CYRKULACJA GLOBALNA POWIETRZA

Krążenie powietrza nad kulą ziemską jest zależne od ilości promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi i pochłanianego przez ta powierzchnię. Ciepło emitowane przez Ziemię w strefie równikowej jest źródłem konwekcji termicznej powietrza, które unosząc się do góry rozpręża się - jego energia wewnętrzna maleje - powietrze ochładza się adiabatycznie. W górnej częsci troposfery powietrze rozchodzi się w kierunku biegunów i gdyby Ziemia nie obracała się dookoła swojej osi, to masy tego powietrza wędrowałyby w górnej części troposfery do bieguna, gdzie zimne powietrze opadałoby na ziemię i stamtąd przemieszczałoby przy powierzchni Ziemi ku równikowi. Ruch wirowy Ziemi i związana z nim siłą Coriolisa powoduje jednak odchylanie się kierunku przemieszania się mas powietrza na półkuli pólnocnej w prawo, a na południowej w lewo. 

W efekcie wyróżniamy na Ziemi trzy powiązane komórki cyrkulacyjne: 

• komórkę cyrkulacji bezpośredniej Hadleya w strefie międzyzwrotnikowej

• komórkę cyrkulacji wymuszonej Ferrela w umiarkowanych szerokościach geograficznych

• komórkę polarną w strefie okołobiegunowej

Cyrkulacja w strefie międzyzwrotnikowej

Nad równikiem występuje silna konwekcja termiczna wywołana intensywnym ogrzewaniem powierzchni Ziemi przez promieniowanie słoneczne. Powoduje to powstanie w strefie równika stałego układu niskiego ciśnienia. Ciepłe i wilgotne powietrze unosi sie do góry i ochładza się. Para wodna w nim zawarta skrapla się - powstają potężne, rozbudowane pionowo Cumulonimbusy, z których przeważnie codziennie popołudniu występują intensywne opady deszczu połączone z wyładowaniami atmosferycznymi. Deszcze te nazywa się zenitalnymi, gdyż są najbardziej intensywne w okresie zenitalnego górowania Słońca nad równikem. W górnej troposferze powietrze (w tym momencie zimne i suche) rozchodzi się w kierunku biegunów. Siła Coriolisa powoduje, że masy tego powietrza skręcają w kierunku wschodnim. W okolicach zwrotników powietrze to zaczyna opadać na powierzchnię Ziemi (przyczyny to zmniejszanie się grubości troposfery oraz zmniejszenie się średnicy równoleżników). Opadając powietrze zaczyna się sprężać - jego energia wewnętrzna rośnie - staje się coraz cieplejsze, a przy powierzchni Ziemi tworzą się stałe układy wysokiego ciśnienia. Opadanie i ogrzewanie powietrza to czynniki niesprzyjające powstawaniu chmur i opadów, dlatego też strefa zwrotnikowa należy do najsuchszych na Ziemi. Następnie powietrze z wyżów zwrotnikowych kieruje się ku równikowemu niżowi - powstają stałe wiatry pasatowe. Odchylają się one pod wpływem siły Coriolisa i na półkuli pólnocnej tworzą wiatry północno-wschodnie, a na półkuli południowej wiatry południowo-wschodnie. Pasaty są wiatrami stałymi, ciepłymi i albo suchymi (jeżeli wieją np.: z nad Sahary) albo wilgotnymi (jeżeli wieją np.: z nad Oceanu Indyjskiego). Pasaty obu półkul oddzielone sią strefą przejściową zwaną międzyzwrotnikową strefą zbieżności. Jest ona związana z strefą niskiego ciśnienia na równiku. Szerokość międzyzwrotnikowej strefy zbieżności jest większa z reguły nad oceanami. Powoduje to występowanie równikowych stref ciszy. 
Cały układ cyrkulacji pasatowej przemieszcza się w cyklu rocznym wraz z zenitalnym górowaniem Słońca:

Rysunek przedstawia cyrkulację pasatową w okresie równonocy wiosennej i jesiennej, gdy Słońce góruje w zenicie nad równikiem. Układ cyrkulacji pasatowej odpowiada opisowi powyżej rysunku.
Rysunek przedstawia krążenie pasatowe powietrza w okresie przesilenia letniego, gdy Słońce góruje w zenicie nad Zwrotnikiem Raka. Układ cyrkulacji jest przesunięty na północ. W efekcie w strefie podrównikowej na półkuli północnej występuje pora deszczowa, a na półkuli południowej pora sucha. Rejon Morza Śródziemnego leży wówczas w strefie wysokiego ciśnienia- stąd lato nad tym morzem jest zawsze suche i bardzo ciepłe.
W okresie przesilenia zimowego Słońce góruje w zenicie nad Zwrotnikiem Koziorożca. Układ cyrkulacji pasatowej jest przesunięty na południe od równika. Na sawannie półkuli południowej występuje pora deszczowa, a na półkuli północnej pora sucha. Na południowych krańcach Afryki i Australii (w klimacie śródziemnomorskim) panuje ciepłe i suche lato - jest to strefa osiadania powietrza w układach wyżowych. Nad M. Śródziemne sięga strefa oddziaływania frontu polarnego - stąd większa ilość opadów atmosferycznych w okresie zimowym na tym obszarze.

Krążenie powietrza w strefie umiarkowanej

Powietrze osiadające w wyżach zwrotnikowych kieruje sie nie tylko w kierunku równika (tworząc pasaty), ale również w kierunku biegunów. Działająca coraz bardziej siła Coriolisa powoduje szybkie odchylenie tych wiatrów. W efekcie w strefie umiarkowanej występuje obszar stałych wiatrów zachodnich. Są one szczególnie silne na półkuli południowej, gdyż brak tam barier lądowych (żeglarze nazywają te rejony "ryczącymi czterdziestkami" i "wyjącymi pięćdziesiątkami").

Krążenie powietrza w strefie okołobiegunowej

Na biegunach występują stałe układy wysokiego ciśnienia. Ich powstanie jest związane z bardzo zimnym podłożem, od którego ochładza się powietrze. Staje się on cięższe i opada na powierzchnię ziemi (wyże termiczne). Od wyżów biegunowych wieją w kierunku równika wiatry, które są bardzo silnie odchylane przez siłę Coriolisa (w strefie okołobiegunowej ma ona największą wartość). Tworzy się okołobiegunowy układ wiatrów wschodnich.