Układy atmosferyczne

Układy atmosferyczne to procesy regulujące po części warunki życia, co pozwala na utrzymanie życia na naszej planecie. Są one „silnikami" o ogromnej mocy, które przenoszą ciepło i wilgotność z jednego miejsca na drugie, odpowiadają takie za wielkie „eksplozje" energii.

Układy atmosferyczne są to w przybliże­niu obszary wirującego powietrza, o średnicy od 150 do 4000 km. Ich wy­sokość jest zmienna. Niektóre osiągają wysokość 12-15 km i rozpościerają się w całej warstwie troposfery (najniższej warstwie atmosfery). Inne płytkie, ale szybko przemieszczające się, mają wysokość od 1 do 3 km. Układy atmosferyczne są opisywane poprzez różnice w zmienności ciśnie­nia powietrza oraz kierunków wiatrów wiejących wokół ich centrów. Główne systemy powietrza, lub jak kto woli ciśnienia to wyże i niże. Wyże lub antycyklony, to obszary o wysokim ciśnieniu powietrza, gdzie powietrze opada. Niże, które są także nazywane cyklonami lub depresjami, to ob­szary o niskim ciśnieniu, tam powietrze unosi się. Chmury powstają przy unoszącym się powietrzu. Dlatego niże są związane z pochmurną, deszczo­wą i wietrzną pogodą.

Antycyklony (wyże)

Antycyklony lub wyże, zwykle charakteryzują się stałą pogodą, która nie zmienia się przez kil­ka dni. Wiatry w anty cyklonach wieją zgodnie z ruchem wskazówek zegara na półkuli północ­nej, a odwrotnie na półkuli południowej. Na ma­pach pogody wyże wyglądają jak serie współ-środkowych izobar (lini łączących miejsca o ta­kim samym ciśnieniu powietrza) z najwyższym ciśnieniem w centrum. Wyże są obszarami o na ogół słabych wiatrach i bezchmurnym niebie. Brak chmur oznacza, że ciepło promieniujące z powierzchni ziemi ucieka w kosmos. Dlatego powierzchnia ziemi i zalegające nad nią powietrze ochładzają się gwałtownie w nocy. W zimie to ochłodzenie często powoduje mróz, a w wil­gotnym powietrzu zamglenie i mgłę. Lekkie wia­try w regionach wyżowych temu sprzyjają. Gdy­by wiatry były silniejsze, mogłyby wymieszać powietrze i ochłodzenie przy powierzchni ziemi mogłoby objąć o wiele szerszą warstwę powie­trza. Niektóre wyże występują w regionach zim­nych. Tam powietrze jest gęstsze, stąd ciśnienie przy ziemi jest wyższe. Takie wyże tworzą się w zimie nad takim regionami jak Środkowa Ka­nada i Syberia. Są one zwykle płytkie i mają tyl­ko około 3 km wysokości.

Końskie szerokości

Inne wielkie wyże tworzą się nad końskimi sze­rokościami (nazywanymi tak, ponieważ dawniej w tych stronach wyrzucano za burtę martwe ko­nie ze statków stojących z powodu ciszy), około 20 - 30 stopni szerokości geograficznej północnej i południowej. Te systemy są głębsze i bardziej trwałe. Ciśnienie powietrza w końskich szerokościach jest wyższe, ponieważ są to miejsca nad którymi powietrze uniesione do góry w strefie równikowej w wyniku silnego nagrzania gruntu, opada z powrotem na powierzchnię. Na lądzie, końskie szerokości obejmują najgorętsze pusty­nie na Ziemi, takie jak Sahara.

Od układów wysokiego ciśnienia na końskich szerokościach, przy powierzchni ziemi w kierun­ku równika wieją pasaty, podczas gdy ciepłe za­chodnie wiatry wieją w kierunku biegunów. Za­chodnie wiatry spotykają zimne wiatry wschod­nie wiejące z regionów polarnych. Granica mię­dzy ciepłym a zimnym powietrzem jest nazywa­na frontem polarnym. Cyklony (niże), które przynoszą zmienną, często sztormową pogodę do umiarkowanych szerokości, tworzą się wzdłuż te­go frontu.

Front polarny nie jest linią prostą. Zafalowa­nia tworzą się, gdy zimne powietrze spychane jest w kierunku równika, a ciepłe w kierunku bie­guna. Te ruchy tworzą zawirowanie, które jest wzmacniane przez wiatry o dużej prędkości na­zywane prądami strumieniowymi, wiejące w gór­nej troposferze.

Wiatr w niżu wieje w odwrotym kierunku niż w wyżu, czyli zgodnie ze wskazówkami zegara na półkuli południowej, a przeciwnie na półkuli północnej. Na mapach pogody, niże wyglądają jak serie koncentrycznych izobar, z najniższym ciśnieniem w centrum.

Narodziny niżu

I Ciepłe z chłodnym powietrzem miesza się z tru dem. Dlatego ciepłe powietrze, które dopływa do sfalowania frontu polarnego zamiast wymieszać się z chłodnym, unosi się nad chłodniejsze i bardziej gęste. W ten sposób tworzy się układ niżo­wy. Typowy niż składa się z dwóch frontów. Front ciepły jest strefą graniczną pomiędzy nasu­wającym się powietrzem ciepłym a chłodnym. W tym przypadku ciepłe powietrze unosi się ku górze po zalegającym przy ziemi powietrzu chłodnym. Para wodna w unoszącym się powie­trzu kondensuje się (skrapla) tworząc chmury. Za frontem ciepłym przesuwa się front chłodny. Wzdłuż tego frontu chłodne powietrze wciska się pod powietrze ciepłe, wymuszając jego unosze­nie się. Dlatego strefa frontu chłodnego jest kolej­ną strefą pochmurnej i deszczowej pogody. Front chłodny porusza się szybciej niż ciepły. W wyni­ku tego front chłodny „dogania" front ciepły, fronty spotykają się. Nazywa się to okluzją, gdzie ciepłe powietrze znajduje się w górze, a chłodne przy ziemi. Po utworzeniu się okluzji, układ niżo­wy najczęściej zanika. Meteorologowie zbadali kolejność zjawisk pogodowych związanych z przechodzeniem niżu. Ich znajomość ma wiel­kie znaczenie przy prognozowaniu pogody. Na przykład pojawienie się wysokich haczykowa­tych chmur cirrus wskazuje na ogół na zbliżanie się niżu. Wkrótce pojawiają się grubsze chmury średniego piętra altostratus, a za nimi niskie sza­re nimbostratus. Te chmury przynoszą zwykle opady deszczu trwające przez kilka godzin zanim front się nie przesunie. Za ciepłym frontem znajduje się obszar cie­płego powietrza, zwykle zachmurzony i wilgotny. Za nim przesuwa się front chłodny z burzami. Wzdłuż strefy frontowej często występują opady ulewne, trwające jednak znacznie krócej niż te związane z frontem ciepłym. Po przejściu frontu chłodnego wypogadza się, jest jednak chłodniej. Burze występują wszędzie poza rejonami po­larnymi. Naukowcy oceniają, że w każdej chwili na ziemi występuje około 2000 burz. Wiele z nich występuje wzdłuż frontów chłodnych, gdzie two­rzą się ciemne chmury cumulonimbus w wyniku gwałtownych prądów wstępujących unoszących ciepłe i wilgotne powietrze ponad zalegające przy ziemi powietrze chłodne. Najbardziej gwałtowne burze występują w strefie między zwrotnikowej w wyniku silnego ogrzewania powierzchni ziemi i zalegającego nad nią powietrza. Takie burze da­ją nawet do 600 mm opadów na dobę. Podobne burze powstające wskutek ogrzania powierzchni ziemi występują także w upalne dni, zwykle po południu, w strefie umiarkowanej. Gdy pierwsze atelity przesłały obrazy Ziemi, zaobserwowano potężne grupy wirujących chmur w pobliżu rów­nika. Te układy atmosferyczne powstają, gdy cie­płe i wilgotne powietrze jest szybko unoszone do górnej atmosfery. Czasami kilka takich grup łą­czy się i przesuwa poza strefę równikową w po­staci bardzo aktywnego systemu niskiego ciśnie­nia, zwanego cyklonem tropikalnym, huraganem w Ameryce Północnej, willi-willi w Australii lub tajfunem we wschodniej Azji.