Coriolis dan Arah Angin
Jika Bumi tidak berputar, arus konveksi di atmosfer dapat menghasilkan angin yang akan bertiup dari kutub sampai ke ekuator. Rotasi bumi pada porosnya, bagaimanapun, menyebabkan efek coriolis. Bumi yang berputar membelokkan angin dari garis lurus menjadi kurva. Semakin kuat angin, semakin besar kurvanya.
Di belahan bumi utara, defleksi melengkung ke kanan. Di belahan bumi selatan, defleksi melengkung ke kiri. Cara lain untuk mempertimbangkan arah efek Coriolis adalah dari perspektif astronot yang melayang langsung di atas kutub Utara. Balon helium yang dilepaskan ke utara ekuator akan bergerak berlawanan arah jarum jam.
Jika astronot berada di atas kutub Selatan dan balon dilepaskan ke selatan khatulistiwa, balon akan tampak bergerak searah jarum jam.
Trade Winds, Westerlies dan Polar Easterlies
Sementara itu, kembali ke khatulistiwa, udara pendingin di bagian atas kolom udara yang naik didorong ke samping dan mulai jatuh kembali ke permukaan bumi. Efek Coriolis memutar naik turunnya udara di dekat ekuator menjadi pola angin yang disebut angin pasat. Di belahan bumi utara angin pasat mengalir dari timur laut ke barat daya sedangkan di belahan bumi selatan angin pasat mengalir dari tenggara ke barat laut.
Pola angin di lintang tengah mengalir dengan arah yang berlawanan, umumnya dari barat ke timur. Pola cuaca di AS bergerak dari pantai barat menuju pantai timur. Angin ini disebut barat.
Di atas 60°LU dan di bawah 60°LS angin mencoba bertiup ke arah ekuator, tetapi efek Coriolis memutar angin dalam pola yang disebut kutub timur.
Penjelajah awal belajar tentang pola umum ini dan menggunakannya untuk menjelajahi dunia. Pola angin ini menyediakan sumber propulsi yang stabil untuk kapal layar yang melakukan perjalanan dari Eropa dan Afrika ke Dunia Baru dan kembali lagi.
Suhu, Tekanan Udara dan Angin
Perbedaan tekanan yang menyebabkan terjadinya angin disebabkan oleh perbedaan suhu. Pola angin lokal mungkin tampak melanggar pola angin global, sampai diperiksa secara lebih rinci.
Angin Darat dan Laut
Daerah daratan lebih cepat panas dan dingin daripada air. Pada siang hari, daratan memanas yang memanaskan udara di atas daratan. Udara hangat yang naik di atas daratan menarik udara yang lebih dingin dari air. Pada malam hari proses sebaliknya terjadi.
Air menahan suhu lebih lama dari daratan sehingga udara yang lebih hangat naik, menarik udara yang lebih dingin dari atas daratan. Pola pantai ini terjadi dengan perbedaan tekanan bertahap atau sedikit secara lokal. Sistem tekanan yang lebih kuat meniadakan sedikit perbedaan air tanah yang menyebabkan angin sepoi-sepoi ini.
Angin Gunung dan Lembah
Fenomena lokal serupa terjadi di daerah pegunungan. Matahari memanaskan tanah yang memanaskan udara di sekitarnya. Udara hangat naik dan udara dingin lebih jauh dari tanah bergerak masuk, mendorong udara hangat ke atas gunung. Pada malam hari, pendinginan tanah mendinginkan udara yang berdekatan dengan tanah.
Udara yang lebih dingin dan lebih padat mengalir menuruni gunung. Aliran udara ini dapat menjadi angin terkonsentrasi di ngarai yang disebut drainase udara dingin.
Tornado dan Badai
Angin puting beliung dan angin topan yang ekstrim juga diakibatkan oleh perbedaan tekanan. Jarak yang sangat kecil antara lapisan luar bertekanan tinggi dan inti bertekanan rendah dapat menghasilkan kecepatan angin melebihi 200 mph. Skala Angin Beaufort menilai angin ini berdasarkan fenomena yang diamati. (Lihat Referensi untuk Skala Angin Beaufort)