Zonālā plūsma

Zonālā plūsma rodas, kad strūklas plūsma-ātri kustīgas gaisa plūsmas augšējā troposfērā - virzās relatīvi taisnā virzienā no rietumiem uz austrumiem. Tas ir pretstats meridionālajai plūsmai, kad strūklas plūsma krasi izliekas uz ziemeļiem un dienvidiem.

Šim taisnajam platuma modelim ir tendence slāpēt gaisa masu sajaukšanos. Tas ierobežo auksta polāra gaisa vai silta tropu gaisa ieplūšanu vidējo platumu reģionos. Tā rezultātā zonālā plūsma bieži vien nodrošina maigus, pastāvīgus un noturīgus laika apstākļus, kuros ir mazāk temperatūras ekstrēmu vai ievērojamu nokrišņu.

Laikapstākļi, kas saistīti ar zonālo plūsmu, atšķiras atkarībā no gadalaika un reģiona, taču kopumā tie ir prognozējami un mēreni. Piemēram, ziemā zonālā plūsma var radīt ilgstošus mākoņainus, mitrus, bet salīdzinoši maigus laika apstākļus, piemēram, Ziemeļeiropā vai Klusā okeāna ziemeļrietumos. Vasarā tā var radīt vēsākus, vējainus apstākļus ar samazinātu karstuma viļņu vai spēcīgu negaisu risku. Tā kā atmosfēra zonālās plūsmas ietekmē saglabājas relatīvi stabila, lielas vētras ir retāk sastopamas, un laikapstākļu sistēmas mēdz ātri pārvietoties, neintensificējoties.

Rossby viļņu loma

Zonālā plūsma ir cieši saistīta ar Rossby viļņu (pazīstamu arī kā planetārie viļņi) uzvedību. Tie ir liela mēroga viļņi, kas dabiski rodas rotējošos šķidrumos, piemēram, Zemes atmosfērā un okeānos, jo mainās viļņu lielums. Koriolisa efekts atkarībā no platuma.

Spēcīgas zonālās plūsmas periodos Rossby viļņiem ir tendence būt ar mazu amplitūdu. Tas nozīmē, ka to meandri ir relatīvi vāji, kas ļauj strūklas plūsmai saglabāt savu lielākoties taisno, no rietumiem uz austrumiem vērsto ceļu. Tas samazina gaisa masu pārvietošanos uz ziemeļiem un dienvidiem, veicinot stabilus laika apstākļus.

Turpretī meridionālās plūsmas periodos Rossby viļņu amplitūda kļūst daudz lielāka. Tie rada ievērojamas ieplakas (iegrimšanas uz dienvidiem) un grēdas (izspiešanas uz ziemeļiem) strūklas plūsmā. Šīs dziļās līknes veicina aukstā polārā gaisa intensīvu sajaukšanos ar silto tropisko gaisu, izraisot ekstrēmākus un mainīgākus laika apstākļus.

Kas izraisa zonālo plūsmu?

Zemes atmosfēras cirkulāciju nosaka vairāki pamatfaktori, kas ietekmē zonālās plūsmas izplatību:

• Diferenciālā sildīšana: Svarīgākais faktors ir nevienmērīgais saules starojuma sadalījums pa Zemes virsmu. Uz ekvatoru nonāk ievērojami vairāk tiešas saules gaismas un siltuma nekā uz poliem, tādējādi radot lielu temperatūras starpību.
• Zemes rotācija (Koriolisa efekts): Kad sasilušais gaiss pie ekvatora paceļas un virzās uz polu, Zemes rotācija to novirza. Ziemeļu puslodē šī novirze ir pa labi, bet dienvidu puslodē - pa kreisi. Šis efekts ir atbildīgs par plaša mēroga vēja modeļu veidošanos, tostarp rietumu vēju veidošanos vidējos platuma grādos, kur atrodas strūklu plūsmas.
• Leņķa momenta saglabāšana: Gaisam pārvietojoties no ekvatora uz polu, tas saglabā leņķisko momentu. Tā kā Zemes rotācijas rādiuss augstākajos platuma grādos ir mazāks, gaisa paketei jāpalielina zonālais (austrumu-rietumu) ātrums, lai saglabātu leņķisko momentu. Tas veicina spēcīgu rietumu plūsmu atmosfēras augšējos slāņos.
• Atmosfēras cirkulācijas šūnas: Zemes atmosfērā ir trīs galvenās cirkulācijas šūnas katrā puslodē: 1. Hadlija, Ferrelaun Polārā šūnas. Šīs šūnas darbojas, lai pārdalītu siltumu no ekvatora uz poliem. Spēcīga un stabila mijiedarbība starp šīm šūnām, ko nosaka temperatūras gradients, veicina zonālāku augšējā līmeņa plūsmas modeli.

Ja temperatūras starpība starp ekvatoru un poliem ir īpaši liela un relatīvi vienmērīga, parasti veidojas spēcīgāka un taisnāka strūklas plūsma, tādējādi veicinot zonālo plūsmu. Temperatūras gradienta traucējumi vai spēcīgi ģeogrāfiski elementi (piemēram, kalnu grēdas) var izraisīt lielākus Rossby viļņus, kas veicina meridionālo plūsmu.

Lai prognozētu un interpretētu atmosfēras uzvedību, ir svarīgi izprast šo dinamiku, tostarp Rossby viļņu ietekmi un globālās cirkulācijas virzītājspēkus. Zonālo un meridionālo modeļu maiņa bieži signalizē par izmaiņām ekstremālu laikapstākļu iespējamībā.