Atmosférická cirkulace
Základem pro povětrnostní situaci v dané oblasti je proudění vzdušných mas, tedy cirkulace vzduchu. Tato stránka podává základní informace o tématu atmosférická cirkulace. Přesněji o specifikách proudění vzduchu na Zemi, o výskytu větru jako takového i místních typů větrů, včetně faktorů tyto ovlivňujících. Stránka přináší informace ohledně vlivů na cirkulaci a objasnění základní vazby tlaku vzduchu na vítr a tady přenos vzduchu.
Témata stránky: Zemská cirkulace, atmosférická cirkulace, dělení cirkulace, stabilní tlakové útvary, vlivy na proudění vzduchu.
Anglické názvy: Atmospheric circulation (atmosférická cirkulace), terrestrial circulation (zemská cirkulace), stable pressure formation (stabilní tlakový útvar), cyclone (cyklona), anticyclone (anticklona).
Výukový materiál k tomuto tématu:
OBSAH STRÁNKY
- Základy cirkulace na Zemi
- Dělení cirkulačních oblastí (buněk) a jejich popis
- Vliv Coriolisovy síly
ZÁKLADY ZEMSKÉ CIRKULACE
Zemská atmosférická cirkulace nebo-li všeobecná cirkulace na Zemi se skládá ze tří základních buněk proudění na každé polokouli od rovníku Země a v každé buňce má specifické rysy. Z hlediska zemské cirkulace hraje významnou roli zejména Coriolisova síla, která cirkulaci odklání. Cirkulace na Zemi se odehrává neustále stejně, od rovníku k pólům. V tomto prostoru můžeme cirkulaci klasifikovat na jednotlivé úseky, buňky, ve kterých má cirkulace společné rysy. Cirkulace na Zemi je uzavřený okruh proudícího vzduchu, podobně jako zemský koloběh vody.
Náčrt zemské cirkulace s rozdělením do cirkulačních buněk
Zemskou atmosférická cirkulace se dělí na:
- Rovníkové pasáty
- Hadleyho buňky
- Ferrelovy buňky
- Polární buňky
Na každé polokouli se v daných zeměpisných šířkách nacházejí tyto výše uvedené oblasti se specifickou cirkulací vzduchu, graficky zobrazuje náčrt nad textem. Výše uvedené buňky nazýváme cirkulačními buňkami. Za každé proudění vzduchu je odpovědný tlakový rozdíl (více stránka Tlak vzduchu) v dané oblasti vůči okolí. Mezi sloupci vzduchu různých teplotních vlastností vznikají rozdíly v tlaku vzduchu, které způsobují vítr, jinými slovy proudění či chcete-li cirkulaci vzduchu.
Stabilní tlakové útvary nad Zemí
Směrem k rovníku vanou větry zvané pasáty. Vzduch, který se pomocí nich dostane k rovníku se zde ohřívá od zemského povrchu a následně stoupá do výšky a proudí na severní i jižní polokouli do polárních oblastí. V Hadleyově buňce dochází v horní troposféře k přemístění vzduchu do pomezní oblasti subtropických a mírných šířek. Tam klesá a vrací se zpět k rovníku. Ve Ferrelově buňce nad mírnými zeměpisnými šířkami vystupuje vzduch do výšky, na pomezí s buňkou Hadleyovou klesá zpět k povrchu a následně proudí zpět do mírných šířek. V mírných šířkách stoupá vzduch do horní troposféry a proudí k pólům.
Vznik cyklon a anticyklon
Tam klesá k povrchu a vrací se do mírných šířek. Vzestupem vzduchu se tvoří cyklony (tlakové níže). Na základě toho nacházíme na Zemi stabilní tlakové útvary (více o nich viz stejnojmenná stránka Tlakové útvary, či stránky Počasí v tlakové výši a Počasí v tlakové níži z hlediska našich podmínek). Děje se tak v mírných zeměpisných šířkách, kde se nachází pás tlakových níží, které je důležitou součástí atmosférické cirkulace na Zemi. Kolem rovníku se vyskytuje zas rovníková tlaková níže, která obepíná celou planetu dokola. Tam, kde vzduch klesá dolů, jsou podmínky pro tvorbu opačného tlakového útvaru a to tlakové výše, anticyklony. Ty tedy vznikají na pomezí Hadleyovy a Ferrelovy buňky, jde o subtropické tlakové výše. Nad póly leží také anticyklony, vlivem klesajícího vzduchu.
Ve výše jmenovaných případech hovoříme sice o stabilních tlakových útvarech, avšak není to zcela přesný název. Tyto nejsou nad danými oblastmi zcela permanentní, ale převažující. Tlakové útvary jsou různě přesouvány a pohyb jedněch narušuje výskyt jiných. Tyto útvary se mění a to posouvají (během roku), zvětšují či naopak, rozdělují a také slábnou nebo sílí. Na základě posunu zásadních tlakových útvarů dochází k značným změnám počasí v různých oblastech Světa, které mohou vyústit i v extrémní situace (například výskyt lijáků a rozsáhlých povodní). Rovníková brázda nízkého tlaku vzduchu, která se posouvá během roku více na sever (v létě na severní polokouli) či na jih (v zimě opačně). To znamená během zimy na severu Afriky výskyt sucha. V létě je tomu naopak a nad oblastí se vyskytuje období dešťů.
Vliv Coriolisovy síly
Na severní polokouli proudí vítr od rovníku k severu. Horizontální složka, působící na putující vzduchovou částici kolmo vpravo od směru jejího postupu, je v oblasti rovníku nulová. Směrem k severu vliv této síly roste. Při proudění vzduchu k jihu se vliv této složek Coriolisovy síly snižuje, zmenšuje se tak i odchylování vzduchu směrem doprava. Poté, co se vzduchu otočí a putuje opět k severu, má tato síla zvyšující se vliv a stáčí proudění doprava do doby, než se toto zakřiví do takové míry, že putuje zpět k jihu. Cirkulace se tam točí od západu k východu.
Vlivem základních cirkulačních podmínek na Zemi dochází ke vzniku rozhraní mezi jednotlivými fyzikálně odlišnými vzduchovými masami (hmotami) a ke vzniku atmosférických front. Od severu k jihu jsou přenášeny studené vzduchové hmoty, které jsou těžší a klesají dolů a podsouvá se pod teplejší vzduch v daných oblastech. Vznikne studená fronta. Při proudění vzduchu od jihu k severu je tomu naopak, teplejší vzduch dopadá na chladnější v této oblasti a vyklouzává po něm do výšky. Vznikne teplá fronta. Následně se formují další synoptické útvary, dochází k vzniku velkých teplotních rozdílů, které způsobují rozdíly v tlaku na malých vzdálenostech, čímž vznikají také další projevy počasí jako je významný vítr – zvaný jet stream (více informací o něm a o větru obecně na stránce Vítr). Více informací o atmosférických frontách jako rozhraních mezi rozdílnými vzduchovými hmotami na stránce Atmosférické fronty.
Reference
Použitá a doporučená literatura:
WHITAKER, R. a kol. The Encyklopedia of Weather and Climate Change. Sydney: Weldon Owen Pty Limited, 2010 (CZ verze STAŘECKÁ, E. PAUER, M. Encyklopedie počasí a změna klimatu. Praha: Svojtka a Co, 2012)
SIMONS, P. a kol. Nature´s Mighty Powers: Extreme Weather. Londýn: Toucan Books, Reader´s Digest Association Limited, 2006 (CZ verze Vereš, P. a kol. Extrémy počasí: Síly přírody. Praha: Reader´s Gidest Výběr, 2010)
DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017