Drukuj artykuł Drukuj artykuł

Dlaczego wieje wiatr…?

źródło zdjęcia: Cezary Woch

Tropikalny cyklon „Katrina” zniszczył Karaiby, Kubę i Florydę, natomiast orkany „Ksawery” i „Grzegorz” zdewastowały sieć energetyczną, drzewa i domy w Niemczech, Czechach, Rumunii i w lubuskim. Nawalne wiatry występowały zawsze, ale teraz na skutek zmian klimatycznych których jesteśmy biernymi świadkami pojawiają się częściej i sieją zniszczenia ze znacznie większą siłą. Klimat naszej planety od milionów lat podlegał ciągłej ewolucji, a jego zmiany w przeszłości zawsze powodowały głód, choroby i epidemie. Wywoływały również na wielką skalę migracje ludności, a nawet wojny w wyniku których zmiatane z powierzchni ziemi były społeczności i społeczeństwa. Klimat i społeczeństwa to fascynujący temat, ale póki co, zastanówmy się „dlaczego wieje wiatr…?”. Jest to problem dość skomplikowany i trudno pokrótce wyłuszczyć całą wiedzę która w rzeczy samej jest pochodną nie dla wszystkich zrozumiałej fizyki atmosfery. Spróbujmy jednak wyjaśnić to w możliwie najprostszy sposób chociaż zachęcał bym, aby czytający ten artykuł mieli pod ręką globus lub geograficzną mapę świata. W analizowaniu przyczyn powstawania wiatru należy rozpatrywać dwa aspekty: globalny /w skali makro/ i regionalny /w skali mikro/. Otóż na powstawanie wiatru w skali makro decydujący wpływ ma ogólna cyrkulacja atmosfery wywołana ruchem obrotowym ziemi i ilością energii dostarczanej przez promieniowanie słoneczne, co z kolei jest uzależnione od kąta jego padania /inaczej na równiku, inaczej na biegunach/. Ale to nie wszystko, bowiem czynnikiem który komplikuje to akademickie wyjaśnienie jest tzw. „szorstkość podłoża” czyli nierównomierny rozkład jezior, mórz i oceanów. Dotyczy to także lądów i ich konfiguracji, to znaczy nierównomiernego rozkładu nizin, wyżyn oraz gór. Okoliczności te mają niebagatelny wpływ na kierunek i prędkość wiatru w skali globalnej. Wiatr jest poziomym ruchem powietrza, równoległym do powierzchni ziemi i powstaje wskutek różnic w ciśnieniu atmosferycznym, które spowodowane są nierównomiernym ogrzewaniem się powietrza nad ziemią. Ujmując to w lapidarny sposób można powiedzieć, że przyczyną powstawania wiatru jest różnica ciśnień wywołana różnicą temperatur. Powietrze nagrzewa się najsilniej w okolicach równika, silniej nad lądami, słabiej nad morzami i w strefach podbiegunowych. W rezultacie tego powstają obszary o różnym ciśnieniu i powietrze dążąc do wyrównania tych różnic, płynie z obszarów o większym ciśnieniu /kopuła/ do obszarów o ciśnieniu mniejszym /lej/. Infantylnie rzecz ujmując powietrze płynie „z górki na pazurki”… . Wobec powyższego gdyby Ziemia nie obracała się, a jej powierzchnia była całkiem płaska, wiatr wiałby stale w tym samym kierunku – od biegunów do równika. Ale tak nie jest, bowiem ruch wirowy geoidalnej, zbliżonej w swoim kształcie do elipsy obrotowej Ziemi powoduje, iż powietrze poruszające się w kierunku ośrodka niskiego ciśnienia skręca w lewo na półkuli północnej, a w prawo na południowej. Zjawisko to nosi nazwę siły Coriolisa. Co prawda siła Coriolisa oddziałuje głównie na ruchy wielkoskalowe, ale w zaufaniu powiem, że możemy ją zaobserwować również w swojej łazience podczas wypuszczania wody z umywalki lub wanny… . Lej który utworzy się przy wlocie do rury spustowej zawsze będzie skierowany w lewo…. . Im większy jest gradient czyli skok ciśnienia na odległości /izobary na mapie pogody ułożone będą gęsto, jedna przy drugiej/, tym wywołany przez niego wiatr ma większą prędkość, a zatem i większą siłę. Może to zobrazować bardzo proste doświadczenie które łatwo przeprowadzimy w warunkach domowych. Do dowolnego naczynia z wodą włóżmy niewielką listewkę i spróbujmy nią zakręcić w jakimkolwiek kierunku. Wokół listewki utworzy się niewielki lej. Im szybciej będziemy nią wirować, tym lej będzie głębszy. Analogicznie jest w atmosferze: głęboki wir powietrza powstaje w sytuacji bardzo silnego wiatru /listewki/ który „rozpycha” powietrze /wodę/ na zewnątrz. Niskiego ciśnienia bezpośrednio nie widzimy odczuwając jedynie złe samopoczucie, ale wyraźnie widzimy jego efekt: silny lub bardzo silny wiatr. Jak już wcześniej wspomniałem, podstawą funkcjonowania mechanizmów cyrkulacji atmosfery, a także krążenia wody w oceanach jest przenoszenie energii cieplnej z obszarów cieplejszych do chłodniejszych dzięki krążeniu powietrza w atmosferze /w 60% / i prądom morskim /w 40% /. W przeciwnym razie obszary międzyzwrotnikowe stawałyby się coraz cieplejsze, a obszary polarne coraz chłodniejsze. Na różnych szerokościach geograficznych wieją określone wiatry których geneza wywodzi się od silnego nagrzania powietrza w strefie równikowej, jego przemieszczania się w kierunku równoleżników i modyfikowania przez chłodne masy powietrza i siłę Coriolisa. W efekcie tego w umiarkowanych szerokościach geograficznych na których leży Polska / pomiędzy 49 a 55 st. przeważają wiatry zachodnie i południowo zachodnie przynoszące znad Atlantyku wilgotne powietrze polarno - morskie, co gwarantuje nam egzystencję w klimacie dość łagodnym. Aby oddać jednak sprawiedliwość musimy zaznaczyć, że dotyczy to głównie Polski zachodniej ponieważ wschód kraju którego umowną granicą jest rzeka Wisła, zdominowany jest przez przewagę wpływów kontynentalnych obejmujących Białoruś, Ukrainę i Rosję. Skoro powiedzieliśmy sobie o przyczynach powstawania wiatru w skali makro, to warto wspomnieć o wiatrach lokalnych wiejących w skali mikro chociażby takich jak bryzy czy wiatry górskie. Wiatry lokalne występują na stosunkowo niewielkich obszarach i obejmują zasięg od kilku do kilkudziesięciu kilometrów. Przyczyną tworzenia się bryz jest różnica temperatur, występująca w ciepłej porze roku w ciągu doby między lądem i morzem. Za dnia powierzchnia lądu jest znacznie cieplejsza niż powierzchnia morza i dlatego w dzień wiatr wieje od morza ku lądowi (bryza morska). W upalny dzień opalając się nad morzem, możemy rozkoszować się taką właśnie bryzą czyli przyjemnym chłodnym wiaterkiem „od morza”. Nocą słup powietrza nad lądem ochładza się szybciej i wiatr wieje z lądu w stronę morza (bryza lądowa). Zasięg bryz morskich może dochodzić w głąb kontynentu do 20 - 40 km, a bryzy lądowe sięgają w głąb morza na odległość 8 -10 km. Z kolei wiatry górskie są uzależnione od ukształtowania terenu i zaliczamy do ich wiatry dobowe i wiatr halny. Wiatry dobowe powstają podobnie jak bryzy z uwagi na nierównomierne nagrzewanie się w ciągu doby stoków i dolin i można powiedzieć, że są wiatrami łagodnymi nie przynoszącymi szkód. Zupełnie inna jest geneza wiatru halnego wiejącego w Karpatach i Sudetach. Jest to ciepły, suchy i porywisty wiatr przynoszący często znaczne zniszczenia głównie na Podhalu. Powstaje na skutek różnicy ciśnień pomiędzy jedną, a drugą stroną grzbietu górskiego, kiedy po stronie południowej występuje układ wysokiego ciśnienia, a po stronie północnej układ ciśnienia niskiego. Wiatry są również nieodzownym elementem wszystkich niebezpiecznych zjawisk pogody takich jak: burze, trąby powietrzne, orkany czy cyklony. Podstawową pożywką dla tych niszczycielskich sił jest energia wyzwalana z ciepłego i wilgotnego powietrza. Prześledźmy na przykładzie cyklonów w jaki sposób osiągają swoją destrukcyjną potęgę. Na przełomie lata i jesieni, wtedy kiedy panuje najwyższa temperatura powierzchni wód tropikalnych oscylująca wokół plus 28 st. C pojawiają się gigantyczne wirujące burze o prędkości wiatru ponad 120 km/h, a nierzadko ponad 300 km/h. Jest to miejsce gdzie spotykają się równikowe cyrkulacje obu półkul, w rejonie ciszy równikowej rozciągającej się od trzeciego do siódmego stopnia szerokości geograficznej po obu stronach równika. Te szalejące gigantyczne burze w Ameryce nazywane są huraganami, w Azji tajfunami, a w innych częściach świata cyklonami tropikalnymi. Średnica cyklonu jest ogromna, z reguły przekracza 100 km, a cyklony o średnicy 600 km które swoim zasięgiem objęłyby całą Polskę nie są żadna rzadkością. Zdarzały się szczególnie katastrofalne w skutkach cyklony o średnicy 2200 km! W strefie ciszy równikowej tropikalny ocean zasila atmosferę dużą ilością pary wodnej i ciepła, wytwarzając nad powierzchnią wody warstwę gorącego i wilgotnego powietrza. Wraz ze wznoszeniem się tego powietrza zachodzą skomplikowane procesy skraplania pary wodnej i oddawania ciepła czemu towarzyszy wydzielanie ogromnych ilości energii która służy dalszemu wznoszeniu się ogrzanego powietrza i tworzeniu gigantycznych chmur burzowych, gdzie następuje dalsza kondensacja pary wodnej. Ten samonapędzający się system przenosi coraz więcej ciepła i wilgoci znad oceanu do jak najwyższych warstw atmosfery, a jego górną granicą jest stratosfera. Proces ten powoduje ściąganie mas powietrza w kierunku środka burzy która zaczyna wirować pod wpływem siły Coriolisa. Gdy potężny układ burzowy „dojrzeje”, w jego centrum powstaje tzw. oko cyklonu będące spokojnym obszarem niskiego ciśnienia, a wokół tego oka wirują groźne pasma gęstych chmur i bardzo silnych wiatrów. Oto mamy obraz niszczycielskiego cyklonu tropikalnego który wchodząc na szlak stałych prądów atmosferycznych zaczyna przemieszczać się w kierunku lądu… . Orkany, burze i trąby powietrzne nie mają tak potwornego zasięgu, ale posiadają również niesamowicie destrukcyjną siłę, dlatego musimy chociażby pokrótce o nich wspomnieć. Geneza powstawania chmur burzowych jest podobna do powstawania cyklonu z tą różnicą, że chmura burzowa rozwija się do wysokości 10-16 km i posiada średnicę około 8 km. W naszych szerokościach geograficznych huraganowy wiatr osiągający w czasie burz prędkość do 90 km/h oraz intensywne opady deszczu, a nawet gradu co połączone jest z wyładowaniami atmosferycznymi nie jest rzadkością. Kiedy ustają opady, w prawej tylnej części układu burzowego może pojawić się trąba powietrzna znana także jako tornado, tajfun lub twister. Tornado jawi się jako wirujący słup powietrza o średnicy u jego podstawy od kilkunastu do około 70 metrów. Zdarzały się tornada o średnicy przekraczającej 1 km i prędkości wiatru ponad 500 km/h! Krótki czas kontaktu z ziemią oscylujący w granicach kilku – kilkunastu minut, nie pozwala na jakiekolwiek ich prognozowanie. No i pozostał nam do omówienia orkan od którego rozpoczęliśmy naszą przygodę z wiatrem i burzami… . Co prawda orkanami nazywane są cyklony tropikalne w rejonach Oceanu Indyjskiego, ale w naszych szerokościach geograficznych coraz częściej orkanem nazywane są porywiste wiatry o prędkości przekraczającej 120 km/h, czyli posiadające siłę 12 stopni w skali Beauforta. Posiadają one strasznie destrukcyjną siłę bo zrywają dachy domów, niszczą linie energetyczne i łamią drzewa jak zapałki… .„Nasze” orkany pojawiają się najczęściej w okresie późnojesiennym, zimowym lub wczesnowiosennym, a przyczyną ich powstawania są ogromne różnice ciśnień pomiędzy wpływającymi nad kontynent potężnymi niżami znad Atlantyku, a blokującymi je układami wysokiego ciśnienia na wschodzie. Na mapach pogody widzimy je jako powietrzne wiry przemieszczające się w bardzo dużym gradiencie ciśnienia, czyli gęsto położonych obok siebie izobar. Na zakończenie warto pokusić się o pewną refleksję: dlaczego tak się dzieje, dlaczego niebezpieczne zjawiska znane przecież w przeszłości zaczęły pojawiać się coraz częściej i to ze zwielokrotnioną niszczycielską siłą? Odpowiedź na to jest dość prosta: dlatego, że w ciągu ostatnich 100 lat średnia temperatura w strefie okołorównikowej wzrosła o 0,2 st. C, w strefie polarnej, aż o 5 st. C, a średnia temperatura oceanów wzrosła o 0,5 st. C! Dla przeciętnego mieszkańca naszego globu może to niewiele, może prawie niezauważalnie, ale dla powstawania ekstremalnie niebezpiecznych zjawisk pogodowych, to przeogromny ładunek niszczycielskiej energii którą się żywią. Tendencja ta nie tylko się utrzymuje, ale systematycznie wzrasta… .

Cezary Woch

Drukuj artykuł Drukuj artykuł

Jeden komentarz do artykułu “Dlaczego wieje wiatr…?”

  1. mic

    Jeden wiatr w polu wiał
    Drugi wiatr w sadzie grał
    …. https://www.poema.art.pl/publikacja/83049-dwa-wiatry

Komentarz wyraża opinie wyłącznie jego autora. Redakcja portalu sycowice.net nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy.

Skomentuj artykuł

Nasz serwis wykorzystuje pliki "cookie". W przypadku braku zgody prosimy opuœścić stronę lub zablokować możliwośœć zapisywania plików "cookie" w ustawieniach przeglądarki.