Co powoduje przesuwanie się pasów wiatrowych i ciśnieniowych?

Wszystkie ruchy powietrza mają swoje korzenie w różnicach ciśnień w atmosferze, zwanych gradientami ciśnienia. Systematyczne różnice w temperaturze lądu na Ziemi wpływają na ciśnienie powietrza, a znaczące wzorce ciśnienia, które utrzymują się w czasie, nazywane są pasami ciśnienia lub pasami wiatru. Pasy wiatrowe zależą od temperatury, więc zmiany temperatury mogą przesuwać pasy, a także zmieniać schematy wiatru.

Ciepło słoneczne jest najsilniejsze na równiku, gdzie promienie słoneczne są bardziej intensywne. Oznacza to, że powierzchnia lądu i oceanu w pobliżu równika jest zwykle cieplejsza niż gdzie indziej. Inne czynniki, takie jak geografia lądu, prowadzą do różnic w temperaturze powierzchni, a oceany są zazwyczaj chłodniejsze i mają bardziej stabilną temperaturę niż ląd. Efektem końcowym jest to, że oprócz mniejszych, lokalnych, na Ziemi występują duże, systematyczne nierównowagi temperatur na powierzchni Ziemi.

Temperatury powierzchni wpływają na temperaturę powietrza nad nimi. Ponieważ cieplejsze powietrze jest mniej gęste, ma tendencję do wznoszenia się, podczas gdy chłodne powietrze jest odwrotne – jest bardziej gęste i ma tendencję do opadania. Wznoszące się ciepłe powietrze wytwarza niskie ciśnienie, a opadające chłodne powietrze wytwarza wysokie ciśnienie. Różnica ciśnień między dowolnymi dwoma punktami w atmosferze nazywana jest gradientem ciśnienia. Ponieważ powietrze przechodzi z wysokiego ciśnienia do niskiego ciśnienia, gradienty ciśnienia tworzą wiatr, wywołując szybkie ruchy powietrza z wysokiego na niskie ciśnienie.

Niektóre ruchy powietrza są wynikiem systematycznych gradientów ciśnienia wynikających ze zmian temperatury powierzchni Ziemi na szerokościach geograficznych. Godnym uwagi przykładem jest komórka Hadleya, ruch ciepłego powietrza z tropików, które wznosi się, przepływa w kierunku biegunów, a następnie ochładza się i opada około 30 stopni na północ i południe od równika. Ten ruch tworzy pasy niskiego ciśnienia w tropikach i wysokiego ciśnienia w strefie umiarkowanej, gdzie powietrze opada.

Ponieważ zarówno małe wiatry, jak i większe pasy ciśnieniowe są napędzane różnicami temperatur, zmiany temperatury na powierzchni mogą je zmienić. Na przykład wydarzenia ENSO (oscylacja południowa), takie jak El Nino i La Nina, obejmują niesezonowe zmiany temperatury oceanu, które mogą zwiększać lub zmniejszać siłę pasów wiatru w poprzek glob. Podobnie, gdy ośrodki niskiego lub wysokiego ciśnienia przemieszczają się przez obszar, mogą zmienić przepływ lokalnego wiatru, a nawet wywołać burze. Cyklony tropikalne pochodzą ze stref niskiego ciśnienia w tropikach, a ich potężne wiatry należą do najsilniejszych na świecie.