Reaktiivvool

Jettvoolude kiirus võib ulatuda üle 300 km/h ja need toimivad nagu õhujõed, mis juhivad ilmasüsteeme üle kogu maailma. Need ei ole pidevad ribad, vaid pigem looklevad voolud, mis võivad muuta kuju, jaguneda või ühineda. 

Nende mõju ilmastikule on tohutu, mõjutades tormide kulgemist, temperatuurimustreid ja sademete hulka kogu maailmas.

Miks moodustuvad reaktiivvoolud: Temperatuuri ja rõhu roll

Reaktiivvoolude algpõhjus on Maa pinna ebaühtlane kuumenemine. Ekvaator saab aastaringselt rohkem otsest päikesevalgust kui poolused, mistõttu soe õhk tõuseb ekvaatori lähedal ja külm õhk vajub pooluste lähedal. See erinevus tekitab tugevaid horisontaalseid temperatuurigradiente, eriti ülemises atmosfääris. 

Kui soe õhk tõuseb ja liigub pooluste suunas, kohtub ta jahedama õhuga. Rõhugradiendi jõud põhjustab õhu liikumist kõrgrõhust madalrõhu suunas, samas kui Maa pöörlemisest tingitud Coriolisefektlükkab liikuvat õhku kõrvale. Tulemuseks on kiire läänepoolne tuulevool troposfääri ülemises osas: reaktiivvool.

Kolm atmosfääri tsirkulatsioonirakku

Selleks, et mõista, kus ja miks moodustuvad reaktiivvoolud, on kasulik vaadata Maa atmosfääri tsirkulatsiooni struktuuri, mis jaguneb igas poolkeral kolmeks peamiseks rakuks:

1. Hadley rakk (0° kuni ~30° laiuskraadi) Soe ja niiske õhk tõuseb ekvaatoril, liigub polaarselt kõrgele ja langeb umbes 30° laiuskraadi ümber. See tsirkulatsioon juhib troopilist kliimat ja subtroopiliste kõrgrõhuvööndite teket.
   Subtroopiline joatoru moodustub tavaliselt Hadley raku ülemise piiri lähedal, umbes 30° laiuskraadi juures, ja võib mõjutada ilmastikku subtroopikates ja keskmiste laiuskraadide lõunaosas.
2. Ferreli rakk (~30° kuni 60° laiuskraadi) See on kaudne tsirkulatsioonivöönd, kus pinnatuuled voolavad polaarpooluse suunas ja kõrgtuuled liiguvad ekvaatori suunas. See toimib segunemistsoonina troopiliste ja polaarsete õhumasside vahel.
   Polaarfrondi kiirgusvool, mida sageli nimetatakse lihtsalt polaarajooksuks, tekib Ferrel- ja polaarsete rakkude piiril. See on üldiselt tugevam ja muutlikum kui subtroopiline joa.
3. Polaarelement (60° kuni 90° laiuskraadi) Külm õhk vajub poolustel ja liigub madalamate laiuskraadide suunas maapinna lähedal. Tõusev õhk umbes 60° juures lõpetab selle tsükli. Kuigi polaarrakendil on väiksem roll joatoru moodustamisel, on selle külm õhk oluline polaarrinde ja joatoru tugevuse säilitamisel.

Coriolise efekt: Miks joad voolavad läänest itta

Coriolise efekt on põhjustatud Maa pöörlemisest. Kui õhk liigub põhja või lõunasse, siis erineval laiuskraadil erineva pöörlemiskiiruse tõttu suunatakse see kõrvale. Põhjapoolkeral on see kõrvalekalle paremale, lõunapoolkeral aga vasakule. 

See kõrvalekalle muudab muidu otsese põhja-lõuna suunalise voolu lääne-ida suunaliseks, tekitades läänevoolu, mis on iseloomulik jugavooludele. Ilma Coriolise efektita düüsivoolud ei painduks - need lihtsalt liiguksid ekvaatorilt poolusele.

Rossby lained: Mööda looklev düüsivool

Reaktiivvoolud ei liigu sirgjooneliselt. Selle asemel tekitavad nad suuri keeriseid, mida nimetatakse Rossby laineteks, mis on planeetidevahelise ulatusega lainetus voogudes. Need lained on olulised soojuse ülekandmiseks troopikast polaaraladele ja vastupidi. 

Rossby lained vastutavad suure osa igapäevase ilma muutlikkuse eest. Suur harju (põhja poole suunduv paisutus) võib tuua sooja ja kuiva ilma ühte piirkonda, samas kui sügav madalik (lõuna poole suunduv paisutus) võib tuua külma ja niisket ilma teise piirkonda. Kui need lained muutuvad statsionaarseks või aeglaselt liikuvaks, võivad need põhjustada äärmuslikke ilmastikumuutusi.

Reaktiivvoolud ja äärmuslikud ilmastikuolud

Jettvoolud mõjutavad tugevalt kohalikke ja piirkondlikke ilmamustreid, kontrollides kõrge ja madala rõhu süsteemide liikumist, rindejoonte piire ja tormiradasid. Kui reaktiivvoolud nihkuvad, intensiivistuvad või takerduvad, võivad tagajärjed olla tõsised:

• Kuivus võib tekkida, kui püsiv harju joatoru suunab tormisüsteemid piirkonnast eemale, vähendades sademete hulka nädalate või kuude jooksul.
• Üleujutused võivad tekkida, kui statsionaarne troog suunab niisket õhku korduvalt üle sama piirkonna, põhjustades pikaajalisi või intensiivseid vihmasadusid.
• Kuumalained on sageli seotud blokeeritud joatoru mustritega, mis hoiavad sooja õhku kinni seisva kõrgsurvesüsteemi all.
• Külmahood võivad tekkida siis, kui polaarjoone langus toob arktilise õhu kaugele lõunasse, parasvöötme piirkondadesse.

Keskmistel laiuskraadidel - nagu suures osas Põhja-Ameerikas ja Euroopas - on polaarajoon oluline tegur nii päevaprognoosides kui ka pikaajalistes ilmastikutrendides.

Reaktiivvoolud ja kliimamuutused

Üha enam on tõendeid selle kohta, et kliimamuutused mõjutavad reaktiivvoolude käitumist. Kuna Arktika soojeneb kiiremini kui ülejäänud planeet - see on nähtus, mida nimetatakse Arktika võimendamiseks -, nõrgeneb temperatuurigradient ekvaatori ja pooluste vahel. 

See võib vähendada polaarse joa tugevust ja suurendada selle kalduvust keerelda ja aeglustuda. Sellised muutused võivad olla seotud sagedasemate ja püsivamate ekstreemsete ilmastikunähtustega. Näiteks võib nõrgenenud joatoru võimaldada külmal õhul langeda kaugemale lõunasse või lasta kuumalainetel püsida kauem kui varem.

Oluline tegija muutuvas kliimas

Reaktiivvoolud on palju enamat kui lihtsalt kiiruslikud õhuvoolud; nad on kriitilised dirigendid Maa atmosfääri sümfoonias. Need võimsad tuuled, mis on sündinud sooja troopika ja külma pooluse vahelisest tasakaalustamatusest ning mida kujundab meie planeedi pöörlemine, toimivad elutähtsate kanalitena, edastades energiat ja juhtides meie maailma kujundavaid ilmasüsteeme. 

Alates igapäevaste tormide juhtimisest kuni tõsiste põudade, üleujutuste ja kuumalainete mõjutamiseni on nende looklevate radade mõju inimühiskonnale ja ökosüsteemidele väga suur. Kuna meie kliima soojeneb jätkuvalt, eriti Arktikas, muutub neid hoovusi juhtiv õrn tasakaal. 

Seetõttu ei ole reaktiivvoolude muutuva käitumise jälgimine ja mõistmine mitte ainult teaduslik ettevõtmine, vaid oluline osa tulevasteks atmosfääriprobleemideks valmistumisel ja nendega kohanemisel.