Στο πρώτο μέρος του αφιερώματος μας στη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας, αναφερθήκαμε στο μηχανισμό δημιουργίας της καθώς και στα βασικά δομικά της “στοιχεία”. Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε μία προς μία τις βασικές δομικές μονάδες της γενικής κυκλοφορίας, με στόχο να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο η ατμόσφαιρα κινείται και, τελικά, δημιουργεί τον καιρό. Για να θυμηθείτε πως κατανέμονται γεωγραφικά τα επιμέρους στοιχεία της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας, δείτε αυτή την εικόνα.
Η ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης
Πάνω από τις ωκεάνιες περιοχές του ισημερινού, ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι θερμός (βλ. Μέρος 1, Εικ. 1γ), ενώ η οριζόντια βαροβαθμίδα και οι άνεμοι είναι ασθενείς. Η περιοχή επικτράτησης αυτών των συνθηκών είναι διεθνώς γνωστή ως doldrums, που σε ελεύθερη μετάφραση αποδίδεται ως μονοτονία ή μελαγχολία. Ο λόγος είνα μάλλον προφανής, αφού η συγκεκριμένη περιοχή χαρακτηρίζεται συνήθως από νηνεμία (σχεδόν παντελής απουσία ορίζοντιων ανέμων). Σε αυτή λοιπόν την περιοχή, δημιουργούνται έντονες ανοδικές κινήσεις του θερμού ατμοσφαιρικού αέρα, ο οποίος ανερχόμενος ψύχεται και οδηγεί στη δημιουργία εντυπωσιακών νέφων cumulus. Τα νέφη αυτά αποκαλούνται πολλές φορές “θερμοί πύργοι”, εξαιτίας των τεράστιων ποσών λανθάνουσας θερμότητας (η θερμότητα που συνδέεται με την διαδικασία της συμπύκνωσης των υδρατμών) που απελευθερώνουν, και η οποία συντηρεί και ενισχύει τις ανοδικές κινήσεις.
Καθώς ο ατμοσφαιρικός αέρας των τροπικών ανέρχεται κατακόρυφα στην ατμόσφαιρα, ατμοσφαιρικός αέρας από τα μέσα γεωγραφικά πλάτη αρχίζει να κινείται προς την περιοχή αυτή ώστε να καλύψει το “κενό” που δημιουργείται (αρχή διατήρησης της μάζας). Με τον μηχανισμό αυτό δημιουργούνται οι λεγόμενοι αληγείς άνεμοι (trade winds). Στο Β. ημισφαίριο, οι αληγείς πνέουν από ΒΑ διεύθυνση, ενώ στο Ν. ημισφαίριο από ΝΑ διεύθυνση. Η διεύθυνση πνοής των αληγών ανέμων είναι απότελεσμα της απόκλισης που προκαλεί η δύναμη Coriolis (δύναμη που αναπτύσσεται εξαιτίας της περιοστροφής της Γης γύρω από τον άξονα της) στον κινούμενο ατμοσφαιρικό αέρα. Οι αληγείς άνεμοι και των δύο ημισφαιρίων του πλανήτη μας καταλήγουν να συγκλίνουν σε μία στενή γεωγραφική περιοχή με κέντρο τον ισημερινό, ενισχύοντας τις αρχικές ανοδικές κινήσεις στις οποίες οφείλουν την ύπαρξη τους. Αυτή η περιοχή της σύγκλισης των αληγών ανέμων είναι περισσότερο γνωστή ως ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης ή διεθνώς ITCZ (intertropical convergence zone).
Η ITCZ αποτελεί τη γεωγραφική περιοχή από την οποία εκκινείται η γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Γεωγραφικά, η ορίζεται μεταξύ των παραλλήλων 5Ν και 5S (N: βόρεια, S: νότια), αν και η ακριβής της θέση μεταβάλλεται ανάλογα με την εποχή του έτους (Εικ. 1). Σε μία δορυφορική εικόνα, η ITCZ εμφανίζεται με τη μορφή μίας ζώνης νεφών που περιβάλλει την υδρόγειο στο γεωγραφικό πλάτος του ισημερινού (κατά προσέγγιση). Αυτή η ζώνη νεφών (Εικ. 2) μπορεί να εκτείνεται σε αποστάσεις της τάξης των εκατοντάδων χιλιομέτρων ή να εμφανίζεται κατακερματισμένη σε περισσότερα μικρά τμήματα. Η εποχιακή μεταβολή της θέσης της ITCZ συνδέεται άμεσα με τη θέση της Γης ως προς τον ήλιο, ενώ ευθύνεται για την εναλλαγή μεταξύ υγρών και ξηρών περιόδων στις τροπικές περιοχές.
Στην Εικ. 3 απεικονίζεται, τέλος, η χωρική κατανομή της μέσης ημερήσιας βροχόπτωσης σε παγκόσμια κλίμακα, όπως προκύπτει από τα δεδομένα re-analysis του ECMWF (1957 – 2002). Εξετάζοντας το χάρτη της Εικ. 3, εύκολα μπορεί κάποιος να αναγνωρίσει την παρουσία της ITCZ. Πρόκειται για τη γεωγραφικά στενή λωρίδα όπου καταγράφονται οι μέγιστες τιμές μέσης ημερησίας βροχόπτωσης. Αξίζει να επισημανθεί πως τα μεγαλύτερα ύψη βροχόπτωσης καταγράφονται κατά την περίοδο όπου ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς επάνω από τον ισημερινό, δηλαδή κατά τους μήνες Μάρτιο και Σεπτέμβριο (εαρινή και φθινοπωρινή ισημερία, αντίστοιχα). Κατά τον τρόπο αυτοί, οι τροπικές περιοχές του ισημερινού υπόκεινται σε δύο υγρές και δύο ξηρές περιόδους. Μετακινούμενοι προς τους υποτροπικούς (περίπου 30N και 30S), οι δύο υγρές/ξηρές περίοδοι συγχωνεύονται σε μία, οπότε οι αντίστοιχες περιοχές υπόκεινται σε μία υγρή και μία ξηρή περίοδο.
Η κατανόηση και η μελέτη των ισχυρών ανοδικών κινήσεων που παρατηρούνται στην ITCZ αποτελούν το “κλειδί” για την κατανόηση της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Οι ισχυρές αυτές ανοδικές κινήσεις αποτελούν το “καύσιμο” με το οποίο τροφοδοτείται το πρώτο από τα τρία κύτταρα της γενικής κυκλοφορίας, το κύτταρο Hadley.