ลมมีบทบาทสำคัญในสภาพอากาศของโลก ความเร็วลมที่เร็วที่สุดอย่างเป็นทางการที่ 253 ไมล์ต่อชั่วโมงเกิดขึ้นในปี 2539 ระหว่างพายุไซโคลนโอลิเวียในออสเตรเลีย ลมที่เร็วที่สุดอย่างไม่เป็นทางการ 318 ไมล์ต่อชั่วโมงตามที่คำนวณโดยเรดาร์ดอปเลอร์ เกิดขึ้นระหว่างพายุทอร์นาโดใกล้โอกลาโฮมาซิตีในปี 2542 การทำความเข้าใจสาเหตุของลม โดยเฉพาะอย่างยิ่งลมทำลายล้างเหล่านี้ เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่าดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้นอย่างไร
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ลมเกิดขึ้นเมื่ออากาศเคลื่อนจากระบบแรงดันสูงไปยังระบบแรงดันต่ำ ยิ่งความแตกต่างของความดันมากเท่าใด ลมก็จะยิ่งแรงขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันเหล่านี้
พลังงานจากดวงอาทิตย์
พลังงานของดวงอาทิตย์ทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกร้อนอย่างไม่สม่ำเสมอ ที่เส้นศูนย์สูตร การให้ความร้อนค่อนข้างสม่ำเสมอ ในขณะที่พลังงานของดวงอาทิตย์แผ่กระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่และกว้างขึ้นเมื่อละติจูดเพิ่มขึ้น ความแตกต่างในการกระจายพลังงานนี้สร้างรูปแบบลมทั่วโลก
เมื่อบรรยากาศร้อนขึ้น อากาศที่อุ่นขึ้นจะสูงขึ้นซึ่งสร้างบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ อากาศที่เย็นกว่าและหนาแน่นกว่าซึ่งก่อตัวระบบความกดอากาศสูงที่อยู่ติดกันจะเคลื่อนที่เพื่อเติมพื้นที่ว่างที่เหลือจากอากาศที่อุ่นขึ้น อากาศอุ่นจะเย็นลงเมื่อเข้าใกล้ส่วนบนของชั้นโทรโพสเฟียร์และจมลงสู่พื้นผิวโลก ทำให้เกิดกระแสหมุนเวียนในชั้นบรรยากาศ
ระบบสภาพอากาศที่มีความกดอากาศสูงมักเกิดจากรูปแบบของอากาศที่เย็นกว่า ในขณะที่ระบบสภาพอากาศที่มีความกดอากาศต่ำมักเป็นผลมาจากรูปแบบอากาศที่อุ่นขึ้น
Coriolis Effect และทิศทางลม
ถ้าโลกไม่หมุน กระแสหมุนเวียนในชั้นบรรยากาศสามารถพัฒนาลมที่จะพัดจากขั้วไปจนถึงเส้นศูนย์สูตร การหมุนรอบแกนของโลกทำให้เกิด โคริโอลิสเอฟเฟค. โลกที่หมุนไปเบี่ยงลมจากเส้นตรงเป็นเส้นโค้ง ยิ่งลมแรง ยิ่งโค้งมาก
ในซีกโลกเหนือเส้นโค้งโก่งตัวไปทางขวา ในซีกโลกใต้จะโค้งงอไปทางซ้าย อีกวิธีหนึ่งในการพิจารณาทิศทางของปรากฏการณ์โบลิทาร์คือจากมุมมองของนักบินอวกาศที่ลอยอยู่เหนือขั้วโลกเหนือโดยตรง บอลลูนฮีเลียมที่ปล่อยออกมาทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา
หากนักบินอวกาศอยู่เหนือขั้วโลกใต้และปล่อยบอลลูนไปทางใต้ของเส้นศูนย์สูตร บอลลูนก็ดูเหมือนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา
Trade Winds, Westerlies และ Polar Easterlies
ในขณะเดียวกัน เมื่อกลับสู่เส้นศูนย์สูตร อากาศเย็นที่ด้านบนสุดของคอลัมน์ของอากาศที่เพิ่มขึ้นจะถูกผลักออกไปด้านข้าง และเริ่มตกลงสู่พื้นผิวโลก เอฟเฟกต์ Coriolis บิดอากาศที่เพิ่มขึ้นและลดลงใกล้กับเส้นศูนย์สูตรให้กลายเป็นรูปแบบของลมที่เรียกว่าลมค้าขาย ในซีกโลกเหนือ ลมค้าขายไหลจากทิศตะวันออกเฉียงเหนือไปยังทิศตะวันตกเฉียงใต้ ขณะที่ในซีกโลกใต้ ลมค้าขายไหลจากทิศตะวันออกเฉียงใต้ไปยังทิศตะวันตกเฉียงเหนือ
รูปแบบลมในละติจูดกลางจะไหลในทิศทางตรงกันข้าม โดยทั่วไปจากตะวันตกไปตะวันออก รูปแบบสภาพอากาศในสหรัฐอเมริกาเคลื่อนจากชายฝั่งตะวันตกไปยังชายฝั่งตะวันออก ลมเหล่านี้เรียกว่า ตะวันตก.
เหนือละติจูด 60°N และต่ำกว่า 60°S ลมพยายามพัดไปทางเส้นศูนย์สูตร แต่เอฟเฟกต์ Coriolis บิดลมในรูปแบบที่เรียกว่า ขั้วอีสเตอร์.
นักสำรวจในยุคแรกๆ ได้เรียนรู้เกี่ยวกับรูปแบบทั่วไปเหล่านี้และใช้ในการสำรวจโลก รูปแบบลมเหล่านี้ทำให้เกิดแรงขับเคลื่อนสำหรับเรือเดินทะเลที่เดินทางจากยุโรปและแอฟริกาไปยังโลกใหม่และกลับมาอีกครั้ง
อุณหภูมิ ความกดอากาศ และลม
ความแตกต่างของแรงดันที่ทำให้ลมเกิดขึ้นนั้นเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ รูปแบบลมในท้องถิ่นอาจดูเหมือนละเมิดรูปแบบลมทั่วโลก จนกว่าจะมีการตรวจสอบในรายละเอียดมากขึ้น
แผ่นดินและลมทะเล
พื้นที่ดินร้อนและเย็นเร็วกว่าน้ำ ในระหว่างวัน แผ่นดินจะร้อนขึ้นซึ่งทำให้อากาศเหนือพื้นดินร้อนขึ้น อากาศอุ่นที่ลอยอยู่เหนือพื้นดินดึงอากาศที่เย็นกว่าเข้ามาจากน้ำ ในเวลากลางคืนกระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น
น้ำเก็บอุณหภูมิได้นานกว่าพื้นดิน ดังนั้นอากาศที่อุ่นกว่าจะลอยตัว ดึงอากาศที่เย็นกว่ามาจากเหนือพื้นดิน รูปแบบชายฝั่งนี้เกิดขึ้นกับความแตกต่างของแรงดันทีละน้อยหรือทีละน้อย ระบบแรงดันที่แรงขึ้นจะลบล้างความแตกต่างของน้ำบนบกเล็กน้อยที่ทำให้เกิดลมเหล่านี้
ลมภูเขาและหุบเขา
ปรากฏการณ์ท้องถิ่นที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในพื้นที่ภูเขา ดวงอาทิตย์ทำให้พื้นดินร้อนขึ้นซึ่งทำให้อากาศที่อยู่ติดกันร้อนขึ้น อากาศอุ่นจะลอยขึ้นและอากาศที่เย็นกว่าจากพื้นดินเคลื่อนตัวเข้ามา ดันอากาศร้อนขึ้นบนภูเขา ในเวลากลางคืน พื้นดินเย็นทำให้อากาศที่อยู่ติดกับพื้นดินเย็นลง
อากาศที่เย็นกว่าและหนาแน่นกว่าจะไหลลงมาจากภูเขา การไหลของอากาศนี้อาจกลายเป็นลมที่มีความเข้มข้นในหุบเขาที่เรียกว่าการระบายลมเย็น
พายุทอร์นาโดและพายุเฮอริเคน
ลมแรงของพายุทอร์นาโดและพายุเฮอริเคนยังเป็นผลมาจากความแตกต่างของแรงดัน ระยะห่างที่น้อยมากระหว่างชั้นนอกที่มีแรงดันสูงและแกนแรงดันต่ำสามารถสร้างความเร็วลมเกิน 200 ไมล์ต่อชั่วโมง มาตราส่วนลมโบฟอร์ตให้คะแนนลมเหล่านี้ตามปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ (ดูการอ้างอิงสำหรับมาตราส่วนลมโบฟอร์ต)