Il vento svolge un ruolo importante nel clima terrestre. La velocità del vento più veloce ufficiale di 253 miglia all'ora si è verificata nel 1996 durante il ciclone Olivia in Australia. Il vento non ufficiale più veloce, 318 miglia all'ora calcolato dal radar Doppler, si è verificato durante un tornado vicino a Oklahoma City nel 1999. Capire cosa causa il vento, in particolare questi venti distruttivi, inizia con la comprensione di come il Sole riscalda la superficie terrestre.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Il vento viene generato quando l'aria si sposta da un sistema ad alta pressione a un sistema a bassa pressione. Maggiore è la differenza di pressione, più forte è il vento. Le differenze di temperatura causano queste differenze di pressione.
Energia dal Sole
L'energia del Sole riscalda l'atmosfera terrestre in modo non uniforme. All'equatore il riscaldamento è relativamente consistente, mentre l'energia del Sole si diffonde su un'area sempre più ampia all'aumentare della latitudine. Questa differenza nella distribuzione dell'energia crea modelli di vento globali.
Man mano che l'atmosfera si riscalda, l'aria più calda sale creando aree di pressione inferiore. L'aria più fredda e più densa che forma i sistemi adiacenti ad alta pressione si sposta per riempire lo spazio lasciato dall'aria più calda in aumento. L'aria calda si raffredda quando si avvicina alla sommità della troposfera e ridiscende verso la superficie terrestre, creando correnti convettive nell'atmosfera.
I sistemi meteorologici ad alta pressione derivano generalmente da modelli di aria più fredda mentre i sistemi meteorologici a bassa pressione derivano generalmente da modelli di aria più calda.
Effetto Coriolis e direzione del vento
Se la Terra non girasse, le correnti di convezione nell'atmosfera potrebbero sviluppare venti che soffierebbero dai poli fino all'equatore. La rotazione della Terra attorno al proprio asse, invece, provoca la effetto di Coriolis. La Terra che ruota devia il vento da una linea retta in una curva. Più forte è il vento, maggiore è la curva.
Nell'emisfero nord la deflessione curva a destra. Nell'emisfero australe la deflessione curva a sinistra. Un altro modo per considerare la direzione dell'effetto Coriolis è dal punto di vista di un astronauta che galleggia direttamente sopra il polo nord. Un pallone ad elio rilasciato a nord dell'equatore viaggerebbe in senso antiorario.
Se invece l'astronauta fosse sopra il polo sud e il pallone venisse rilasciato a sud dell'equatore, il pallone sembrerebbe viaggiare in senso orario.
Alisei, venti occidentali e orientali polari
Nel frattempo, tornando all'equatore, l'aria di raffreddamento nella parte superiore della colonna d'aria che sale viene spinta da parte e inizia a ricadere sulla superficie terrestre. L'effetto Coriolis distorce l'aria che sale e scende più vicino all'equatore nel modello di vento chiamato alisei. Nell'emisfero settentrionale gli alisei fluiscono da nord-est a sud-ovest mentre nell'emisfero australe gli alisei fluiscono da sud-est a nord-ovest.
L'andamento dei venti alle medie latitudini scorre nella direzione opposta, generalmente da ovest a est. I modelli meteorologici negli Stati Uniti si spostano dalla costa occidentale verso la costa orientale. Questi venti sono chiamati il occidentali.
Sopra i 60° N e sotto i 60° S di latitudine il vento cerca di soffiare verso l'equatore, ma l'effetto Coriolis distorce il vento secondo uno schema chiamato oriente polari.
I primi esploratori impararono a conoscere questi schemi generali e li usarono per esplorare il mondo. Questi modelli di vento fornivano una fonte costante di propulsione per le navi a vela che viaggiavano dall'Europa e dall'Africa al Nuovo Mondo e viceversa.
Temperatura, pressione atmosferica e vento
Le differenze di pressione che provocano il vento sono causate dalle differenze di temperatura. I modelli di vento locali possono sembrare violare i modelli di vento globali, fino a quando non saranno esaminati in maggior dettaglio.
Brezze di terra e di mare
Le aree terrestri si riscaldano e si raffreddano più velocemente dell'acqua. Durante il giorno, la terra si riscalda e riscalda l'aria sopra la terra. L'aria calda che sale sopra la terra aspira aria più fresca dall'acqua. Di notte avviene il processo inverso.
L'acqua mantiene la temperatura più a lungo della terra, quindi l'aria più calda sale, aspirando aria più fresca dalla terra. Questo andamento costiero si verifica con differenziali di pressione localmente graduali o lievi. Sistemi di pressione più forti annullano la leggera differenza terra-acqua che causa queste brezze.
Venti di montagna e di valle
Un fenomeno locale simile si verifica nelle zone montuose. Il sole riscalda il terreno che riscalda l'aria adiacente. L'aria calda sale e l'aria più fredda più lontana dal suolo si sposta all'interno, spingendo l'aria più calda su per la montagna. Di notte, il raffreddamento a terra raffredda l'aria adiacente al suolo.
L'aria più fredda e più densa scorre giù per la montagna. Questo flusso d'aria può diventare la brezza concentrata nei canyon denominata drenaggio dell'aria fredda.
Tornado e uragani
I venti estremi di tornado e uragani derivano anche dalle differenze di pressione. La distanza estremamente ridotta tra lo strato esterno ad alta pressione e il nucleo a bassa pressione può generare velocità del vento superiori a 200 mph. La scala del vento di Beaufort valuta questi venti in base ai fenomeni osservati. (Vedi riferimenti per la scala del vento Beaufort)