Circulatia tricelulara a aerului troposferic

Circulatia tricelulara a aerului troposferic

Cea de a doua orientare a cercetatorilor are la baza conceptia tricelulara a schimburilor energetice si de masa, etc. intre Ecuator si Poli in cadrul troposferei.

Fig.1 sugereaza, in sectiune troposferica verticala si la nivelul suprafetei terestre, cum se inchid cele trei celule, care sunt vanturile permanente la sol ce fac legatura intre celule, dar si intre ciclonii si anticiclonii care afecteaza, in fond, toate transferurile atmosferice, in mod organizat.

Fig.1. Schema circulatiei troposferice tricelulare considerand Pamantul in miscare de rotatie (sinteza a schemelor clasice).

D – ciclonii latitudinilor temperate

M’ – anticiclonii braului tropical de mare presiune

M – anticiclonul „de calota polara”front cald

- alizee de nord-est

vanturi calde

- vanturi de vest front rece

- vanturi arctice de este – vanturi reci

P.N.

- sensul miscarii de rotatie a Pamantului

Fig. 2 aleasa de noi se adreseaza ecologilor; ea este preluata din cartea “TERRA-geosistemul vietii”, Al.Rosu, 1987, are insa doua inadvertente fata de figura 1 si anume: nu inchide cea de a doua celula (numita Ferrel) in altitudine si nu da un nume corect “latitudinii cailor” adica “braului anticilonic de calm tropical” catalogandu-l drept “subtropical”, asa cum face, din pacate, si Rossby sau alti autori, meteorologi reputati, de la care s-a preluat figura in discutie

Fig.2. Circulatia troposferica tricelulara (dupa Rosu Al., 1987)

DOCUMENT ONLINE: Calculul azimutului cu ajutorul relatiei ctg z DOCUMENT ONLINE: Calculul unghiului la pol cu relatia ctgp

Fingura 3 a, b, apartine celui ce a impus teoria tricelulara si anume lui C.G.Rossby si dateaza din 1941 (le prezentam in original

a)                                          b)

Fig.3. Circulatia tricelulara apartinand lui C.G.Rossby (1941)

a) Sistemul vanturilorb) Presiunea la sol si cele trei celule

– In 1970 P.Estienne si A.Godard propuneau schema din figura 6 pe care o numeau: “Schema foarte simplificata a circulatiei atmosferice generale, la nivelul suprafetei terestre” cu alte cuvinte, asigurau o continuitate tuturor tipurilor de vanturi regulate ale planetei. Ni s-a parut completiva, o prezentam in originl, dar dupa ce i-am sters si acesteia prefixul “Sub” din exprimarea: “Cellules des H.P.Subtropicales” transformand-o in ceea ce de fapt este adica “Cellules des H.P.tropicales”.

– Revenim la C.G.Rossby (1941) deoarece el a fost si ramane cel ce a dat putere de convingere orientarii teoretice tricelulare, fundamentand-o fizico-matematic (chiar si experimental dar la scara infima), Palmen (in 1951) gasindu-i ulterior sensul si suportul aerosinoptic facand-o astfel accesibila si practicienilor din domeniul meteorologic de cercetare a invelisului atmosferic.

Studentul ecolog, avand la dispozitie schemele originale sau sintetizate ale circulatiei tricelulare dupa autori de referinta (fig.2 si 3 a,b), poate lua acum in discutie “schema medie tricelulara” propusa de acest curs in figura 1 si expunerea de mai jos:

Conceptia tricelulara a schimburilor energetice, de masa, de umezeala si de impuls in cadrul Troposferei presupune existenta a trei celule inchise de circulatie intre Ecuator si Poli, dupa urmeaza:

I. Celula Hadley: se formeaza intre zona calmului ecuatorial sau “talvegul ecuatorial” unde dominante sunt miscarile ascendente, adica de indepartare a particulelor fata de sol si zona braului anticiclonic tropical, unde dominante sunt miscarile descendente, deci de revenire a particulelor de aer spre sol. In figura 1 celula Hadley este notata cu I.

In plan orizontal, pentru celula I aceiasi figura ne arata cum de la periferia sudica a anticilonilor de brau tropical (notati cu M), se desprind vanturile permanente de nord-est numite alizee (devierea este indusa de forta Coriolis directiei teoretic- meridianale). La “varful” celulei deci in troposfera foarte inalta, autorii acestei teorii au calculat ca ar trebui sa existe contraalizeele adica “vanturi pereche” dar de sens invers care sa asigure derularea miscarii inelare in mod cursiv, permanent. Numai ca, reluam ideea, in realitate contraalizeele nu prea se intalnesc asa de clar si permanent in “faza” cu alizeele de la sol, ceea ce atrage dupa sine unele semne de intrebare asupra functionarii celulei Hadley altfel decat in teorie.

I I . Celula lui Ferrel: se realizeaza (vezi celula I I din figura 1) intre partea extratropicala a anticilonilor de brau tropical si sectorul cald al ciclonilor de latitudini temperate (Islandez cu derivatii mediteranene sau Aleutin cu derivatiile sale); aceasta celula presupune deplasarea extratropicala in plan orizontal a particulelor de aer cald care se acumuleaza constant, printr-o descendenta continua la Tropice, in cadrul braului anticiclonic cald, prin intermediul miscarilor centrifuge in plan orizontal si in sensul acelor de ceasornic, proprii anticiclonilor ca forme barice.

Aceste particule vor ajunge insa la un moment dat, in zone geografice mai putin incalzite de Soare, unde se vor “simti” cu mult mai “calde” decat particulele de aer intre care au ajuns. si atunci ele vor deveni capabile energetic sa ascensioneze deasupra noilor spatii cu atat mai mult cu cat legile de miscare ale anticiclonului-matca (respectiv miscari descendente in plan vertical si centrifuge in plan orizontal) nu mai subjuga particulele “emigrate”, de fapt “expulzate” chiar de el pana la limita iesirii de pe “orbita” de aplicabilitate a legilor respectiv (la 45 –60 jN spre exemplu).

Ascendenta particulelor de aer cald provenite dinspre tropice si ajunse la latitudini temperate este uneori completata si de cea a particulelor locale incalzite deasupra solului conform coordonatelor locului in care au ajuns. Aceste miscari ascendente sumate vor caracteriza sectoarele calde ale ciclonilor “extratropicali” sau cum se mai numesc ei “subpolari” sau “de latitudini temperate”, cicloni care se nasc, evolueaza si mor in cicluri sussesive in lungul paralelor de 50° – 60° latitudine nordica si sudica (cum se vedea in capitolul dedicat lor).

In troposfera superioara celula Ferrel se inchide printr-o ramura nord-sud (cu devierea impusa de forta Coriolis) care partial isi va aduce aportul la buna functionare a celului I Hadley (alimentand sectorul descendent al acesteia). Si totusi celula Ferrel ramane deschisa in troposfera inalta pentru cuplarea urmatoare si anume la celula a I I I -a, de care ne vom ocupa imediat. Este de remarcat ca, in existenta celulei Ferrel, rolul major il joaca factorul dinamic si nu factorul termic ca in cazul primei celule, cea ecuatoriala sau a lui Hadley.

I I I  . Celula polara cupleaza anticiclonul rece de calota polara cu sectorul cald al ciclonilor extratropicali care la randul lui este asigurat de pulsatiile calde ale periferiei anticilonilor de brau tropical. Celula polara e notata cu cifra romana I I I, ea asigura echilibrul baric al latitudinilor temperate astfel: particulele de aer rece expulzate centrifug la nivelul solului de catre periferia anticiclonului de calota polara iau locul, pe cai advective (transport de aer in plan orizontal), particulelor de aer cald (din sectorul ciclonic cald) care au ca dominanta de miscare ascensionarea, deci parasirea suprafetei terestre.

Daca aruncam o privire de ansamblu asupra acestei scheme mediate din figura 1 constatam ca, din punct de vedere al circulatiei generale a aerului, de fapt, la latitudinile temperate (considerate de climatologi ca fiind cuprinse, in emisfera nordica, intre 30° si 60° j) are loc intalnirea unor mase de aer cu proprietati termice opuse, formate din particulele expulzate marginal de catre asa numitii anticicloni calzi de brau tropical pe de o parte si de catre anticilonul de calota polar-nordica[1] pe de alta parte. Din intalnirea si cuplarealor se nasc marii cicloni ai latitudinii temperate cu suitele lor frontale si fenomenologice[2].

Totodata ascendenta continua a aerului la Ecuator este compensata cu descendenta continua a particulelor deasupra Tropicelor, circuitul fiind demonstrat de permanenta alizeelor la sol si a ipoteticelor contraalizee spre limita superioara a troposferei.

Fizicienii si meteorologii adepti ai teoriei tricelulare, considera celulele Hadley (I) si polare ( I I I ) de origine mixta, deci termica si mecanica in timp ce veriga intermediara, celula Ferrel ( I I ) ar fi provocata numai de fenomene pur mecanice. Drept urmare, primele doua celule prezentate anterior sunt considerate directe, iar a treia indirecta.