Luchtcirculatie op aarde: alle drukgebieden

De atmosfeer van de aarde lijkt wel wat op die van een huiskamer. Warme en koude lucht worden door middel van luchtcirculatie netjes over de aanwezige ruimte verdeeld. Als gevolg daarvan ontstaan er luchtdruksystemen. Gemiddeld genomen bevinden deze systemen zich steeds rond dezelfde plek (breedtegraad). Hoe ziet die algemene luchtcirculatie op aarde er nu precies uit?

Hoge- en lagedrukgebieden

Bij gebieden met een kerndruk hoger dan 1015 hPa spreken we van hogedrukgebieden. Ligt de kerndruk lager dan 1015 hPa, dan noemen we het een lagedrukgebied. Hogedrukgebieden worden vaak geassocieerd met mooi weer en lagedrukgebieden met slecht weer, wat in beide gevallen heel goed te verklaren is. In hogedrukgebieden vinden namelijk dalende luchtbewegingen plaats, daar waar lucht daalt, warmt ze op en droogt ze uit. Bij lagedrukgebieden zien we stijgende luchtbewegingen, wanneer lucht opstijgt, koelt ze af en door dit afkoelproces treedt er condensatie op. Vandaar dat lagedrukgebieden in de meeste gevallen gepaard gaan met veel bewolking en een grote kans op neerslag/buien. Hogedrukgebieden gaan over het algemeen gepaard met rustige condities en veel zon (mist niet meegeteld).

Lagedrukgebieden hebben aan de grond een aanzuigende werking van lucht uit de omgeving. Hogedrukgebieden stoten aan het aardoppervlak juist lucht af naar buiten toe. Het gevolg is dat de lucht overal ter wereld altijd van hoge druk naar lage druk stroomt.

luchtcirculatie zijaanzicht

Lucht stroomt altijd van hoge druk naar lage druk. (WikiHow)

Huiskamer

Bij u thuis in de huiskamer heeft de warme lucht de neiging om op de stijgen, terwijl de koude lucht afzakt. Tegen het plafond is het dan ook altijd warmer dan aan de grond. Iets vergelijkbaars qua luchtcirculatie gebeurt ook in de atmosfeer. Rond de evenaar is de aarde op zijn warmst, wat sterke stijgbewegingen veroorzaakt. Hier vinden we een gordel van lagedrukgebieden die we de Intertropische Convergentiezone (ITCZ) noemen. Grote hoeveelhden warme lucht stijgen hier heel gemakkelijk en heel snel op, wat resulteert in talrijke tropische (onweers)buien. Aan de polen is de atmosfeer op zijn koudst, waardoor de lucht makkelijk inkrimpt en daalt. Hier vinden we de polaire hogedrukgebieden.

Enerzijds hebben we dus lage druk aan de evenaar en hoge druk aan de polen.

vereenvoudigde luchtcirculatie

De theoretische luchtcirculatie op aarde (ATMO)

Corioliseffect

Waar bij de luchtcirculatie tot nu toe geen rekening mee is gehouden, is dat de aarde rondjes om haar as draait. Doordat de aarde rond de evenaar met veel meer snelheid ronddraait dan aan de polen (as-omwenteling is daar groter), worden luchtstromen in werkelijkheid afgebogen. We noemen dit het corioliseffect. Op het noordelijk halfrond vindt deze afbuiging naar rechts plaats en op het zuidelijk halfrond naar links. Daardoor is er in werkelijkheid geen sprake van een rechtstreekse luchtcirculatie tussen evenaar en pool, maar vinden daartussen ook nog allerlei processen plaats.

corioliseffect

Het corioliseffect van het noordelijk halfrond schematisch weergegeven (op het zuidelijk halfrond geldt een spiegelbeeld hiervan). Lucht stroomt niet in een rechte lijn van hoge druk naar lage druk, maar kent door de draaiing van de aarde een afwijking. (LakeErieWX)

Hoe ziet de daadwerkelijke luchtcirculatie er dan uit?

Door het corioliseffect kan lucht die rond de evenaar opgestegen is niet helemaal in één keer naar de pool toestromen. Rond 30° NB en ZB is de stroming in de bovenlucht immers zo oostwaarts (van west naar oost) geworden, dat zich hier lucht begint op te hopen. De opgehoopte lucht (ook wel de subtropische straalstroom genoemd) wordt gedwongen te dalen en als gevolg hiervan ontstaan hier de subtropische hogedrukgebieden. Dit zijn regio’s waar neerslag amper aan de orde is en de zon zeer veel schijnt. De meeste woestijngebieden op onze planeet (Sahara, Atacama, Kalahari, de Australische woestijnen) bevinden zich dan ook ongeveer op deze breedtegraad.

Vanaf de subtropische hogedrukgordel vindt er een luchtcirculatie plaats die twee kanten op stroomt. Een deel van de lucht stroomt via de passaatwinden terug naar de evenaar. Net als de regio’s recht onder de subtropische hogedrukgebieden, zijn ook de gebieden onder de passaatgordel vrij droog. Een ander deel van de lucht stroomt echter in noordwaartse richting. Ook deze lucht wordt weer naar het oosten (en op het zuidelijk halfrond naar het westen) afgebogen. Dit is de regio met de westenwinden. Aan de noordkant van de westenwinden bevindt zich rond 60° NB en ZB het polaire front met bijbehorende frontale depressies. Dit is een echte temperatuurgrens tussen de koude lucht, rondom de polen, en de gematigd warme lucht ten zuiden ervan. De ‘westenwindgordel’ wordt gekenmerkt door (lichte) wisselvalligheid. Hoe dichter bij het polaire front, des te groter de kans op regen.

  • Behalve frontale depressies zijn er ook nog tal van andere soorten lagedrukgebieden. Lees hier welke dit zijn.

Luchtcirculatie door middel van drie cellen

Zodoende hebben we te maken met drie circulatiecellen op zowel het noordelijk halfrond als het zuidelijk halfrond. Zie het als drie ‘huiskamers’, waar de lucht circulair doorheen beweegt:

  • De eerste heet de Hadleycel en bevindt zich tussen 0 en 30° NB en ZB. De uiteinden van deze cel zijn de subtropische hogedrukgordel aan de ene kant en de ITCZ aan de andere kant. De overheersende grondwind is de passaat
  • Ten noorden/zuiden daarvan ligt de Ferrelcel (30 tot 60° NB en ZB). Hierin komen de westenwinden voor, die een (licht) wisselvallig weerbeeld in deze contreien veroorzaken. Deze cel wordt begrensd door de subtropische hogedrukgordel in het zuiden en het polaire front in het noorden
  • Het dichtst bij de polen bevindt zich de polaire cel. Hierin bevindt zich droge en koude lucht die kenmerkend is voor de (sub-)arctische gebieden.
werkelijke luchtcirculatie

De globale luchtcirculatie die wél leidend is voor de aarde (ATMO)

Uitzondering

Hoewel bovenstaand patroon toepasbaar is op grote delen van de aarde, is er een belangrijke uitzondering wat betreft luchtcirculatie. Zo vormen de gebieden op het noordelijk halfrond met grote landoppervlakten een vreemde eend in de bijt. Daar zijn zowel de subtropische hogedrukgordels als de polaire fronten afwezig. In de zomer reikt de ITCZ hier heel ver noordwaarts (tot wel 30 à 40° NB), terwijl ’s winters de polaire hogedrukgebieden zeer ver naar het zuiden afzakken. Boven dit soort continentale gebieden is het eerste schema (dit van de theoretische circulatie) beter toepasbaar. In maritieme gebieden is het tweede schema (het plaatje hierboven) leidend.

De reden hiervoor is dat landoppervlakten sneller opwarmen en afkoelen dan water. Zoals we in het begin hebben gezien zorgt warmte voor opstijgende lucht en dus de vorming van lage druk, terwijl kou voor inkrimpende lucht en hoge druk zorgt. Zeeën en oceanen hebben daarentegen het hele jaar door min of meer dezelfde temperatuur, waardoor de afwijkingen in luchtdruk daar nihil zijn.


Lees ook eens: