Wiatry na ziemi – pasaty i monsuny

Wiatry na ziemi – pasaty i monsuny

Mechanizm powstawania wiatrów jest uwarunkowany nierównomiernym nagrzewaniem się powierzchni Ziemi. Powietrze nad obszarami silniej nagrzewanymi zwiększa swoją temperaturę, a co za tym idzie – objętość, wypychając nadległe warstwy do góry. W efekcie w wyższych warstwach troposfery powstaje nachylenie powietrza w kierunku obszarów mniej nagrzanych i poziomy ruch w tych kierunkach (rozpływanie się powietrza). Na skutek tego ruchu ciśnienie nad obszarem bardziej nagrzanym maleje, nad mniej nagrzanym wzrasta. Zaistniała różnica ciśnień powoduje przy powierzchni Ziemi wyrównawczy poziomy ruch powietrza – wiatr.

I.Pasaty.

Ponieważ wiele obszarów na kuli ziemskiej posiada stałe cechy termiczne, dlatego- oprócz wiatrów o zmiennych kierunkach występują wiatry stałe stanowiące część ogólnej cyrkulacji atmosfery.
W strefie międzyzwrotnikowej występuje stała cyrkulacja pastowa (passata z hiszpańskiego przejazd) Obszarem silniej nagrzewanym są okolice równikowe, natomiast słabiej zwrotnikowe. Stąd stały przypowierzchniowy ruch powietrza do zwrotnika ku biegunom zwany pasatem, występuje on najwyraźniej na oceanach w odległości 350 km od brzegu, jego średnia prędkość 5-8 m/s. W języku angielskim pasaty określa się jako "trade winds", czyli w dosłownym tłumaczeniu "wiatry handlowe", ponieważ umożliwiały one żeglugę przez ocean i handel z Nowym Światem.
Na półkuli płn. są to wiatry stałe z płn.-wsch. a na półkuli płd. z poł.-wsch. Oddzielone są nawzajem od siebie pasem ciszy równikowej tj. stanem atmosfery przy którym wiatr jest tak słaby, że nie może pochylić nawet słupa dymu, występuje on w okolicach podzwrotnikowych często na Atlantyku gdzie panuje średnio jedną dobę na miesiąc.
W strefie umiarkowanej zaczyna się tendencja do ruchu powietrza w kierunku przeciwnym od wyżów zwrotnikowych ku niżom w okolicach 60 szerokości geograficznej. Siła Corioliosa
( działająca na ciało poruszające się horyzontalnie proporcjonalnie do prędkości i prostopadle do kierunku ruchu w prawo na płn. i w lewo na poł. półkuli) nadaje im kierunek zbliżony do zachodniego.
W strefach polarnych wiatry wieją od stałych wyżów biegunowych ku niższym szerokościom geograficznym i tu- podobnie jak w strefie okołorównikowej- skręcają silnie ku zachodowi.
Pasaty występują w warstwie od 2 km wysokości latem nad równikiem. Powyżej tej warstwy występują antypasaty wiejące w kierunku zachodnim.
Antypasaty powstają ponieważ nagrzewane silne powietrze w strefie około zwrotnikowej wznosi się do górnych warstw troposfery skąd rozpływa się dwoma strumieniami ku zwrotnikom (do 25-30 szer. geog. ) jednocześnie ulegajac odchyleniu tzn. powietrze ulega rozgęszczeniu zmniejsza się obwód troposfery.

Pasaty tworzą prądy morskie.
Pasaty północno-wschodnie i południowo-wschodnie poruszają powierzchniową warstwę oceanu przekazując energię wiatru cząsteczkom wody . Ruch ten z czasem udziela się głębszym warstwom . Wskutek tego olbrzymie masy wody jako Prąd Południowo równikowy i prąd Północno równikowy podążają na zachód. Między nimi, jako następstwo różnicy poziomu wód między zachodnią i wschodnią częścią oceanu wytwarza się Równikowy Prąd Wsteczny. Po zachodniej stronie oceanu prądy równikowe napotykają na przeszkodę w postaci lądów. Ocierają się o nie skręcają na półkuli północnej - w kierunku północnym, a na południowej - w kierunku południowym . Ponieważ ich wody są cieplejsze od otaczających je wód oceanicznych, nazywamy je prądami ciepłymi. Do prądów tych należą Prąd Zatokowy (Gofsztorm) i Prąd Brazylijski.
Pasaty spychają ciepłe wody powierzchniowe na zachód, powodując ulewne tropikalne deszcze w północnej Australii, Indonezji oraz deszcze monsunowe w Indiach. Na ogół pasaty utrzymują równowagę między ciepłymi wodami zachodniego Pacyfiku a chłodnymi na wschodnim Pacyfiku.
Z uwagi na działanie pasatu a także rozszerzalność cieplną wody, poziom zachodniego Pacyfiku wzrasta o około 45 cm, a o podobną wartość obniża się poziom wody na wschodnim Pacyfiku. U wybrzeży Ameryki Południowej panuje susza, a z głębi oceanu wypływają zimne, żyzne wody Prądu Peruwiańskiego bogate w fitoplankton i ryby. Zjawisko wypływu wody z głębin oceanu na powierzchnię pod wpływem wiatru znane jest pod nazwą upwellingu.


Proces ten jest podstawą życia w rejonie Peru, Ekwadoru, Chile. Bogate w biogeny wody zapewniają rozwój łańcucha pokarmowego od planktonu poprzez ryby, ptaki, zwierzęta domowe po człowieka. Chłodne, bogate w substancje odżywcze wody Prądu Peruwiańskiego są znakomitymi łowiskami, jednymi z najlepszych na świecie. Olbrzymie ławice małych sardeli wykorzystywanych m. in. do przemysłowej produkcji karmy dla zwierząt są w Peru i Ekwadorze podstawą przemysłu rybnego.
Z powodów, których naukowcy wciąż jeszcze nie znają, co kilka lat pasaty słabną lub nawet całkiem zanikają. Słabym pasatom towarzyszą silne wiatry wiejące z zachodu. W ślad za nimi na wschód płynie ciepła woda z zachodniego Pacyfiku. Jej 150-metrowa warstwa przepływa nad chłodniejszą wodą, bogatą w składniki pokarmowe i nie pozwala jej unosić się do góry przy brzegach Ameryk, co powoduje, że morskie stworzenia cierpią tam na brak pokarmu, a połowy znacznie się zmniejszają. Powietrze przejmuje ciepło i wilgoć od rozgrzanej powierzchni oceanu i wznosi się, formując chmury burzowe. Na zachodnie wybrzeża obu Ameryk spadają ulewne deszcze. Z kolei w Australii, Indonezji, Indiach i Afryce występują susze.
Gdy słabną wiejące na zachód pasaty rozwija się El Nino. El Nino (chłopiec) to okresowe zaburzenie równowagi termicznej Ziemi, które nawiedza nas co kilka lat. Zjawisko to powstaje w całym basenie Pacyfiku i ma wpływ na zmiany pogody na całej kuli ziemskiej. Powoduje wędrówki ciepłych mas wodnych zlokalizowanych normalnie u wybrzeży Australii, wzdłuż równika na wschód, aż do wybrzeży Ameryki Południowej. Ta niezwykle ciepła woda wpływa na parowanie w miejscu powstawania chmur deszczowych. W sezonie 1997-1998 El Nino było najsilniejsze z dotychczas obserwowanych i odpowiedzialne za rekordowe opady deszczu w Kalifornii, potężne powodzie w Peru, susze, gwałtowne pożary w Indonezji, tornada w południowo - wschodnich rejonach USA oraz ofiary w ludziach i olbrzymie straty materialne na całym świecie, również niespotykane dotychczas w historii powodzie, które zalały Europę wschodnią i środkową w lipcu 1997r. i które pochłonęły 55 ofiar śmiertelnych w Polsce.
Gdy pasaty wieją silniej niż zwykle mogą sugerować nadejście La Nina (z hiszpańskiego "dziewczynka") - antagonistki El Nino. powodując rozciąganie się zimnych mas wodnych aż do obszarów równikowego Pacyfiku. La Nina również zmienia warunki pogodowe w skali globalnej, z czym wiąże się mniejsza wilgotność powietrza.
El Nino gromadzi ogromne ilości energii. Tak na prawdę naukowcy nie potrafią wyjaśnić co jest przyczyną jego powstawania. Jest wysoce prawdopodobne, iż ostatni El Nino zapoczątkowuje następny. Pomimo, że cykle El Nino i La Nina nie są regularne, zauważono, że pojawiają się ok. 30 razy w stuleciu z przerwami od 2 do 10 lat, a towarzyszy im określona faza ciepła oceanu i siły pasatów.
1. Faza zimna – La Niña- bardzo silne pasaty.
Podczas fazy La Niña (hiszp. dziewczynka) pasaty wieją silniej niż zwykle. Wskutek tego większa ilość wilgoci dociera nad zachodni Pacyfik, powodując powodzie. Jednocześnie na wschodzie brakuje opadów deszczu
2. Faza normalna – silne pasaty.
Faza normalna to stan oceanu pośredni między La Niña i El Niño. Nie występują ekstremalne opady i susze. Zjawisko upwellingu zasila wody powierzchniowe u wybrzeży Ameryk w życiodajne substancje odżywcze

3. Faza ciepła – El Niño – słabe pasaty.
Podczas El Niño (hiszp. dzieciątko Jezus, chłopiec) wiatry spychają wilgotne powietrze na wschód, odbierając życiodajne opady południowo-wschodniej Azji i Australii. Ustaje także zjawisko upwellingu.

II.Monsuny.
Cyrkulacja monsunowa jest skutkiem różnic w pojemności cieplnej kontynentów i oceanów. W lecie wiatry te wieją zwykle znad oceanu, wywołując silne opady deszczu w głębi lądu. W zimie wiatry zmieniają kierunek i wieją znad lądu w stronę oceanu, co powoduje brak opadów. Identyczne zjawisko zachodzi na mniejszą skalę w rytmie dobowym i nosi ono nazwę bryzy. Ląd szybciej ociepla się w dzień i szybciej i szybciej wyparowuje ciepło nocą. Bryza dzienna odpowiadająca monsunowi letniemu wieje znad morza, bryza nocna- z lądu na morze.
Słowo "monsun" pochodzi od słowa arabskiego "mau-sim", czyli: sezon, pora roku. Starożytni kupcy, żeglujący po Oceanie Indyjskim i sąsiadującym z nim Morzu Arabskim, używali tego określenia, aby opisywać system kolejno zmieniających się wiatrów, wiejących podczas zimy z północnego wschodu, a z przeciwnego kierunku - południowego zachodu, podczas lata.
Chociaż termin "monsun" został po raz pierwszy sprecyzowany w odniesieniu do subkontynentu indyjskiego, cyrkulacja monsunowa występuje również w innych regionach świata: w Europie, Afryce, Australii oraz u zachodnich wybrzeży Chile i Stanów Zjednoczonych. W przybliżeniu 65% ludności świata żyje w regionach występowania monsunów. Najbardziej znana jest cyrkulacja monsunowa, która występuje w Indiach i w południowo-wschodniej Azji. Latem powietrze nad kontynentem jest cieplejsze niż powierzchnia wody, dlatego masy powietrza przemieszczają się znad oceanu w stronę lądu. Tu dochodzi do spotkania wilgotnych mas powietrza znad oceanu z powietrzem suchym znad lądu, co wywołuje opady deszczu. Napotykając na przeszkody orograficzne (wyżyny, góry), wilgotne powietrze podnosi się, co wywołuje obfite opady deszczu, w niektórych miejscach nawet ponad 10 000 mm! Podczas zimy cyrkulacja monsunowa zmienia kierunek, a przy powierzchni Ziemi przeważają wiatry wiejące znad lądu w stronę oceanu. Monsun letni trwa w Indiach zwykle od czerwca do września. W tym czasie duże obszary zachodnich i środkowych Indii otrzymują ponad 90% rocznej sumy opadów, podczas gdy południe i północno-zachodnia część kraju otrzymuje 50-75% rocznej sumy opadów. Miesięczne sumy opadów atmosferycznych sięgają przeciętnie 200 - 300 mm, a najwyższe wartości osiągają w połowie monsunu letniego - w lipcu i sierpniu.Deszcze występujące w południowo-wschodniej części Azji także są związane z oddziaływaniem monsunu. Największe sumy opadów odnotowuje się pomiędzy majem a wrześniem. W każdym z tych miesięcy wysokość średnich sum opadów wynosi zwykle 200 mm, a sumy opadów dla trzech miesięcy łącznie osiągają zwykle wysokość 1000 mm.