Všeobecná cirkulace atmosféry: Co to je a jak funguje?

Většina procesů a věcí na Zemi se dá popsat jako celek. Nejinak je tomu u atmosférické cirkulace Země. Jedná se o jakýsi hrubý popis pohybů a jevů, které se udávají napříč celou zeměkoulí a jsou pro určitá místa typické.

Příčiny všeobecné cirkulace atmosféry

Pokud bychom se chtěli blíže podívat na důvody, proč všeobecná cirkulace atmosféry existuje, pravděpodobně narazíme na tři nejdůležitější:

• Množství přijatého slunečního záření, které není všude stejné.
• Rotace Země.
• Typ povrchu.

Zjednodušený model cirkulace

Zjednodušený model všeobecné cirkulace atmosféry je dělen na tři buňky nad každou polokoulí, z nichž každá existuje v určité oblasti, platí pro ni jiné proudění a neuvažuje se zde zonální proudění (ve směru rovnoběžek).

Hadleyova buňka

Hadleyovy buňky jsou dvě a přiléhají z obou stran k rovníku. Rozprostírají se přibližně k 30. rovnoběžkám. Proudění v ní probíhá tak, že na rovníku převládají výstupné pohyby, kdy teplý a vlhký vzduch stoupá k hranici troposféry, která se nachází v těchto oblastech výše než například na pólech, a tento vzduch ve výškách, kde je chladněji, kondenzuje a vytváří oblačnost. Vzduchová hmota po nárazu do tropopauzy většinou výše nevystupuje, ale nabere horizontální směr k oběma pólům. Tyto proudy se nazývají antipasáty, protože vyvažují proudění v nižších hladinách troposféry (pasáty). Svůj postup končí až okolo 30° severní a jižní šířky (již ho nedrží ve výšce konvekce, protože k tomu nemá dostatečnou teplotu), kde vzduch začíná sestupovat, a proto v této oblasti vznikají většinou sezonní nebo celoroční anticyklony (např. Azorská tlaková výše, která ovlivňuje počasí i u nás). Vzduch je v těchto oblastech většinou téměř zbaven vlhkosti, proto vytváří vhodné podmínky pro tvorbu pouští a polopouští (např. Sahara). Celou Hadleyovu buňku uzavírají větry ve spodní vrstvě atmosféry, které zaplňují místo po vystupujícím vzduchu v oblasti rovníku. Tyto větry vanou, pokud uvažujeme zonální složku proudění, od 30° a stáčejí se k severovýchodu (směr odkud vítr vane).

Polární buňka

Polární buňky jsou lokalizovány mezi póly a přibližně 60° severní a jižní zeměpisné šířky. Vzduch na 60. rovnoběžkách má stále ještě schopnost stoupat vzhůru a vytváří také oblast (pás), ve které jsou lokalizovány sezonní či celoroční tlakové níže (např. Islandská tlaková níže, která ovlivňuje i naše území). Zastaví se opět až o tropopauzu, která je níž než na rovníku a vydává se směrem k pólům. Zde, již relativně chladný, klesá směrem k Zemi. Sesedavé pohyby jsou typické pro tlakové výše, proto i na pólech se vyskytuje většinou oblast vyššího tlaku. Vzduch pak cestuje opět směrem k rovníkům (převažuje východní zonální složka, proto jsou větry severovýchodní).

Čtěte také: Více o udržitelnosti a ekologii

Ferrelova buňka

Poslední buňka z těchto tří reaguje na pohyby jak v Hadleyové, tak v polární buňce. U sestupných pohybů v oblasti 30° severní a jižní šířky se vzduch zastaví o zemský povrch a odchyluje se nejen k rovníku, ale část putuje směrem k pólům. Při opětovném připuštění zonálního proudění zjistíme, že dominuje západní složka, větry jsou tedy převážně jihozápadní. Přibližně okolo 60.

Vliv rotace Země a nerovnoměrného ohřevu

Pokusme se nyní uvažovat o stejnorodé nerotující Zemi - situace by byla daleko jednodušší. V oblasti rovníku by totiž v tomto případě dopadalo mnohem více energie ze Slunce s převahou výstupných pohybů (oblast nižšího tlaku vzduchu), poté by vzduch putoval až k pólům, sestoupil zde a v hladinách u Země proudil zpět k rovníku.

Souhrn atmosférických vzdušných proudů nejrůznějších prostorových, časových a energetických měřítek zabezpečujících zonální, meridionální i vertikální výměnu vzduchu. Souhrn atmosférických proudů planetárního rozměru obepínajících celou zeměkouli nebo její značnou část se nazývá všeobecná cirkulace atmosféry. Cirkulaci nad relativně malými oblastmi zemského povrchu vyvolanou místními nehomogenitami zemského povrchu, vertikální členitostí a podobnými zvláštnostmi nazýváme místní cirkulací.

Všeobecná cirkulace atmosféry vzniká vlivem nerovnoměrného rozložení hodnot radiační bilance na Zemi, její mechanismus se komplikuje zemskou rotací, rozložením moří, třením aj. Do všeobecné cirkulace patří například pasáty, monzuny, proudění spojené se střídáním cyklonálních a anticyklonálních oblastí v mimotropickych šířkách.

Soustava vzdušných proudů, které zabezpečují výměnu vzduchu mezi rovníkovými a polárními oblastmi, se nazývá všeobecná cirkulace atmosféry. Důležitou úlohu v ní má zemská rotace. Intenzivně ohřívaný povrch planety v okolí rovníku předává teplo ovzduší. Oteplený a vodní parou obohacený vzduch zde tvoří pás nízkého tlaku vzduchu, v němž vzduch stoupá do výšky a je nahrazován vzduchem, který ve spodní části atmosféry proudí z obou stran pásma výstupných pohybů. Vzdušné proudy ze severnějších a jižnějších šířek se zde sbíhají, konvergují. Pásmo, kde tento děj probíhá, se nazývá intertropická zóna konvergence.

Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

Pásmo vysokého tlaku vzduchu, které by zde za zmíněných podmínek mělo existovat, je intertropickou zónou konvergence rozděleno na dvě pásma rozložená v tropických šířkách obou polokoulí (přibližně kolem 25 - 30° severní i jižní zeměpisné šířky). Ve spodní troposféře proudí vzduch z pásem vysokého tlaku vzduchu v tropických šířkách obou polokoulí do pásma nízkého tlaku, v němž leží zóna intertropické konvergence. Z tropických pásem vysokého tlaku proudí vzduch také opačným směrem - do tlakových níží mírných šířek obou polokoulí směřuje také přízemní proudění z oblastí vysokého tlaku vzduchu nad Arktidou a Antarktidou.

Rotace planety má za následek uchylování vzdušných proudů, a to na severní polokouli vpravo a na jižní polokouli vlevo od počátečního směru pohybu vyvolaného spádem tlaku vzduchu. To je příčinou převládání západních větrů (vanoucích od západu) ve středních zeměpisných šířkách včetně většiny Evropy, Severní Ameriky a části Austrálie. Toto je popis proudění vzduchu v blízkosti zemského povrchu. V určité výšce nad zemským povrchem ovšem existují kompenzační protiproudy. Planetární cirkulace, která přenáší teplo z nízkých do vysokých zeměpisných šířek, sestává z řady dílčích systému - tzv. Hadleyových buněk.

Nejvýznamnější z činitelů modifikujících všeobecnou cirkulaci atmosféry (oproti proudění nad ideálním stejnorodým a hladkým povrchem planety) je teplotní kontrast mezi povrchem moře a pevniny. Povrch pevniny se zahřívá i ochlazuje rychleji než povrch moří. Proto je povrch pevniny v létě teplejší a v zimě chladnější než povrch moře. To je základní příčina střídání letního a zimního monzunu, které je charakteristickým znakem monzunových klimatů Země, v nichž žije polovina lidstva.

Ve středních zeměpisných šířkách, kde leží i území České republiky, počasí v rozhodující míře závisí na tlakových nížích a výších. Tlaková níže (cyklona) je oblast, v níž tlak vzduchu klesá od okraje ke středu a v níž vzduch proudí spirálovitě od okraje k centru, a to proti směru hodinových ručiček na severní polokouli a opačně na jižní. Součástí vnětropické tlakové níže je zpravidla frontální systém sestávající z atmosférických front na styku studených a teplých vzduchových hmot.

Mladá cyklona má teplý sektor mezi teplou a studenou frontou. Spojením studené a teplé fronty vzniká okluzní fronta. Výkluzný pohyb teplého vzduchu na teplé frontě je příčinou vytvoření vrstevnaté oblačnosti, z níž vypadávají málo intenzivní, ale dlouhotrvající srážky. Obvyklým znakem studené fronty je kupovitá oblačnost včetně bouřkových oblaků a intenzivní srážky, často charakteru přeháněk, a výskyt bouřek. Tlaková výše (anticyklona) je rozsáhlá oblast vysokého tlaku v atmosféře, s klesajícím tlakem od středu směrem k okrajům. Slabý vertikální pohyb vzduchu způsobuje stále povětrnostní podmínky a špatnou viditelnost. V Evropě letní anticyklony znamenají dny s velkou délkou slunečního svitu, ale se zamlženým horizontem. V zimě naopak přinášejí velmi chladné počasí. Také podzimní mlhy jsou obvykle spojeny s anticyklonami.

Čtěte také: Elektromotory a znečištění: Překvapivé výsledky

K největšímu ohřívání vzduchu dochází na rovníku, zároveň tu vzniká nižší tlak. Ohřátý vzduch stoupá vzhůru a proudí ve vyšších vrstvách atmosféry na severní polokouli k severu (na jižní naopak). Na pólech je tlak vyšší a vzduch pokračuje ve směru poklasu tlaku v přízemní vrstvě zpět k rovníku. Za předpokladu, že se Země neotáčí, že má stejnorodý a hladký povrch, pak by mezi póly a rovníkem docházelo jen k takto jednoduché cirkulaci vzduchu. Do hry se dostává Coriolisova síla, která na severní polokouli vychyluje proudění vzduchu vpravo (na jižní vlevo). Jednoduchá cirkulace se mezi póly a rovníkem rozpadá na několik těsně vázaných systémů.

Podél rovníku se rozkládá rovníkový pás tišin, kde se vzduch silně ohřívá, stoupá vzhůru a pohybuje se na sever a jih. Klesá v oblasti třicátých rovnoběžek a vytváří subtropický pás vysokého tlaku (leží v něm většina velkých světových pouští). Z něj vanou směrem k rovníku pasáty, stálé východní větry. Pasáty vanou po celý rok na obou polokoulích ze subtropických tlakových výší směrem k rovníkové brázdě nízkého tlaku vzduchu. Rychlost pasátů se pohybuje kolem 6 - 12 m/s. Dominují nad oceány, kde jsou hlavní hybnou silou mořských proudů, na pevninu zasahují většinou jen jejich východní okraje. Pasát na jižní polokouli je silnější a souvislejší. Oblast jeho výskytu zaujímá cca 20 % její plochy. Poloha se mění dle roční doby. Antipasáty vanou ve středních a horních vrstvách troposféry nad přízemními pasáty. Zasahují od rovníku až do subtropických šířek (30°- 35°), kde se stáčejí do západního směru.

Vlivem nestejného rozdělení moří a souší v jednotlivých zeměpisných šířkách se místy upřednostňuje tzv. monzunová cirkulace vzduchu mezi mořem a pevninou. Monzunová cirkulace je součástí všeobecné cirkulace atmosféry a vyskytuje se jen nad určitými oblastmi zemského povrchu. Vzniká díky rozdílnému oteplování kontinentů a přilehlých moří a oceánů v jednotlivých ročních obdobích. Monzuny jsou větry s typickým převládajícím směrem (a téměř přesně opačném směru ve druhém ročním období). Letní monzuny vanou při povrchu z moře na pevninu, jejich nástup a konec vymezuje období dešťů. Vznik je podmíněn převládajícím nižším tlakem vzduchu nad pevninou v létě. V oblastech s typickým monzunovým podnebím přináší převážnou část ročních srážek, čímž výrazně ovlivňuje zemědělskou produkci. Nejsilnější monzuny vznikají v Indickém oceánu. Nástup letních monzunů je tu každoročně kolem 1. června. Zimní monzuny vanou při povrchu z pevniny na moře. Vznik je podmíněn převládajícím vyšším tlakem vzduchu nad chladnější pevninou v zimě.

Tryskové proudění bylo objeveno během 2. světové války při letech nad Tichým oceánem. Jsou to úzké proudy vzduchu v horní troposféře nebo spodní stratosféře s průměrnou rychlostí větru přes 28 m/s, v extrémním případě přes 194 m/s, nad Českou republikou dosahují rychlostí 83 m/s.

tags: #vseobecna #cirkulace #ovzdusi #co #to #je

Oblíbené příspěvky:

• Výpočet stavebního odpadu
• Změny poplatků za odpad
• Země fjordů a trolů
• Legislativa BOZP v ČR
• Získejte dotaci na třídění odpadu