Citește…
Când am studiat ciclonii de latitudine medie, am vorbit puțin despre curentul cu jet, care este un canal de vânturi rapide în apropierea părții superioare a troposferei. Dar, curentul cu jet despre care am vorbit este de fapt curentul cu jet de latitudine medie, care afectează în mod regulat vremea la latitudini medii. Cu toate acestea, curentul cu jet de latitudini medii nu este singurul curent cu jet de pe Pământ!
În discuția noastră despre înălțimile subtropicale, am ignorat rotația Pământului și forța Coriolis atunci când am discutat despre fluxul de la altitudine înaltă, spre poli, din Celula Hadley. Deoarece planeta noastră se rotește, aerul nu curge direct spre poli la altitudini mari. Într-adevăr, acesta urmează un traseu mult mai vârtos. Pe măsură ce aerul curge spre poli în ramura superioară a celulei Hadley, în cele din urmă se curbează spre est (în emisfera nordică). Rezultatul final este că pachetele de aer din ramurile superioare ale Celulei Hadley ajung să se învârtă în jurul Pământului în timpul călătoriilor lor înalte din regiunile ecuatoriale către cele subtropicale. Această spirală spre poli culminează în curentul jet subtropical („STJ”, pe scurt) în apropierea latitudinii de 30 de grade.
STSJ a fost, de fapt, una dintre ultimele caracteristici troposferice majore care au fost descoperite prin observare umană directă. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, piloții americani, în timp ce zburau spre vest în apropierea Japoniei și a altor insule din Pacific, au raportat viteze la sol dramatic mai mici decât viteza aerului indicată de aeronavă. Zborul la viteze foarte mici în raport cu solul ar fi putut însemna un singur lucru – un vânt puternic de față! Consultați imaginea de mai jos, care arată viteza medie pe termen lung a vântului (în metri pe secundă) și direcțiile în apropierea a 40.000 de picioare deasupra Asiei și a vestului Oceanului Pacific în timpul iernii meteorologice (decembrie, ianuarie și februarie). Panglica îngustă de vânturi rapide din apropierea latitudinii de 30 de grade marchează poziția medie a STJ. Deși piloții au putut avansa puțin în unele dintre misiunile lor, ei au făcut o descoperire majoră!
De fapt, STJ este mai puternic deasupra regiunii Pacificului de vest, în medie, decât în orice alt loc din lume. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că înălțimile din Himalaya și Tibet întrerup și deviază fluxul de aer din troposfera superioară, în general spre vest. Mai departe spre est, ramurile de aer deviate se reunesc din nou și se accelerează în apropierea Japoniei. Pentru referință, imaginea de mai sus arată că vitezele medii în STJ în apropierea Japoniei pot depăși 70 de metri pe secundă (aproximativ 157 de mile pe oră) în timpul iernii meteorologice.
Mecanismul general de menținere a STJ în apropierea latitudinii de 30 de grade, totuși, este tendința pachetelor de aer de a-și conserva impulsul unghiular în ramurile superioare ale celulelor Hadley. Reamintim că conservarea momentului unghiular este conceptul care explică modul în care patinatorii artistici se rotesc mult mai repede atunci când își trag brațele spre interior (micșorând distanța față de axa de rotație). Pe măsură ce parcelele din ramurile superioare ale Celulelor Hadley se rotesc în spirală spre pol, distanța lor față de axa de rotație a Pământului scade, ceea ce duce la viteze mai mari. În teorie, aerul care pornește din repaus (în raport cu suprafața Pământului) la înălțime deasupra ecuatorului va ajunge la latitudinea de 30 de grade cu o viteză spre est de 134 de metri pe secundă (aproximativ 260 de noduri, sau 300 de mile pe oră), presupunând că își conservă perfect momentul unghiular de-a lungul traseului său.
Dar, în realitate, STJ nu atinge astfel de viteze. Acest lucru se datorează faptului că coletele nu își conservă complet momentul lor unghiular. Munții înalți și norii cumulonimbus impunători, de exemplu, exercită o anumită rezistență asupra pachetelor de aer care se deplasează spre polul opus în ramurile superioare ale celulelor Hadley. Indiferent de acestea și de alte impedimente în calea conservării momentului unghiular, este corect să spunem că pachetele de aer tind să conserve momentul unghiular pe măsură ce se deplasează în spirală spre interior, spre axa de rotație a Pământului, aruncând momentul lor unghiular „în amestecul” pe care îl numim STJ.
Deci, în cea mai mare parte, STJ este în mod fundamental o consecință a conservării momentului unghiular (spre deosebire de curentul cu jet de latitudine medie, care își datorează formarea gradienților de temperatură emisferici). Ținând cont de ideea de conservare, voi adăuga că rata de rotație a Pământului determină în mare măsură locația medie a STJ, deoarece rata de rotație a Pământului guvernează, în parte, magnitudinea forței Coriolis. Dacă rata de rotație a Pământului ar crește (ceea ce ar face ca forța Coriolis să fie mai puternică), STJ s-ar dezvolta mai aproape de ecuator. Dacă rotația Pământului ar încetini, forța Coriolis ar fi mai slabă, iar STJ s-ar forma mai departe de ecuator decât la o latitudine de 30 de grade.
Se pare că STJ este mai puternic în timpul iernii decât vara, în ciuda unei extinderi mai mari spre pol a ramurii superioare a circulației Hadley din emisfera de vară. Acest lucru ar putea părea ciudat, având în vedere că mecanismul principal de conducere al STJ este tendința parcelelor de a conserva momentul unghiular (ceea ce ar duce la viteze mai mari atunci când STJ se află la latitudini mai mari). Așadar, de ce pachetele de aer înalt care se deplasează mai departe spre poli în timpul verii nu accelerează foarte mult pe măsură ce se deplasează în spirală și mai aproape de axa de rotație a Pământului?
Se pare că încălzirea solară intensă deasupra maselor terestre din regiunea subtropicală a emisferei nordice dă peste cap căruciorul cu mere al circulației Hadley. Pe scurt, practic devine mult mai cald la latitudini apropiate de 30 de grade nord (mai ales deasupra uscatului) decât deasupra regiunilor ecuatoriale, inversând astfel gradientul tipic de temperatură nord-sud. Pentru a confirma această observație, verificați temperaturile medii pe termen lung la tropice și subtropice pentru lunile iunie, iulie și august. Având în vedere că prototipul nostru de model al celulei Hadley se bazează pe ipoteza că centura de încălzire maximă are loc deasupra regiunilor ecuatoriale, nu ar trebui să fie o surpriză faptul că, atunci când această centură se deplasează spre pol la subtropice, modelul nostru de circulație Hadley idealizată se prăbușește. Ca urmare, puterea STJ primește o lovitură, iar STJ nu mai joacă un rol la fel de important în tiparul general al vremii în timpul verii.
Pentru a vedea schimbarea puterii STJ între vară și iarnă, comparați vânturile medii în apropierea a 40.000 de picioare deasupra Americii de Nord și a oceanelor adiacente în timpul verii și al iernii (mai sus). Pentru început, se poate observa o semnătură a vânturilor rapide peste centrul și nordul Statelor Unite. Aceasta este amprenta curentului jet de latitudine medie. Pentru a marca STJ, am folosit săgeți negre groase în fiecare imagine. În timpul verii (imaginea din stânga de mai sus), există două dungi relativ slabe de vânturi asociate cu poziția medie a STJ de vară. Una se întinde din Hawaii spre sud-vestul SUA, iar cealaltă se îndreaptă dinspre mijlocul Oceanului Atlantic spre nord-vestul Africii. Aceste „dungi” de vânturi pălesc în comparație cu STJ-ul robust de iarnă (imaginea din dreapta de mai sus).
În timpul iernii, STJ-ul robust poate contribui la furtuni de iarnă majore deasupra latitudinilor medii. STJ este o caracteristică semipermanentă și nu uitați că locația sa medie este în mare parte stabilită de rata de rotație a Pământului. Cu toate acestea, modificările locale ale gradienților de temperatură și de presiune pot face ca, din când în când, unele părți ale STJ să se umfle puțin mai mult spre polul polar sau să se încline puțin mai mult spre sud. În general, cea mai nordică parte a STJ corespunde cu cea mai sudică parte a curentului jet de latitudine medie, care este mai nomadic. Așadar, se poate presupune că cele două curenți cu jet interacționează uneori și, uneori, se poate pregăti terenul pentru dezvoltarea rapidă a ciclonilor de latitudine medie, în special deasupra coastei atlantice, unde contrastele naturale de temperatură uscat-mare oferă terenuri de reproducere favorabile.
O astfel de interacțiune memorabilă a dus la furtuna de zăpadă surpriză de Ziua președinților din 1979 pentru Washington, D.C. și statele din jurul Atlanticului Mijlociu și sud-est. În acest caz, STJ a fost atras spre nord, în fluxul de sud-vest, înaintea unei depresiuni puternice în curentul jet de latitudine medie (denumit uneori curentul jet „polar”, marcat în albastru). Această configurație a permis ca STJ să acționeze ca un catalizator pentru furtuna de Ziua Președinților din 1979. Mai departe spre est, deasupra Oceanului Atlantic, STJ ia o turnură mai spre est și, în cele din urmă, spre sud (în afara imaginii din dreapta), pe măsură ce începe să se întoarcă spre poziția sa medie.
În urma sa, furtuna de Ziua Președinților a lăsat zăpadă abundentă din Georgia până în Pennsylvania, așa cum se vede pe această imagine din satelit vizibilă de la 19Z la 19 februarie. Într-adevăr, multe furtuni majore de iarnă de la latitudini medii beneficiază de faptul că STJ este atrasă spre nord, ca în acest caz. Așadar, în timp ce Celulele Hadley controlează în mod regulat aspecte ale vremii tropicale, ele pot avea cu siguranță un impact și asupra vremii de la latitudini medii!
În ceea ce privește Celulele Hadley, am acoperit acum ramura ascendentă din ITCZ, ramura superioară (care culminează cu STJ) și ramura descendentă care formează maximele subtropicale din apropierea latitudinii de 30 de grade. În continuare, ne vom concentra asupra ultimei ramuri a circulației – vânturile albastre: fluxul de suprafață care se întoarce spre ITCZ dinspre subtropice. Citiți mai departe!