Co to jest cyrkulacja atmosferyczna?

Cyrkulacja atmosferyczna to globalny ruch powietrza, rozprowadzający ciepło otrzymywane z promieniowania słonecznego z cieplejszych do chłodniejszych regionów. Gdyby Ziemia nie obracała się wokół własnej osi i miała gładką i jednolitą powierzchnię, gorące powietrze unosiłoby się na równiku i płynęło w kierunku biegunów. Tam się ochłodzi i zatonie, tworząc przepływ powrotny do równika wzdłuż powierzchni Ziemi. Byłyby dwie duże, równomiernie obracające się komórki konwekcyjne, jedna na półkuli północnej i jedna na południu. Zamiast tego uproszczonego wzoru cyrkulacja atmosferyczna Ziemi jest znacznie bardziej złożona.

Zbyt uproszczony model wzorów atmosferycznych Ziemi ma jedną dużą komórkę konwekcyjną na każdej półkuli. W rzeczywistości na każdej półkuli są trzy komórki konwekcyjne. Ogrzane, wilgotne powietrze tropikalne w pobliżu równika unosi się i odpływa od równika, tworząc komórkę Hadleya. Ponad biegunami schodzi chłodne, suche powietrze, napędzając komórki polarne. Komórki Ferrel są bardziej zmienne i znajdują się między komórkami Hadleya i Polar.

Obrót Ziemi, nachylenie jej osi, cechy powierzchni, prądy oceaniczne i lokalne wzorce pogodowe wpływają na globalne wzorce atmosferyczne. Zamiast wiatrów płynących w linii prostej, obrót Ziemi powoduje ich zakrzywienie. Siła Coriolisa odbija wiatry z półkuli północnej w prawo, a wiatry z półkuli południowej w lewo. Przyczynia się do powstawania wiatrów zachodnich w środkowych szerokościach geograficznych i wiatrów wschodnich w strefach tropikalnych i polarnych. Siła Coriolisa wytwarza także wiatry obrotowe wokół ogniw wysokiego i niskiego ciśnienia.

Sezonowe zmiany w cyrkulacji atmosferycznej są spowodowane nachyleniem osi Ziemi. Ponieważ bezpośrednie promienie słoneczne sezonowo przemieszczają się na północ i południe od równika, zmieniają się wzorce cyrkulacji. Cechy na powierzchni Ziemi wpływają również na globalną cyrkulację atmosferyczną. Większy obszar lądowy na półkuli północnej i odpowiadający mu większy obszar oceaniczny na półkuli południowej powodują różnice w trzech komórkach konwekcyjnych na każdej półkuli.

Wiele złożonych czynników wpływających na cyrkulację atmosferyczną utrudniało ludziom odpowiednie modelowanie globalnych wzorców cyrkulacji powietrza. Dopiero w XX wieku powstały dokładne modele cyrkulacji atmosferycznej przy użyciu komputerów i danych satelitarnych. Modele te bardzo przypominały faktyczne działanie atmosfery, pomagając naukowcom lepiej zrozumieć wzorce klimatu i pogody. Wczesne postępy w prognozowaniu pogody za pomocą modelowania komputerowego ewoluowały, ponieważ znacznie bardziej realistyczne i złożone modele umożliwiły dokładniejsze przewidywania. Modele cyrkulacji atmosferycznej są wykorzystywane do zrozumienia długoterminowych zmian klimatu w przeszłości i przewidywania skutków zmian w przyszłości.