Co to jest wiatr? Przyczyny powstawania i rodzaje wiatru

Wiatr to poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi, wywołany różnicami ciśnienia atmosferycznego. Bezpośrednią przyczyną jego powstawania jest nierównomierne ogrzewanie planety przez Słońce. Jeśli chcesz poznać szczegółowe mechanizmy, rodzaje i skutki wiatru, przeczytaj nasz artykuł.

Skąd się bierze wiatr?

Fundamentalnym motorem napędzającym ruch powietrza jest energia słoneczna. Promieniowanie słoneczne nie rozprowadza ciepła równomiernie – najsilniej ogrzewa obszary wokół równika. Tamtejsze masy powietrza stają się cieplejsze, rozprężają się i unoszą, tworząc przy powierzchni ziemi obszar niskiego ciśnienia.

W tym samym czasie nad biegunami powietrze jest zimne, gęstsze i opada, formując strefy wysokiego ciśnienia. Natura dąży do równowagi, dlatego powietrze przemieszcza się z obszarów o wyższym ciśnieniu do tych, gdzie panuje niższe. Ten właśnie poziomy przepływ odczuwamy jako wiatr. Gdyby nie ta stała wymiana, różnice temperatur między równikiem a biegunami byłyby skrajne.

Kluczowego znaczenia nabiera tu również ruch obrotowy naszej planety. Wprowadza on tak zwany efekt Coriolisa, który zakrzywia tory przemieszczających się mas powietrza. W wyniku działania tej siły pozornej, wiatr na półkuli północnej odchyla się w prawo, a na południowej w lewo względem pierwotnego kierunku. Z tego powodu powietrze nie płynie najkrótszą drogą z wyżu do niżu, a w średnich szerokościach geograficznych często wieje równolegle do izobar, tworząc tak zwany wiatr geostroficzny.

Czym jest globalna cyrkulacja atmosferyczna?

Połączenie nierównomiernego ogrzewania Ziemi i efektu Coriolisa formuje stabilny, planetarny system wiatrów, zwany globalną cyrkulacją atmosferyczną. W jej skład wchodzą trzy główne komórki cyrkulacyjne na każdej półkuli: komórka Hadleya, komórka Ferrela i komórka polarna. Każda z nich odpowiada za transport energii na inne szerokości geograficzne.

W strefie międzyzwrotnikowej ciepłe powietrze unosi się, kreując pas niskiego ciśnienia znany jako Międzyzwrotnikowa Strefa Konwergencji (ITCZ). Powietrze to na wysokości przemieszcza się ku biegunom, by około 30. równoleżnika opaść i wrócić ku równikowi jako stałe wiatry handlowe. Dalej, w umiarkowanych szerokościach geograficznych, dominują wiatry zachodnie, płynące z zachodu na wschód. Są one napędzane przez różnicę ciśnień między subtropikalnymi wyżami a subpolarnymi niżami.

Na granicach tych rozległych komórek cyrkulacyjnych formują się wąskie, niezwykle szybkie rzeki powietrza – prądy strumieniowe. Znajdują się one w górnej troposferze i osiągają zawrotne prędkości. Ich położenie i siła mają decydujący wpływ na codzienną pogodę, sterując wędrówką niżów i wyżów barycznych.

Jakie są główne rodzaje wiatru?

Obok wiatrów o zasięgu globalnym, ogromne znaczenie mają wiatry lokalne i sezonowe. Ich specyfika wynika z ukształtowania terenu, bliskości zbiorników wodnych i sezonowych wahań temperatury. Wiatr można klasyfikować na wiele sposobów, między innymi jako stały, sezonowy lub lokalny.

Do najważniejszych należą:

• Monsuny – to sezonowe wiatry zmieniające kierunek w cyklu rocznym. Monsun letni wieje znad oceanu nad rozgrzany ląd, przynosząc wilgotne powietrze i obfite opady, szczególnie w Azji Południowo-Wschodniej. Z kolei monsun zimowy to suchy i chłodny wiatr wiejący z lądu w stronę morza.
• Bryza – wiatr o cyklu dobowym, odczuwalny na wybrzeżach. Bryza dzienna (morska) niesie orzeźwienie znad chłodniejszej wody w stronę nagrzanego lądu. Nocą kierunek przepływu się odwraca i to ląd oddaje ciepło, tworząc bryzę nocną (lądową).
• Wiatry fenowe – powstają, gdy wilgotne powietrze napotyka barierę górską. Wznosząc się po stronie dowietrznej, ochładza się i oddaje wilgoć. Suche powietrze, spływając gwałtownie po zawietrznej stronie stoków, ogrzewa się dynamicznie, tworząc porywisty i bardzo ciepły podmuch. Przykładem jest w Polsce halny, w Alpach fen, a w Górach Skalistych chinook.
• Wiatry katabatyczne – grawitacyjne spływy zimnego, gęstego powietrza z wyniesień, często z pokrytych lodem płaskowyży. Ich ekstremalnym przykładem są podmuchy w zatoce Commonwealth na Antarktydzie, uważanej za najbardziej wietrzne miejsce na planecie.

Jak rozpoznać halny i jak wpływa on na organizm?

Halny jest wyjątkowo odczuwalnym zjawiskiem w południowej Polsce, a szczególnie w rejonie Podhala i Zakopanego. Ten suchy, porywisty wiatr spływa z Tatr, tworząc nad graniami charakterystyczny wał chmur. Mimo że swoje źródło ma po południowej stronie gór, gdzie powietrze jest chłodniejsze, na zawietrznych stokach i przedgórzu halny dociera już jako ciepły i gwałtowny pęd mas powietrza.

Największą oficjalnie zmierzoną siłę halnego w porywie zanotowano 5 maja 1965 roku na Kasprowym Wierchu. Prędkość wiatru sięgnęła wówczas 70 metrów na sekundę, co odpowiada około 270 km/h.

To nie tylko efektowny spektakl przyrody, ale też czynnik silnie oddziałujący na samopoczucie. Szczególnie wrażliwe osoby odczuwają nadejście halnego jeszcze zanim zacznie wiać. Gwałtowny spadek ciśnienia atmosferycznego może wywoływać skoki ciśnienia tętniczego, nasilać dolegliwości kardiologiczne oraz powodować silne bóle głowy i uszu. Lekarze z oddziałów ratunkowych w Nowym Targu i Zakopanem potwierdzają, że w tych okresach wzrasta liczba interwencji związanych z zaostrzeniem chorób przewlekłych.

Co więcej, halny bywa nazywany wiatrem przełomu, gdyż jego pojawienie się często zwiastuje nagłą zmianę pogody. Wpływa on również na sferę psychiczną – u części osób obserwuje się wówczas rozdrażnienie, niepokój, a nawet zwiększoną tendencję do zachowań depresyjnych. Zdarza się także, że szpitale położnicze odnotowują wtedy wzmożony ruch, ponieważ gwałtowne zmiany ciśnienia potrafią przyspieszyć akcję porodową.

Jak mierzy się wiatr i jakie są jego skale?

Podstawowymi parametrami służącymi do opisania wiatru są jego prędkość oraz kierunek. Prędkość wyraża się zazwyczaj w metrach na sekundę (m/s), kilometrach na godzinę (km/h) lub w węzłach. Kierunek wiatru jest natomiast definiowany przez stronę, z której on nadciąga – na przykład wiatr południowy wieje z południa na północ.

Narzędziem przeznaczonym do mierzenia siły wiatru jest anemometr, zwany potocznie wiatromierzem. Do określania kierunku służy z kolei wiatrowskaz, czyli prosty przyrząd obracający się zgodnie z napływającą strugą powietrza. Kierunek można też ocenić obserwując ruch liści, dymu z komina lub stan chmur na niebie.

Aby ujednolicić opisy siły wiatru, stosuje się powszechnie skalę Beauforta. Jest to skala empiryczna, która przypisuje siłę wiatru – od 0 (cisza) do 12 (huragan) – w oparciu o widoczne skutki jego działania na lądzie lub morzu. W prognozach pogody wiatr uznaje się za niebezpieczny, gdy jego prędkość przekracza 90-100 km/h.

Nawet na drugim biegunie intensywności znajdują się osobliwe rekordy. Amerykańskie miasto Oak Ridge w stanie Tennessee uchodzi za jedno z najmniej wietrznych na świecie. Długoterminowe pomiary wskazują tam średnią prędkość wiatru na poziomie zaledwie około 6,5 km/h.

Do czego człowiek wykorzystuje wiatr?

Ludzkość od dawna nauczyła się wykorzystywać energię kinetyczną poruszającego się powietrza. Historycznie najważniejszym zastosowaniem było żeglarstwo, które przez wieki napędzało odkrycia geograficzne i handel. Dziś żagle na jachtach i deskach windsurfingowych wciąż bazują na tej samej zasadzie.

Współcześnie najbardziej spektakularnym i pożytecznym zastosowaniem jest energetyka wiatrowa. Nowoczesne turbiny wiatrowe stojące na lądzie i na morzu przekształcają siłę wiatru w elektryczność, stanowiąc istotne źródło odnawialnej energii. Z projektowaniem i lokalizacją farm wiatrowych wiąże się skomplikowana analiza lokalnych i globalnych wzorców wietrznych, co dowodzi ścisłego powiązania meteorologii z nowoczesną inżynierią.

Wpływ na życie jest jednak szerszy. Lotnictwo wykorzystuje wiatry, zwłaszcza prądy strumieniowe, do optymalizacji tras i oszczędności paliwa. W przyrodzie wiatr jest nieocenionym sojusznikiem roślin w procesie anemochorii, czyli rozsiewaniu nasion i pyłków na znaczne odległości. Z drugiej strony, rolnictwo odczuwa negatywne skutki – silne, suche wiatry jak suchowiej czy harmattan powodują gwałtowne wysuszanie gleby i erozję.