Atmosferos cirkuliacija – tai didelio masto oro masių nuolatinis ir kintantis judėjimas aplink Žemę. Šių srautų pagrindinis variklis yra Saulės spinduliuotė, kuri netolygiai šildo planetos paviršių: ekvatoriaus juosta gauna daugiau energijos nei poliarinės sritys. Žemė sugeria tik dalį gaunamos energijos, o kita dalis išspinduliuojama atgal į atmosferą ir į visatą kaip ilgabangė spinduliuotė. Ši energijos apykaita – apšvietimo skirtumai ir šiluminės sankaupos – verčia orą kilti, leistis ir judėti, taip paskirstant Šiluminė energija per planetą.

Trys pagrindinės ląstelės

Nors kasmet atmosferos cirkuliacija pasireiškia įvairiai, egzistuoja tam tikra pastovi klimatologinė struktūra su trimis pagrindinėmis ląstelėmis kiekvienoje pusrutulyje:

  • Hadley ląstelė (maždaug nuo pusiaujo iki ~30° platumos): šiltesnis oras ties pusiauju kyla konvergencijos juostoje (ITCZ), vėjas teka į aukštį ir juda link subtropikų, kur nusileidžia ir sukuria aukšto slėgio sritis. Žemėje tai siejama su prekybinėmis (trade) vėjų juostomis ir sausomis subtropinėmis juostomis.
  • Ferrel ląstelė (maždaug 30°–60°): tai tarpinė, dinamiškai palaikoma ląstelė, kur oras juda priešingai nei Hadley ir poliarinė ląstelės kryptimis. Čia dominuoja vakarų (vyraujantys vakarų) vėjai, kurie neša ciklonus ir šilumos mainus tarp vidutinių platumų.
  • Poliarinė ląstelė (apie 60°–90°): šaltas oras prie poliarinių regionų leidžiasi ir teka link vidutinių platumų, kur susiduria su šiltesnėmis oro masėmis; tai sukuria poliarines rytines vėjų juostas (polar easterlies).

Šių ląstelių ribose dažnai susidaro stiprios srovės viršutiniuose sluoksniuose – pvz., subtropinė ir poliarinė jet srovės, kurios daro didelę įtaką orų blokams ir kovos su ciklonais.

Koriolio jėga ir vėjo nukrypimas

Oro masių krypimą įtakoja ne tik slėgio gradientai ir temperatūros skirtumai, bet ir Žemės sukimosi poveikis – koriolio jėga. Koriolio jėga nėra tiesioginė “jėga” vektoriaus prasme, bet padarinys, kylantis dėl judančio stebėtojo koordinatų sistemos (sukimosi). Dėl jos:

  • Šiauriniame pusrutulyje judančios masės krypsta į dešinę nuo savo pradinės trajektorijos.
  • Pietiniame pusrutulyje – krypsta į kairę.

Dėl to vietoje tiesioginio judėjimo nuo aukšto slėgio prie žemo, vėjai virš Žemės paviršiaus dažnai pučia pasvirę kampu (sukurdamas ciklonus ir anticiklonus) ir formuoja nuolatines vėjų juostas: prekybinius vėjus, vakarų vėjus ir poliarinius rytinius vėjus. Todėl teiginys, kad „oras krypsta į vakarus“, nėra tikslus – krypimo kryptis priklauso nuo pusrutinio ir vietinių sąlygų.

Poveikis klimatui ir kasdieniams orams

Atmosferos cirkuliacija lemia daug kasdienių oro reiškinių ir ilgalaikių klimato savybių:

  • Įvairios platumos gauna nevienodą kritulių pasiskirstymą: tropikuose konvergencija prie pusiaujinės konvergencijos juostos atneša daug kritulių (lietus ir atogrąsiniai miškai), o subtropikų nusileidimas sukuria sausas zonas (pvz., dykumos).
  • Vidutinėse platumose Ferrel ląstelė ir polarinių ribų dinamika skatina cikloninį aktyvumą ir kintančius orus.
  • Jet srovės ir ląstelių poslinkiai lemia staigius orų pasikeitimus, audras ir oro frontus.
  • Sezoniškumas: pavasarį–vasarą Hadley ląstelė ir ITCZ pasislenka link vasaros pusrutulio, kas svarbu monsunams ir sezoninėms kritulių juostoms.

Ryšys su vandenynų cirkuliacija ir klimato kaita

Atmosferos ir vandenynų cirkuliacijos yra tarpusavyje susijusios: vėjai formuoja paviršinius jėgus, kurie varo vandenynų sroves (pvz., didžiuosius povandeninius srovių žiedus), o šiluminiai mainai tarp atmosferos ir vandenyno įtakoja tokius reiškinius kaip El Niño–Southern Oscillation (ENSO). Ilgalaikė klimato kaita gali keisti atmosferos cirkuliacijos modelius – pasislinkti srovių riboms, sustiprėti arba susilpnėti tam tikri vėjai ir keistis kritulių pasiskirstymu.

Santrauka

Atmosferos cirkuliacija yra kompleksinė, bet paaiškinama sistema, kurioje pagrindinį vaidmenį atlieka Saulės energijos netolygus pasiskirstymas, trys pagrindinės ląstelės (Hadley, Ferrel, poliarinė) ir koriolio jėga. Šie procesai formuoja platesnes vėjo juostas, kritulių pasiskirstymą, oro frontus ir ilgalaikes klimato zonas, taip pat daro stiprią įtaką mūsų kasdieniams orams ir globaliam klimatui.