Atmosférická cirkulácia: definícia a bunky (Hadleyova, Ferrelova, polárna)
Objavte atmosférickú cirkuláciu: definícia, Hadleyova, Ferrelova a polárna bunka, vplyv slnečnej energie a Coriolisovej sily na formovanie globálneho počasia.
Atmosférická cirkulácia je pohyb vzdušných más vo veľkom meradle, ktorý presúva teplo, vlhkosť a hybnosť po celej planéte. Pôvodcom týchto procesov je slnečné žiarenie: krátkovlnné žiarenie zo Slnka sa čiastočne absorbuje v povrchovej vrstve Zeme, časť energie sa následne vyžaruje späť do atmosféry a do vesmíru ako dlhovlnné žiarenie. Táto výmena energie a rozdielne ohrievanie rôznych zemepisných šírok (rovník sa ohrieva viac než póly) vytvára tlakovú a termickú nerovnováhu, ktorú vyrovnáva pohyb vzduchu. Tepelná energia sa tak šíri nielen rádiáciou, ale aj dynamickou cirkuláciou vzduchu a oceánov.
Bunky atmosférickej cirkulácie
V klimatologickej schéme sa obvykle rozlišujú tri základné bunky v každom poludníku, ktoré spolu vysvetľujú dominantné smery vetra a stúpavé/ klesavé pohyby vzduchu:
- Hadleyova bunka (približne od rovníka do ~30°): V blízkosti rovníka sa silné slnečné ohrievanie spôsobuje stúpavé prúdenie (konvekcia) v oblasti rovníkového zrážkového pásma (ITCZ). Vzduch stúpa, ochladzuje sa a stráca vlhkosť vo forme intenzívnych zrážok. Ochladený vzduch sa potom rozteká smerom k vyšším šírkam, klesá v oblasti subtropických vysokých tlakov (okolo 20–30°) a späť na povrchu prúdi ako pasátne vetry k rovníku.
- Ferrelova bunka (približne 30°–60°): Ide o medziľahlý pás, kde prevládajú západné vetry (západné prúdenie). Ferrelova bunka nie je taká autonómna ako Hadleyova alebo polárna — je skôr výsledkom interakcie týchto dvoch a dynamiky stredných šírok. V tejto oblasti vznikajú cyklóny a frontálne systémy, ktoré prenášajú teplo a vlhkosť medzi tropmi a polárnymi oblasťami.
- Polárna bunka (približne od ~60° k pólu): V polárnych šírkach chladný vzduch klesá v blízkosti pólu a prúdi smerom k nižším šírkam pri povrchu ako polárne východné vetry. Na kontakte medzi studeným polárnym vzduchom a teplejším vzduchom zo stredných šírok sa vytvára polárny front, zdroj mnohých medzipásmových búrok.
Veterné pásma, Coriolisova sila a jetstreamy
Pohyb vzduchových hmôt ovplyvňuje Coriolisova sila. Presnejšie: na severnej pologuli Coriolisova sila odchyľuje pohyb k pravému smeru a na južnej pologuli k ľavému — dôsledkom sú charakteristické veterné pásma. To neznamená jednoduché „odkláňanie na západ“, ale rotáciu smeru prúdenia v závislosti od pologule a smeru pohybu.
- V nízkych zemepisných šírkach sú to pasáty (tradične vetry z východu ku rovníku).
- V stredných šírkach dominujú západné vetry (westerlies), ktoré prenášajú fronty aj oblačnosť od západu na východ.
- V polárnych oblastiach prevládajú polárne východné vetry.
Na hraniciach buniek sa často tvoria úzke pásy rýchleho prúdenia — jet streamy. Najvýraznejšie sú subtropický a polárny jet, ktoré ovplyvňujú polohu a vývoj cyklónov v stredných zemepisných šírkach.
Funkcia v klimatickom systéme a regionálne dôsledky
Atmosférická cirkulácia slúži hlavne na prenášanie energie z teplejších oblastí (rovník) do chladnejších (póly), čím zmierňuje extrémy teploty. Má pri tom zásadný vplyv na rozloženie zrážok a typy podnebia:
- Stále zrážky pri ITCZ podporujú tropické dažďové pralesy.
- Subtropické oblasti zostávajú suché, pretože klesajúci vzduch v subtropickej gyre potláča zrážky — tu sa nachádzajú väčšina púští.
- Stredné šírky sú charakterizované meniacimi sa frontálnymi systémami a sezónnymi zmenami počasia.
Okrem atmosféry zohrávajú pri prenose tepla a vlhkosti dôležitú úlohu aj oceány — veľká časť latitudinálneho prenosu energie prebieha kombináciou atmosférickej cirkulácie a oceánskych prúdov.
Variabilita a sezónne posuny
Prejav cirkulácie sa z roka na rok mení v dôsledku sezónnych posunov Slnka a interakcií medzi atmosférou a oceánmi (napr. El Niño / La Niña). Základná klimatologická štruktúra (tri bunky) býva stabilná, no polohy jednotlivých prvkov (ITCZ, subtropické vysoké tlaky, jet streamy) sa v priebehu roka posúvajú smerom k Slnkom naklonenej pologuli. Hadleyova bunka sa v lete tej-ktorej pologule rozširuje, čo mení rozloženie zrážok a vetrov.
Shrnutie
Atmosférická cirkulácia je základný mechanizmus vyrovnávania nerovnomernej distribúcie slnečného ohrievania na Zemi. Trojbunkový model (Hadleyova, Ferrelova, polárna bunka) spolu s Coriolisovou silou a jetstreamami vysvetľuje hlavné veterné pásma, miestne klimatické podmienky a rozloženie zrážok. Porozumenie týmto procesom je dôležité pre predpovede počasia, štúdium klímy a hodnotenie dôsledkov klimatických zmien.
Hadleyho bunka
Zem a oceán sú intenzívne vyžarované v rovníkových oblastiach. Horúci a zvyčajne vlhký vzduch stúpa. Nazýva sa to konvekcia. Tento proces vytvára oblasť nízkeho tlaku pozdĺž rovníka. Táto oblasť sa nazýva aj medzitropická konvergenčná zóna. Horúci vzduch smeruje na juh aj na sever a ochladzuje sa. Keď je vzduch dostatočne studený, opäť klesá k povrchu. Vznikajú tak púšte a polopúšte subtropického pásma. Pri dosiahnutí 30 stupňov zemepisnej šírky sa masy vzduchu vracajú k dažďovému rovníku.
Polárna bunka
Vzduch na 60 stupňoch zemepisnej šírky je chladnejší a suchší ako vzduch na rovníku. Na druhej strane sú stále možné stúpavé pohyby. Charakter procesov je podobný Hadleyho bunke. Teplejší vzduch stúpa a na póloch klesá. Tento vzduch sa vracia späť k rovníku.
Ferrelova bunka
Pohyby medzi 30 a 60 stupňami sú zložitejšie. Teplota nie je hlavnou príčinou tohto obehu. Vzduch v tejto bunke mierneho pásma sa pohybuje podľa rozdielov medzi pohybujúcimi sa hmotami v Hadleyho a polárnych bunkách. Prevládajúce vetry sú spravidla západné.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to atmosférická cirkulácia?
Odpoveď: Atmosférická cirkulácia je rozsiahly pohyb vzdušných más.
Otázka: Aký je pôvod procesov atmosférickej cirkulácie?
Odpoveď: Pôvodom procesov atmosférickej cirkulácie je slnečné žiarenie.
Otázka: Čo sa deje so slnečným krátkovlnným žiarením?
Odpoveď: Krátkovlnné slnečné žiarenie je pohlcované Zemou, ale len časť tejto energie je absorbovaná.
Otázka: Čo sa deje s energiou, ktorú Zem neabsorbuje?
Odpoveď: Energia, ktorú Zem neabsorbuje, sa vyžaruje späť do atmosféry a do vesmíru ako dlhovlnné žiarenie.
Otázka: Ako je tepelná energia rozložená na povrchu Zeme?
Odpoveď: Tepelná energia sa na povrchu Zeme šíri vďaka cirkulácii vzduchu.
Otázka: Koľko článkov rozoznávame v cirkulácii atmosféry?
Odpoveď: V atmosférickej cirkulácii rozoznávame tri bunky: Hadleyho bunku, Ferrellovu bunku a polárnu bunku.
Otázka: Čo je to Coriolisova sila a ako ovplyvňuje pohyb vzduchových hmôt?
Odpoveď: Coriolisova sila je sila, ktorá spôsobuje odklon vzduchu na západ. Ovplyvňuje pohyb vzduchových hmôt.
Prehľadať