Wiatry na kuli ziemskiej

Wiatry, Monsun, Tsunami, Bora, Fen, Bryza

Wiatr to poziomy ruch powietrza wywołany różnicami ciśnienia. Ciśnienie atmosferyczne zależy głównie od szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza, oraz od pory roku. Powietrze będąc gazem dąży do wyrównania ciśnienia, dlatego powstaje ruch powietrza skierowany zawsze od ciśnienia o większej wartości do ciśnienia o wartości mniejszej. Pionowy ruch powietrza nazywamy konwekcją.Spowodowany jest on zróżnicowaną temperaturą powietrza, zróżnicowanym ciężarem właściwym dwu stykających się ze sobą mas powietrza lub przez wymuszenie wznoszenia powietrza przez charakterystycznie ukształtowaną powierzchnię terenu.

Podstawowymi czynnikami wywołującymi poziomy ruch powietrza atmosferycznego jest więc:

• Nierównomierne dostarczanie ciepła w różne obszary kuli ziemskiej

• Spadek grubości troposfery wraz ze wzrostem szerokości geograficznej

• Różna prędkość obrotu Ziemi na różnych szerokościach geograficznych

• Siła Coriolisa powodująca odchylenie się ciał od kierunku ruchu na półkuli północnej w prawo, a na półkuli południowej w lewo

 

Ogólna cyrkulacja atmosfery na kuli ziemskiej

Na kuli ziemskiej wyróżnia się strefy stałych niskich lub wysokich ciśnień. Wytworzenie się tych stref spowodowane jest tym, iż Ziemia ma niejednorodną powierzchnię oraz tym, że promieniowanie słoneczne nierównomiernie dociera do powierzchni Ziemi.

Silnie ogrzane powietrze w strefie okołorównikowej unosi się ku górze. Na obszarze tym tworzy się pas niskiego ciśnienia zwany też równikowym pasem ciszy. Strefa ta charakteryzuje się występowaniem słabych wiatrów lub ich brakiem. Jednocześnie tworzą się w wyniku spadku temperatury burzowe chmury, które powodują tzw. zenitalne opady. Następnie masy powietrza rozdzielają się i kierują na północ i południe ku zwrotnikom, przybierając dzięki sile Coriolisa kierunek zachodni. Wiatry te nazywamy antypasatami. Ponieważ wysokość troposfery i obwód Ziemi zmniejsza się wraz ze wzrostem szerokości geograficznych, następuje sprężanie powietrza i jego ochładzanie. Powietrze opada tuż poza zwrotnikami i tworzy się tam silny wyż baryczny oraz pas ciszy. W rezultacie (różnice ciśnień) powietrze odpływa dołem ku ciągle tworzącemu się niżowi nad równikiem (pasaty - na półkuli północnej są to wiatry północno-wschodnie, a na półkuli południowej, południowo-wschodnie) i w kierunku umiarkowanych szerokości geograficznych.

Pomiędzy wyżami podzwrotnikowymi i okołobiegunowymi powstają obszary niskiego ciśnienia. Napływają do nich ciepłe masy powietrza z wyżów podzwrotnikowych i w zimie z wyżów okołobiegunowych. Pod wpływem siły Coriolisa wiatry te zmieniają kierunek na zachodni. Wieją tam zatem wiatry zachodnie. Szczególnie silnie wiatry zachodnie zaznaczają się na półkuli południowej, gdyż w umiarkowanych szerokościach geograficznych brak tam dużych obszarów lądowych. Rejony te żeglarze nazywają "ryczącymi czterdziestkami" i "wyjącymi pięćdziesiątkami" ponieważ najsilniejsze wiatry tworzą się pomiędzy 40°-60° szerokości geograficznej południowej. Ogólne krążenie powietrza w umiarkowanych szerokościach geograficznych półkuli północnej zaburzone jest występowaniem dużych powierzchni lądowych.

Ponieważ najmniejsza ilość ciepła otrzymują obszary okołobiegunowe, powietrze jest tam ciężkie i gęste i opada w dół, tworząc obszary wysokiego ciśnienia. Wiatry te płyną ku niższym szerokościom geograficznym (umiarkowanym), gdzie istnieje niż. Wiatry dzięki sile Coriolisa przybierają kierunek północno-wschodni i wschodni na półkuli północnej oraz południowo-wschodni i wschodni na półkuli południowej. Wiatry te nazywane są wiatrami wschodnimi.

Schemat ogólnej cyrkulacji powietrza na kuli ziemskiej. Źródło:http://www.atmosphere.mpg.de/

Monsuny

Latem jednak nad silnie ogrzanym lądem azjatyckim powstaje bardzo głęboki niż baryczny, a nad masami wód oceanicznych oblewających ten kontynent, znacznie chłodniejszymi tworzy się wyż baryczny. Zaburza to ogólny kierunek cyrkulacji atmosferycznej na tych obszarach i powoduje wytworzenie się lokalnych wiatrów sezonowych zwanych monsunami. Monsuny zmieniają swój kierunek na przeciwny w zależności od pory roku.

Wyróżnia się dwa rodzaje monsunów:

• monsun letni (morski) - z pogodą deszczową, związaną z niskim ciśnieniem nad lądem i wysokim nad morzem

• monsun zimowy (lądowy) - z pogodą suchą, spowodowaną wysokim ciśnieniem nad lądem i niskim nad morzem.

W monsunie letnim wiatr wieje z morza w stronę lądu, w monsunie zimowym - odwrotnie. Latem ląd nagrzewa się szybciej niż woda, więc ciśnienie powietrza nad nim spada. Pojawiają się gwałtowne wiatry wiejące znad morza w głąb lądu. Zimą niże tworzą się nad cieplejszymi wodami, co przyczynia się do wiania monsunów od lądu w stronę morza (wiatry wieją z wyżu do niżu).

Wiatr wiejący w ciepłej porze roku z oceanu na ląd jest to monsun letni. W półroczu letnim monsuny wieją z morza na ląd, w zimie z lądu nad morze. Powstają one w wyniku dużych różnic temperatur, a w związku z tym ciśnienia między lądem a morzem. W okresie letnim ląd nagrzewa się bardziej niż morze. Nad lądem powstaje wskutek tego obszar obniżonego ciśnienia, powodujący spływ powietrza dołem z oceanu na ląd. Górą natomiast powietrze przemieszcza się w tym czasie w przeciwnym kierunku - z lądu na ocean. W chłodnej porze roku ocean jest cieplejszy od lądu, co powoduje że wiatr wieje w przeciwnym kierunku - z lądu na ocean. Jest to monsun zimowy. Wiatr ten jest zwykle słabszy od monsunu letniego.

Monsuny najsilniej rozwijają się w strefie południowych wybrzeży Azji. Jest to spowodowane wyjątkowo dużymi różnicami temperatury, jakie powstają pod wpływem olbrzymiego kontynentu Azji silnie nagrzanego latem, a oziębionego podczas zimy.

Ogólny schemat cyrkulacji monsunów w zimie:

oraz w lecie:

Źródło: opracowanie własne

 

Bryza

Podobne zakłócenia, jakie powodują monsuny w skali rocznej, w ciągu doby powodują wiatry powstające na obszarach kontaktu lądu z morzem i są to tzw. bryzy. Bryza jest to wiatr wiejący na wybrzeżu morskim. Zmiany kierunku wiatru wywołane są różnicami w nagrzewaniu się lądu i morza. W dzień ląd nagrzewa się szybciej niż woda, dlatego cieplejsze powietrze nad lądem unosi się, a na jego miejsce pojawia się chłodniejsze i wilgotniejsze powietrze znad morza. Zatem bryza dzienna (bryza morska) wieje znad morza na ląd. Natomiast w nocy woda oddaje szybciej ciepło niż ląd. Zjawisko powtarza się, ale wiatr wieje w przeciwnym kierunku. Bryza nocna (bryza lądowa) przynosi na wodę suche powietrze znad lądu. Zasięg bryzy to ok. 20-30 km od linii brzegowej w stronę wody. W stronę lądu zasięg ten jest wyraźnie mniejszy i uzależniony od charakteru powierzchni.

 

Wiatry górskie i dolinne

W regionach górskich również występują wiatry lokalne zmieniające kierunek w ciągu doby. Wiatry dolinne i górskie są to wiatry wywołane różnicami w nagrzewaniu oraz ochładzaniu den dolin i zboczy gór. Podczas dnia znad dobrze ogrzanych zboczy ciepłe lekkie powietrze unosi się do góry i wieje ciepły wiatr dolinny. Nocą natomiast następuje pod wpływem grawitacji spływ cięższego chłodniejszego powietrza po zboczach w kierunku dna doliny. Wieje w dół chłodny, nocny wiatr górski.

 

Fen

Fen to silny, porywisty, ciepły, suchy wiatr wiejący z gór. Znany jest od dawna w Alpach, z niemieckiego Fohn. Występuje w Karpatach, Sudetach, w zachodniej części Kaukazu, w górach Azji Środkowej, w Ałtaju, na wschodnich zboczach Gór Skalistych, a także na Grenlandii i Islandii. W różnych krajach nosi nazwy lokalne, np. halny w Tatrach, polak po czeskiej stronie Sudetów, chinook w Górach Skalistych.

Warunkiem powstania tego wiatru jest różnica ciśnienia atmosferycznego po obu stronach bariery górskiej. Różnica ta wymusza ruch powietrza. Powietrze napotykając góry unosi się, ochładzając o ok. 0,6° na 100 m wysokości. W czasie unoszenia się powietrza następuje kondensacja pary wodnej - tworzą się chmury i deszcze. Suche już powietrze przekracza barierę szczytów górskich i opada po drugiej stronie ku dolinom. Opadając ogrzewa się, o ok. 1° na 100 m. Stąd też wiatry fenowe są suche oraz znacznie cieplejsze niż powietrze na tej samej wysokości po przeciwnej stronie gór. Im wyższa jest bariera górska, tym ta różnica może być większa. Wiatr typu fenowego po stronie układu niżowego jest ciepły, suchy, czasem bardzo porywisty i silny, a podwyższenie temperatury i spadek wilgotności powietrza, zwane ogólnie efektem fenowym odczuwane będą jeszcze na znacznych odległościach od gór, np. w Krakowie, przy wiejącym halnym. Ten typ wiatru jest dość często notowany, mniej więcej kilkadziesiąt razy w ciągu roku. W zimie powoduje gwałtowne topnienie, a nawet bezpośrednie parowanie śniegu. Latem efekt fenowy wywołuje nieraz gwałtowne wysuszenie i opad liści. W Polsce ten typ wiatru występuje w Karpatach i Sudetach.

Schemat wiatru fenowego. Źródło: Wikipedia 

 

Bora

Bora jest to chłodny, suchy i porywisty wiatr wiejący głównie na wybrzeżu dalmatyńskim.

Powstaje najczęściej zimą, gdy nad lądem tworzy się ośrodek wysokiego ciśnienia, a nad morzem przeważa ciśnienie niskie. Zimne powietrze gromadzi się za Górami Dynarskimi, później przekracza barierę górską i opada w stronę wybrzeża. Wiatr ten przechodząc nad morzem nasyca się wilgocią. Stąd nazwa ta, a dokładniej bora scura(= 'bora ciemna'), używana jest na włoskim wybrzeżu południowego Adriatyku dla określenia chłodnego i wilgotnego wiatru wiejącego od strony morza.