Wiatry na kuli ziemskiej.doc

WIATRY NA KULI ZIEMSKIEJ

   Wielkoskalowe prądy powietrza maja decydujący wpływ na przebieg pogody. Od nich zależą zmiany temperatury powietrza, powstawanie chmur i opady. podczas gdy ich zmienność w Europie jest bardzo duża i zależy od czasu i miejsca, systemy wiatrów w pasie między zwrotnikami wykazują zdumiewającą stałość. Odnosi się to szczególnie do pasatów, czyli wiatrów stałych północno wschodnich na północ od równika i południowo wschodnich na południe od równika, które stanowią część tzw. planetarnego systemu wiatrów. Pasat północno - wschodni i południowo - wschodni spotykają się na równiku, tworząc tam strefę zbieżności (konwergencji) z prądami wznoszącymi powietrza, silnym zachmurzeniem obfitymi opadami i bardzo słabym poziomym ruchem powietrza (okołorównikowa strefa ciszy). Ze strefą pasatów między 30 a 35 stopniem szerokości geograficznej północnej i południowej sąsiaduje pas podwyższonego ciśnienia. Na tych szerokościach dominuje ładna pogoda, wiatry wieją słabo, ilość opadów jest niewielka (strefa pustyń), dominują prądy zstępujące, które nie dopuszczają do powstawania chmur. Występujący często w środkowej części północnego Atlantyku wyż, zwany azorskim, również należy do tej strefy. Ma on wpływ na pogodę panującą w Europie.

Fragment planetarnego systemu wiatrów

   Planetarny system wiatrów, obejmujący równikową strefę ciszy, strefę pasatów i podzwrotnikową strefę wysokiego ciśnienia, przesuwa się wraz z porami roku odpowiednio do położenia Słońca: w lecie na naszą półkulę, w zimie na południową, zwykle zmiany te nie są większe niż 10 stopni szerokości geograficznej. W stosunku do położenia Słońca zmienia się to z opóźnieniem kilku miesięcy. Tak więc najwyższa szerokość geograficzna na północy osiągnięta zostaje dopiero we wrześniu. Dla przebiegu pogody w krajach zwrotnikowych ma to szczególne znaczenie, gdyż decyduje o chwili nadejścia pory deszczowej i o powstawaniu cyklonów tropikalnych.

   Innym wielkoskalowym systemem wiatrów jest system monsunów, określany mianem systemu wiatrów przyziemnych, gdyż wywołują go różnice w nagrzaniu lądu i morza. Mechanizm powstawaniu monsunu jest w zasadzie taki sam jak bryz, jedynie występuje zamiana dnia i nocy na lato i zimę. Znad chłodniejszego morza masy powietrza przepływają w lecie nad ciepły ląd i powodują obfite opady (monsuny letnie), natomiast znad chłodniejszego lądu masy powietrza przepływają w zimie nad cieplejsze morze, jest to jednak monsun suchy, z małym zachmurzeniem.

   W umiarkowanych szerokościach geograficznych, a więc tu, gdzie w większość leży Europa, ma miejsce stała wymiana powietrza z obszarów podbiegunowego i zwrotnikowego. Z reguły powietrze napływa z zachodu i kieruje się na wschód - tzw. polarna bruzda niskiego ciśnienia znajduje się na około 60 stopniu szerokości północnej na linii południowa Szkocja - południowa Szwecja - Zatoka Fińska. To tą trasą najczęściej przebiegają wędrowne niże znad Atlantyku.

   Występowanie prądów powietrza na kuli ziemskiej można wyjaśniać różnicą w nagrzewaniu się lądu i morza, a także znacznymi przecież różnicami w nagrzaniu terenów pod różnymi szerokościami geograficznymi, a także w zależności od pór roku. Można również wykazać istnienie prądów kompensujących prądy przyziemne - tzw. wiatry górne. Wiatry takie zaobserwowano w najwyższych warstwach troposfery, nazwano je prądami strumieniowymi (Jet-streams), gdyz osiągaja one prędkości setek km/h. Strefę takich wiatrów stwierdzono nad podzwrotnikową strefą wysokiego ciśnienia - tworzą one pas ciągnący się z zachodu na wschód. Są one wyrazem wielkoobszarowej turbulencji w troposferze Ziemi.

FEN (HALNY)

   Fenem nazwano nagły, często bardzo gwałtowny wiatr wiejący od szczytów Alp w kierunku położonych na północ od nich dolin i równin przedalpejskich. Fen występuje również w Karpatach, nasi Górale nazwali go wiatrem halnym. Z halnym związane są nagłe wzrosty temperatury nawet o 20 stopni, zazwyczaj czyste, przejrzyste powietrze i występowanie pojedynczych charakterystycznych chmur altocumulus w kształcie soczewki, zwanych również chmurami fenowymi. Wiatr ten na podgórzu i w dolinach jest suchy i ciepły - w ciągu nocy pogoda zmienia się z zimowej na wiosenną - topnieje śnieg.

   Podstawowym warunkiem do powstania fenu jest obecność wysokich gór. Góry takie zmuszają napływające od południa powietrze do wznoszenia się aż do ich grzbietów. Przy wznoszeniu powietrze ochładza się, początkowo szybko, a gdy następuje w nim kondensacja zawartej pary wodnej - wolniej, tworzą się chmury i opady obejmujące południowe stoki. Wydzielone przy gwałtownej kondensacji pary wodnej ciepło ogrzewa nieco powietrze. Po dotarciu do grzbietów gór powietrze zaczyna opadać w dół z dużą prędkością dodatkowo ogrzewając się - teraz już nie zachodzi kondensacja, a chmury szybko wyparowują - na dole odczuwamy silny, suchy i ciepły wiatr halny. Fen nie jest ciepłym wiatrem południowym, jego ogrzanie się przebiega tylko w sposób opisany powyżej, dlatego przy powstawaniu tego rodzaju wiatru nie ma znaczenia pochodzenie napływającego powietrza. Typowym zjawiskiem dla fenu są ułożone równolegle do grzbietów górskich chmury altocumulus lenticularis ("soczewkowate") wywołane spiętrzeniem się powietrza w szczytowych partiach gór - podobnego rodzaju twory powstają przy eksplozji nuklearnej, kiedy fala uderzeniowa (a więc silne spiętrzenie powietrza) jest znaczona przez podobnego rodzaju chmury, które jednak oczywiście są o wiele bardziej nietrwałe:)

WIATRY GÓRNE

   Na bezchmurnym niebie uważny obserwator może zauważyć drobne, delikatne, pierzaste chmury cirrus. Najczęściej bardzo trudno zauważyć ich ruch, a ich delikatny kształt wydaje się niezmienny. Czasami jednak można wyraźnie zauważyć ich silne "przeganianie" przez wiatr i  tworzenie się "haczyków" na jednym z ich końców. Podobne wrażenie można odnieść obserwując cirrostratusy, czyli półprzeźroczystą, delikatną powłokę z chmur lodowych. Czasem są one rozciągnięte na kształt długiej wstęgi i można w nich zauważyć zawirowania. Wszystkie te obserwacje wskazują na występowanie silnych wiatrów wiejących w najwyższych warstwach troposfery - na wysokości powyżej 8km. W tych konkretnych przypadkach są one wywołane przez "wślizgujące" się na powierzchnię frontu ciepłego ciepłe powietrze, które ma dużych wysokościach nabiera już dość znacznej prędkości (zwłaszcza, że różnica temperatury między masą chłodną a ciepłą jest większa wysoko niż na ziemi). Powyżej wysokości 5km wyniki pomiarów wykazywały prędkości tych wiatrów rzędu 300-400 km/h. Prądy powietrzne w górnych warstwach troposfery, zwane także prądami strumieniowymi lub Jet-streams, są na tyle silne, że muszą być brane pod uwagę przy planowaniu lotów. Prądy górne są przejawem wymiany powietrza między dolnymi, a górnymi warstwami powietrza w troposferze. Przy powierzchni ziemi wiatr wieje od wyżu do niżu, w centrum niżu unosi się do góry, utrzymując niskie ciśnienie na terenie objętym niżem, i jako wiatr górny mknie z ogromną prędkością do centrum wyżu, gdzie opada w dolne warstwy troposfery, podwyższając ciśnienie na obszarze objętym wyżem.

   W Europie szlaki wiatrów górnych prowadzą z zachodu na wschód na linii Irlandia - Anglia - Niemcy północne - Polska, ustalono ponadto, że niże przenoszą się razem z wiatrami górnymi na duże odległości. Jednak nie jest to sposób na przewidywanie trasy wędrówki niżu, gdyż kierunki wiatrów górnych często nagle się zmieniają.

Prądy górne przejawiają się w ruchliwości chmur wysokich typu cirrus i cirrostratus. Podczas gdy cirrusy przesuwają się z zachodu na wschód, obserwuje się odwrotny kierunek ruchu chmur leżących niżej - należy przy tym zwrócić uwagę na kierunki przesuwania się chmur. Jeśli cirrusy przecinają z lewa na prawo drogę chmur niższych i obserwator stoi tyłem do wiatru wiejącego na ziemi - wówczas nastąpi popsucie się pogody. Jeśli natomiast cirrusy przetną drogę chmur niskich z prawa na lewo, wówczas nastąpi poprawa pogody - niż odchodzi. Nie należy spodziewać się zmiany pogody, gdy kierunek wiatrów górnych (przesuwania się cirrusów) pokrywa się lub jest przeciwny kierunkowi wiatru wiejącego na ziemi.

BRYZY

   Podczas pięknej, słonecznej pogody nad morzem można zaobserwować przyjemny chłodny wiatr wiejący od morza w stronę lądu. To chłodne morskie powietrze wpływa pod powietrze ciepłe znad lądu, te z kolei unosi się do góry i tworzą się w nich płaskie cumulusy, które wieczorem zanikają. Podobne zjawisko obserwujemy w górach, gdzie popołudniu z doliny w góry wieje tzw. wiatr dolinny, w tym przypadku również mogą ukształtować się niewielkie, nietrwałe chmury kłębiaste. W nocy natomiast nad morzem wieje tym razem od lądu, a w górach powstaje wiatr górski wiejący od gór w stronę doliny. Stan względnej ciszy trwa tylko o wschodzie lub zachodzie Słońca.

   Morze i ląd stały nagrzewają się w różnym stopniu. Gdy rankiem wstaje Słońce ląd nagrzewa się znacznie bardziej niż powierzchnia morza, dlatego powietrze nad lądem unosi się jako lżejsze, a na jego miejsce "wślizguje" się chłodniejsze znad morza, tworząc bryzę dzienną. Unoszące się nad lądem powietrze wyżej ochładza się i następuje w nim kondensacja pary wodnej - tworzą się niewielkie chmury kłębiaste. W górach dno doliny nagrzewa się bardziej niż wysokie partie gór, dlatego ciepłe powietrze nad doliną unosi się, a na jego miejsce spływa chłodniejsze z gór - tworzy się wiatr dolinny, jednocześnie we wznoszącym się ciepłym powietrzu powstają cumulusy pięknej pogody. Gdy Słońce schowa się za horyzontem, ląd wychładza się szybciej niż morze - teraz to morze jest cieplejsze, a powietrze nad nim unosi się do góry, na jego miejsce napływa chłodne znad lądu - wieje bryza nocna - od lądu do morza. Analogicznie w górach - nocą dolina wychładza się szybciej niż szczyty górskie, nad którymi cieplejsze powietrze unosi się w górę. Na jego miejsce "wpływa" chłodne powietrze z doliny - wieje wiatr górski - od doliny  w wyższe partie gór. Spokój panuje tylko wówczas, gdy temperatura lądu i morza oraz dolin i gór są porównywalne - ma to miejsce w okolicach wschodu i zachodu Słońca.

Bryza dzienna i nocna, wiatr górski i dolinny, są zjawiskami lokalnymi, występują w sposób naturalny tylko w jasne, słoneczne dni lata, kiedy brak jest jakichkolwiek zakłóceń związanych z ogólnym stanem pogody. Są one tym wyraźniejsze im większa różnica w temperaturze występuje między dniem i nocą. Występujące w pogodne dni bryzy są wiatrami przynoszącymi piękną pogodę - świadczy o tym szybki zanik powstających cumulusów.

FALOWANIE MORZA

   Opowieści o falach wielkich jak dom są silnie przesadzone, ale już na wodach bliskich brzegowi podczas burzy możemy zaobserwować silne falowanie. Mimo to fale o wysokości metra możemy obserwować tylko na pełnym morzu. Im silniejszy wiatr, tym fale stają się dłuższe i bardziej "spłaszczone", zwłaszcza gdy ich ruchu nie zakłóca bliski brzeg. W czasie pogody bezwietrznej można zaobserwować na tafli wody fale, będące pozostałością fal wywołanych przez wiatr gdzie indziej, czasem dziesiątki kilometrów dalej - są to tzw. martwe fale. Im płytsza woda, tym fale stają się krótsze i wyższe, aż w końcu załamują się na wybrzeżu.

   Falowanie, które tworzy się bezpośrednio pod działaniem wiatru, określa się jako "fale wiatrowe" w odróżnieniu do "martwej fali", o której była mowa wyżej. Na falowanie składa się pewna liczba fal o określonych właściwościach takich jak wysokość fali, jej długość, czy kierunek rozwijania się.

Jeśli głębokość wody jest mniejsza niż połowa długości fali - fala załamuje się. Fale morskie mogą być powodowane nie tylko przez siłę parcia wiatru - czynnikiem falotwórczym mogą być również podwodne trzęsienia ziemi. Wielkość falowania morza jest idealnym wyznacznikiem ukazującym aktualną siłę wiatru.

WIATRY WIROWE

   Powierzchnie graniczne pomiędzy masami ciepłego i chłodnego powietrza są najczęstszym miejscem powstawania wirów powietrznych, szczególnie w ciepłej porze roku. Takie wiry przybierają postać od małych tumanów kurzu, poprzez trąby powietrzne i wodne, aż do tornad i cyklonów tropikalnych. Podczas gdy cyklony zwrotnikowe (huragany, tajfuny) stanowią rodzaj wirów wywołanych niskim ciśnieniem atmosferycznym w centrum układu i zasięg ich działania rozprzestrzenia się na obszar o średnicy od 100 do 600 km i więcej, tornada działają na znacznie mniejszym obszarze i zawdzięczają swą gwałtowność "ssącemu" działaniu bardzo niskiego ciśnienia wewnątrz trąby powietrznej.

Pominąwszy niewielkie "trąbki" powietrzne, tworzenie się wirów powietrznych w Europie jest raczej rzadkością, lecz nie niemożliwością. Sytuacja pogodowa sprzyjająca powstaniu trąby powietrznej występuje u nas wiele razy w ciągu roku. Tornada mogą powstawać zasadniczo w całej Europie, i tak np. 20 lipca 1997 w miejscowości Bibione na północny wschód od Wenecji, trąba powietrzna zraniła 50 osób, powyrywała drzewa z korzeniami i uszkodziła 20 samochodów.

W ubiegłym stuleciu utarło się nadawanie cyklonom tropikalnym imion. Rozpoczęto od liter alfabetu greckiego, aby po ich wyczerpaniu się użyć imion żeńskich wziętych z mitologii. Obecnie przyjęło się nadawanie cyklonom na zmianę imion męskich i żeńskich. Wykaz tych imion sporządzany jest na kilka lat naprzód przez krajowe organizacje meteorologiczne we współpracy ze Światową Organizacją Meteorologiczną (WMO).