Planetární oběh
Planetární oběh , nebo také obecně, planetární nebo globální cirkulace (anglicky: atmosférická cirkulace, obecně cirkulace, globální cirkulace ) je souhrnný termín pro cirkulační systémy, atmosférické, které zahrnují velké části světa a určují dynamiku počasí části zemské atmosféry skrze jejich interakce . Jedná se zejména o rozsáhlý model atmosférické cirkulace , protože idealizovaný obraz komplexního celkového porozumění nelze splnit stavem meteorologického výzkumu ani v současnosti, ani v dohledné budoucnosti. V praxi konceptu planetární cirkulace je proto vhodnější hovořit o modelovém přístupu ke skutečné atmosférické dynamice. To platí zejména pro:
- Procesy atmosféry střední a vyšší Země,
- Interakce mezi jednotlivými oběhovými systémy,
- Interakce atmosféry s oblastmi jiných zemských sfér , jako jsou oceány,
- časová variabilita planetárního oběhu (v rozsahu ročního cyklu až po časové měřítko změny klimatu ) a
- vliv malých systémů, které nejsou v modelových koncepcích planetárního oběhu zohledňovány nebo jen těžko zohledňovány.
Vědecký vývoj
Starší teorii obecné cirkulace atmosféry vytvořil A. Woeikow (1874). Novější teorii planetárního oběhu vyvinuli Hermann Flohn a Sverre Petterssen na počátku 50. let:
"Zásluhy, potrubí, z. Hermann Flohn si nepochybně zaslouží, aby přinesl protichůdné individuální výsledky od mnoha meteorologů ze všech částí světa k syntéze značného klimatického geografického rozsahu a v didakticky připravených modelech. “
Hrubé zjednodušení
Základním zdrojem energie pro popisované pohyby je slunce , které dodává velké množství energie na oblast do oblastí Země poblíž rovníku, ale málo do polárních oblastí (viz sluneční záření , globální záření ). Teplý vzduch v tropech stoupá, na zemi se tvoří nízký, vpusť rovníkového nízkého tlaku a vysoko ve vysokých nadmořských výškách. Studený vzduch u pólů se usazuje na povrchu Země. Tím se ve vyšších nadmořských výškách vytvoří oblast polárního vysokého a nízkého tlaku. Teplotní gradient mezi tropech a polárních oblastech proto v podstatě znamená tlaku vzduchu gradientu (viz tlak vzduchu , síla tlakový gradient ):
- Na rovníku stoupá teplý vzduch.
- V blízkosti země (chladnější) proudí vzduch směrem k rovníku (obr. A).
- Z důvodu rotace Země (a výsledné Coriolisovy síly ) jsou pohyby vychýleny doprava na severní polokouli a doleva na jižní polokouli a vzduchová hmota proudící k rovníku se stává severovýchodním větrem na severní polokouli a jihovýchodní vítr na jižní polokouli (obr. B).
- V nadmořské výšce existují vyrovnávací proudy: vzduchové masy, které vzrostly nad rovník, proudí ve výškách opět k pólům. Vzduchové hmoty přicházející k tyči ve výšce se tam potápí (obrázky a a b).
Mírné zjednodušení
- Vzduchové hmoty, které proudí od rovníku směrem k pólům, v důsledku polární konvergence povrchu Země, většinou klesají nejpozději do zeměpisné šířky kolem 30 °.
- Vzduchové hmoty, které proudí od pólu směrem k rovníku, se ohřívají a stoupají ze zeměpisné šířky kolem 60 ° (obr. C).
- Mezi těmito dvěma systémy v každé polokouli zapadá třetí nepřátelský systém .
V souladu s tím existují tři (téměř pozemní) větrné systémy v severní i jižní polokouli ,
- Passat , v nižších zeměpisných šířkách, jako severovýchodní passat na severní polokouli, jako jihovýchodní passat na jižní polokouli ( Hadleyovy buňky , obrázek d).
- Západně se vine ve výškách nad středními nebo středními šířkami, protože vzduchové hmoty proudící k pólům způsobují v důsledku Coriolisovy síly západní větry (také Ferrelův článek nebo drift západního větru ).
- Polární východní větry v polárních buňkách .
„Zóna inertropické konvergence“
Intertropical konvergenční pásmo (Zkr V dt Lit:... ITC ., Engl ITCz pro I nter t ropical C onvergence Z jedna ) je koule komplexní žlab nízkého tlaku v rovníkové oblasti a ve vnitřních tropech , ve kterých pasáty plynou společně, sbíhají se . Vzhledem k tomu, že ITC závisí na slunečním záření , posouvá se v průběhu roku následujícího po zenitu Slunce, ale ne symetricky k rovníku kvůli nerovnoměrnému rozložení pevnin a oceánských oblastí. V Atlantiku a Pacifiku se ITC pohybuje přibližně od 13 ° severní šířky v severním létě do 3 ° severní šířky v severní zimě. Pouze v Indickém oceánu je ITC v severní zimě na jižní polokouli kolem 10 ° J. V dubnu migruje na sever přes rovník a v létě stoupá v jihoasijském monzunovém minimu .
Když je ITC na severní polokouli, jihovýchodní pasát protíná geografický rovník a je změněn Coriolisovou silou vychýlen do téměř přízemního jihozápadního větru.
Kromě toho jevy, jako je El Niño, které se dlouhodobě periodicky opakují, mají vliv na umístění ITC, a tedy i na umístění ostatních zón. V rámci ITC se pasáty zvedají, jak se dříve horizontální pohyb vzduchu mění na vertikální. To znamená na jedné straně frekvenci klidu, oblastí je Kalmenzone , známý také jako rovníková Kalmengürtel . Rychlý výstup teplých vlhkých vzdušných mas vede často k bouřkám.
Hadleyho buňky - zóny Passat
Tyto buňky jsou umístěny na obou stranách ITCZ (zóna ITC). Hadleyovy buňky jsou velmi stabilní, takže výsledné pasáty vanou velmi spolehlivě po celý rok a dříve se používaly k rychlému překročení oceánu. Cirkulace uvnitř buňky je dokončena zpětným tokem vzduchových hmot ve vysokých nadmořských výškách, antipassat (counter passat). Vzhledem k tomu, že vítr proudící k pólu je vždy vychýlen ve směru zemské rotace, tj. Na východě, je severní Antipassat jihozápadním větrem, jižní je severozápadním větrem . ITCZ je obklopen subtropickými vysokotlakými pásy, které jsou vytvářeny tím, že vzduchové masy jsou nuceny klesat, protože již nemohou najít místo pod tropopauzou , která je níže směrem k pólům .
Zde je třeba poznamenat, že koncept Hadleyovy buňky je modelem pro vysvětlení vzájemných závislostí v planetárním oběhu. Ve skutečnosti ne všechny extrémně rychle rostoucí vzduchové hmoty v ITCZ mohou být vyváženy pasáty. Proto letecké balíčky v rámci ITCZ dokonce lokálně klesají.
Pokud by rychlost otáčení Země kolem její osy otáčení byla mnohem pomalejší, byla by Coriolisova síla nižší a Hadleyovy buňky by sahaly od rovníku k pólům, pokud by nad póly nebylo příliš mnoho prostoru pro velké množství vzduch, který vzrostl v ITCZ. Skutečná rychlost otáčení Země však způsobí vznik dvou dalších meridionálních cirkulačních buněk:
Polární buňka - polární východní větry
Polární východní větry, které se dostanou k polárnímu kruhu, jsou dostatečně zahřáté, aby stoupaly. Polární buňka rovněž sestává z cyklu s odpovídajícím protiproudu ve výšce. Jako polární vysokotlaký uzávěr je velmi stabilní, s výjimkou okraje.
Nestabilní Ferrelův článek - drift západního větru
Mezi dvěma spoluotáčejícími se Hadleyovými a polárními buňkami v každé polokouli zapadá třetí protiběžný systém, což se nepodobá záběru ozubených kol. Tam se vzduch přesouvá směrem k pólům blízko země, což pod vlivem proudů paprsků vytváří západní větry. Zóna je proto také nazýván západní vítr zóna nebo západní vítr drift v mírných zeměpisných šířkách . To je nejvíce nestabilní, protože teplý, vlhký západní větry setkat chlad, polární východní větry o teplotě přibližně 60 ° C až 70 ° zeměpisné šířky : polární fronta se tvoří. Ferrelův článek (po Williamovi Ferrellovi ) je buňkou největších (solárních) energetických rozdílů (as tím spojených i teplotních rozdílů). Obsahuje přibližně 38% z celkového rozdílu energie mezi vnitřními tropy a póly. Rovníková hranice je kolem 35 ° zeměpisné šířky.
Polární přední strana
To, co se děje na frontě, vede ke vzniku nízkotlakých oblastí , které pak migrují do západního větru a přinášejí s sebou relativně dobře předvídatelné „špatné počasí“. Díky neustálému klikatění přední strany, která neustále obsahuje 4–6 vln (viz Rossbyho vlny ), je Ferrelova buňka tak nestabilní. Tvorba nízkotlakých oblastí se nazývá cyklogeneze .
Šířky koně
Když vzduchové hmoty klesnou na přibližně 30 ° zeměpisné šířky , zahřejí se a díky zvýšené absorpční kapacitě vodní páry relativní vlhkost poklesne; vytvoří se oblast vysokého tlaku, která uvnitř generuje malý pohyb vzduchu. Tyto zeměpisné šířky se proto od prvních překročení Atlantiku nazývají šířky koní , protože plachetnice ležely v klidu kvůli slabému větru a koně (oři), kteří byli unášeni, zemřeli nebo museli být poraženi, když se na lodích staly zásoby pitné vody a potravin vzácný. Možná je to jen legenda, ale ilustruje problém plachetnic. Vzhledem k tomu, že pasáty preferované při plachtění jsou jihovýchodní větry nebo severovýchodní větry , šířky koní musely být někdy překročeny , aby bylo možné použít západní vítr na zpáteční cestu .
Jelikož pevniny zpomalují proudění vzduchu více než vodní plochy, jsou planetární větry na jižní polokouli odpovídajícím způsobem výraznější. Zejména Roaring Forties , západní větry kolem 40 stupňů na jih, jsou příkladem velmi silných západních větrů nad oceány jižní polokoule .
Viz také
- Madden Julian Oscillation
- monzun
- Subtropická přední strana
- Walker oběh
- Navijáky a větrné systémy
- Pás větru a tlaku vzduchu
literatura
- David A. Randall: Vývoj modelu obecného oběhu: minulost, současnost a budoucnost: minulost, současnost a budoucnost. International Geophysics, 2000, ISBN 0-12-578010-9 .
- Joachim Blüthgen, Wolfgang Weischet : Obecná klimatická geografie. 3. Vydání. de Gruyter, Berlín / New York 1980, ISBN 3-11-006561-4 .
- Hermann Flohn : Studie o obecné cirkulaci atmosféry. (= Ber. Německá meteorologická služba, zóna USA. 18). Bad Kissingen 1950, DNB 451302087 .
- Hermann Flohn: Klima a počasí. Svět Univ. Knihovna, McGraw-Hill, New York 1969.
- Sv. Petterssen: Některé aspekty obecné cirkulace atmosféry. Cent. Proc. Roy. Meteor. Soc. 1950, s. 120-155.
- E. Palmen, CW Newton: Atmosférický cirkulační systém. Londýn / New York 1969.
- Richard Scherhag , Wilhelm Lauer: klimatologie. (= Geografický seminář ). Verlag Höller a Zwick, Braunschweig 1985, ISBN 3-89057-284-7 .