A szél a levegő mozgása a Föld felszínén, amelyet az egyik helyről a másikra mutató légnyomás különbségek okoznak. A szél erőssége enyhe szellőtől hurrikán erőig változhat, és a szél erősségével mérik Beaufort szélmérleg.
A szeleket arra az irányra nevezzük, ahonnan származnak. Például egy nyugati szél nyugatról jön és kelet felé fúj. Szélsebesség mérik egy szélmérő és irányát egy széllapáttal határozzuk meg.
Mivel a szeleket a légnyomás különbsége okozza, fontos megérteni ezt a fogalmat a szél tanulmányozásakor is. A levegőnyomást a levegőben lévő gázmolekula mozgása, mérete és száma határozza meg. Ez a légtömeg hőmérséklete és sűrűsége alapján változik.
1643-ban Evangelista Torricelli, a Galileo hallgatója kidolgozta a higany-barométert a méréshez levegő nyomás a víz és a szivattyúk bányászati műveletek során történő tanulmányozása után. Ma hasonló eszközökkel a tudósok képesek a normál tengerszintnyomást körülbelül 1013,2 milliárd bar (mértéke a felület négyzetméterére) mérni.
A nyomásgradiens erő és a szél egyéb hatásai
A légkörben számos olyan erő hat, amelyek befolyásolják a szél sebességét és irányát. A legfontosabb azonban a Föld gravitációs ereje. Ahogy a gravitáció összenyomja a Föld légkörét, ez létrehozza a légnyomást - a szél hajtóerejét. Gravitáció nélkül nem lenne légkör vagy légnyomás, és így nem lenne szél.
A levegő mozgásának tényleges felelőssége azonban a nyomásgradiens erő. A levegőnyomás és a nyomásgradiens erő különbségeit a Föld felületének egyenlőtlen melegítése okozza, amikor bejön napsugárzás az Egyenlítőn koncentrál. Például alacsony szélességnél az energiafelesleg miatt a levegő melegebb, mint a pólusoknál. A meleg levegő kevésbé sűrű és alacsonyabb légköri nyomással rendelkezik, mint a magas szélességű hideg levegő. Ezek a légköri nyomásbeli különbségek teremtik meg a nyomásgradiens erőt és a szeleket, mivel a levegő folyamatosan mozog a magas és a magas tartomány között alacsony nyomás.
A szélsebesség megjelenítéséhez a nyomásgradienst az időjárási térképekre ábrázoljuk izobars leképezve a magas és az alacsony nyomás közötti területek között. A távolságra elhelyezkedő rudak fokozatos nyomásgradienst és enyhe szeleket képviselnek. A közelebbiek között meredek nyomásgradiens és erős szél mutatkozik.
Végül a Coriolis erő és a súrlódás egyaránt jelentősen befolyásolja a szeleket az egész világon. Az Coriolis erő a szél elhajlik a magas és alacsony nyomású területek közötti egyenes útjától, és a súrlódási erő lelassítja a szeleket, miközben a Föld felszínén halad.
Felső szintű szél
A légkörben a légáramlás különböző szintjei vannak. Azonban a középső és a felső troposzféra fontos része a légkör teljes légáramlásának. Ezeknek a keringési mintáknak a feltérképezéséhez a felső légnyomás térképeket 500 milliárd (mb) értékkel kell használni referenciapontként. Ez azt jelenti, hogy a tengerszint feletti magasságot csak olyan területeken ábrázolják, ahol a légnyomás szintje 500 mb. Például egy 500 mb óceán felett 18 000 láb lehet a légkörben, de a szárazföld felett ez 19 000 láb lehet. Ezzel szemben a felszíni időjárási térképek nyomáskülönbségeket mutatnak egy rögzített magasságon, általában a tengerszint felett.
Az 500 mb szint fontos a szél számára, mert a felső szintű szelek elemzésével a meteorológusok többet megtudhatnak a Föld felszínén megjelenő időjárási viszonyokról. Gyakran ezek a felső szintű szelek generálják az időjárási és szélmintákat a felszínen.
Két meteorológusok számára fontos felső szintű szélmintázat a Rossby-hullámok és a jet stream. A Rossby-hullámok jelentősek, mivel hideg levegőt hoznak délre és meleg levegőt észak felé, különbséget okozva a légnyomásban és a szélben. Ezek a hullámok alakulnak ki a sugárhajtómű mentén.
Helyi és regionális szél
Az alacsony és a felső szintű globális szélmintákon kívül a helyi széleknek különféle típusai vannak a világon. Az egyik példa a szárazföldi-tengeri szellő, amely a legtöbb tengerparton fordul elő. Ezeket a szeleket a szárazföld hőmérséklete és sűrűsége közötti különbségek okozzák a vízhez viszonyítva, de a part menti helyekre korlátozódnak.
A hegyi-völgyi szellő egy másik lokalizált szélmintázat. Ezeket a szeleket akkor okozza, ha a hegyi levegő éjszaka gyorsan lehűl és völgyekbe áramlik. Ezen túlmenően a völgy levegője gyorsan melegszik napközben, és felmelegszik, és délutáni szellő fúj.
A helyi szelek példái között szerepel a dél-kaliforniai meleg és száraz Santa Ana szél, valamint a hideg és száraz mályva szél Franciaország Rhône-völgye, a nagyon hideg, általában száraz boraszél az Adriai-tenger keleti partján, és a Chinook északi szélei Amerika.
A szelek nagy regionális léptékben is előfordulhatnak. Az ilyen típusú szél egyik példája a katabatikus szél. Ezek a gravitáció által okozott szelek, amelyeket néha szennyvízszélnek hívnak, mivel egy völgyet vagy lejtőt engednek le, amikor a magas szintű sűrű, hideg levegő gravitációval lefelé folyik lefelé. Ezek a szél általában erősebb, mint a hegyi-völgyi szellő, és nagyobb területeken fordul elő, például a fennsíkon vagy a hegyvidéken. A katabatikus szelekre példák az Antarktisz és Grönland hatalmas jéglapjai.
A szezonálisan változó monszunális szelek találhatók Délkelet-Ázsiában, Indonéziában, Indiában, Észak-Ausztráliában és az Egyenlítői Afrikában is regionális szelek, mert a trópusok nagyobb régióira korlátozódnak, szemben Indiával példa.
Függetlenül attól, hogy a szél helyi, regionális vagy globális - a légköri cirkuláció fontos alkotóelemei és fontos szerepet játszanak az emberi életben a Földön, mivel hatalmas területeken átáramló áramlások képesek az időjárást, a szennyező anyagokat és más levegőben lévő anyagokat mozgatni világszerte.