Ilmanpaine ja miten se vaikuttaa säähän

Maan ilmakehän tärkeä ominaisuus on sen ilmanpaine, joka määrää tuuli ja sää kuvioita ympäri maailmaa. Painovoima vetää planeetan ilmapiiriä samalla kun se pitää meidät kiinni pintaan. Tämä gravitaatiovoima saa ilmakehän työntymään kaikkea sitä ympäröivää osaa vastaan, paine nousee ja laskee maan kääntyessä.

Ilmakehän tai ilmanpaine on määritelmän mukaan voima pinta-alayksikköä kohti, joka kohdistuu maan pinnalle ilman pinnan yläpuolella olevan painon avulla. Voima, jonka on aiheuttanut ilmamassa on luonut molekyylit jotka muodostavat sen ja niiden koko, liike ja lukumäärä ilmassa. Nämä tekijät ovat tärkeitä, koska ne määrittävät ilman lämpötilan ja tiheyden ja siten sen paineen.

Ilmamolekyylien lukumäärä pinnan yläpuolella määrää ilmanpaineen. Kun molekyylien lukumäärä kasvaa, ne painostavat enemmän pintaa ja ilmakehän kokonaispaine kasvaa. Sitä vastoin, jos molekyylien lukumäärä vähenee, niin myös ilmanpaine.

Ilmanpaine mitataan elohopea- tai aneroidbarometrillä. Elohopeabarometrit mittaavat elohopeapylvään korkeutta pystysuorassa lasiputkessa. Ilmanpaineen muuttuessa myös elohopeapylvään korkeus on aivan kuten lämpömittari. Meteorologit mittaavat ilmanpaineen yksiköissä, joita kutsutaan ilmakehiksi (atm). Yksi ilmakehä on yhtä kuin 1 013 millibaaria (MB) merenpinnan tasolla, mikä muuntuu 760 millilitraksi pikisilveä mitattuna elohopeabarometrilla.

Aneroidimittausmittari käyttää letkukelaa, josta suurin osa ilmasta on poistettu. Kela taipuu sitten sisäänpäin, kun paine nousee, ja kumartuu ulos, kun paine laskee. Aneroidbarometrit käyttävät samoja mittayksiköitä ja tuottavat samat lukemat kuin elohopeabarometrit, mutta ne eivät sisällä mitään elementtiä.

Ilmanpaine ei kuitenkaan ole tasainen koko planeetalla. Maapallon ilmanpaineen normaali alue on 970–1050 Mt.Nämä erot ovat seurausta matalan ja korkean ilmanpainejärjestelmistä, jotka johtuvat epätasaisesta kuumenemisesta maapallon pinnalla ja painegradientin voimasta.

Rekordien korkein barometrinen paine oli 1 083,8 Mt (merenpintaan sovitettuna), mitattuna Agatassa, Siperiassa, 31. joulukuuta 1968.Alin mitattu paine oli 870 Mt, kun Typhoon Tip iski Tyynenmeren länsiosaan 12. lokakuuta 1979.

Matalapaineinen järjestelmä, jota kutsutaan myös masennukseksi, on alue, jolla ilmakehän paine on matalampi kuin sitä ympäröivä alue. Lintuihin liittyy yleensä voimakas tuuli, lämmin ilma ja ilmakehän nosto. Näissä olosuhteissa matalat lämpötilat tuottavat yleensä pilviä, sateita ja muita myrskyisiä sääolosuhteita, kuten trooppiset myrskyt ja syklonit.

Matalapaineelle alttiilla alueilla ei ole äärimmäisen vuorokausipäivää (päivä vs. yö) eikä kausiluonteisia lämpötiloja, koska tällaisten alueiden yläpuolella olevat pilvet heijastavat saapuvaa auringonsäteily takaisin ilmakehään. Seurauksena on, että ne eivät voi lämmetä niin paljon päivällä (tai kesällä), ja yöllä ne toimivat huovana, vangitseen lämpöä alapuolelle.

Korkeapainejärjestelmä, jota joskus kutsutaan antisykloniksi, on alue, jolla ilmakehän paine on suurempi kuin ympäröivän alueen. Nämä järjestelmät liikkuvat myötäpäivään pohjoisella pallonpuoliskolla ja vastapäivään eteläisellä pallonpuoliskolla johtuen Coriolis-ilmiö.

Korkeapainealueet johtuvat tavallisesti laskumisesta, jota kutsutaan ilmaantuvuudeksi, mikä tarkoittaa, että korkeuden ilman jäähtyessä se tihenee ja liikkuu kohti maata. Paine nousee täällä, koska enemmän ilmaa täyttää alhaalta jäljellä olevan tilan. Laskeutuminen haihduttaa myös suurimman osan ilmakehän vesihöyrystä, joten korkeapainejärjestelmät liittyvät yleensä selkeään taivaaseen ja rauhalliseen säähän.

Toisin kuin matalan paineen alueilla, pilvien puuttuminen tarkoittaa, että korkeapaineelle alttiilla alueilla on äärimmäisyyksiä päivä- ja vuodenajan lämpötilat, koska ei ole pilviä estämään tulevaa aurinkosäteilyä tai vangitsemaan lähtevää pitkäaaltosäteilyä yöllä.

Maapallon ympäri on useita alueita, joilla ilmanpaine on huomattavan tasainen. Tämä voi johtaa erittäin ennustettaviin sääkuvioihin esimerkiksi tropiikilla tai pylväillä.

• Päiväntasaajan matalapaineinen kouru: Tämä alue on maapallon päiväntasaajan alueella (0-10 astetta pohjoiseen ja etelään) ja koostuu lämpimästä, kevyestä, nousevasta ja lähentyvästä ilmasta.Koska toistuva ilma on märkää ja täynnä ylimääräistä energiaa, se laajenee ja jäähtyy noustessaan, jolloin muodostuu pilviä ja voimakkaita sateita, jotka ovat näkyviä koko alueella. Tämä matalapaineinen vyöhyke muodostaa myös trooppisten välisen konvergenssivyöhykkeen (ITCZ) ja kaupan tuulet.
• Subtrooppiset korkeapainekennot: Sijaitsee 30 astetta pohjoiseen / etelään,tämä on kuuma, kuiva ilma-alue, joka muodostuu, kun tropiikista laskeutuva lämmin ilma tulee kuumemmaksi. Koska kuuma ilma mahtuu enemmän vesihöyry, se on suhteellisen kuiva. Päiväntasaajan varrella oleva rankkasade poistaa myös suurimman osan ylimääräisestä kosteudesta. Subtrooppisella korkealla hallitsevia tuulia kutsutaan länsipuiksi.
• Subpolaariset matalapainekennot: Tämä alue on 60 astetta pohjoinen / eteläinen leveysaste ja siinä on viileä, märkä sää.Subpolaarisen matalan aiheuttaa korkeampien leveysasteiden kylmien ilmamassojen ja alempien leveysasteiden lämpimämpien ilmamassojen kokoontuminen. Pohjoisella pallonpuoliskolla heidän kokouksensa muodostaa polaarisen rintaman, joka tuottaa matalapainetta sykloni myrskyt vastuussa sateista Tyynenmeren luoteisosa ja suuri osa Euroopasta. Eteläisellä pallonpuoliskolla voimakkaat myrskyt kehittyvät näillä rintamilla ja aiheuttavat kovaa tuulta ja lumisateita Antarktikassa.
• Polaariset korkeapainekennot: Ne sijaitsevat 90 astetta pohjoiseen / etelään ja ovat erittäin kylmiä ja kuivia.Näillä järjestelmillä tuulet liikkuvat pois pylväistä antisyklonissa, joka laskeutuu ja poikkeaa muodostaen polaarisia pääsiäisiä. Ne ovat kuitenkin heikkoja, koska napoissa on vähän energiaa järjestelmien tekemiseksi vahvoiksi. Etelämantereen korkeus on kuitenkin vahvempi, koska se kykenee muodostumaan kylmän maata pitkin lämpimämmän meren sijasta.

Tutkimalla näitä ylä- ja alamäkiä tutkijat kykenevät paremmin ymmärtämään maapallon liikkumistapoja ja ennustamaan säätä käytettäväksi päivittäinen elämä, navigointi, kuljetus ja muut tärkeät toiminnot, mikä tekee ilmanpaineesta tärkeän osan meteorologiasta ja muusta ilmakehästä tiedettä.

• “Ilmakehän paine.” Kansallinen maantieteellinen yhdistys,
• "Sääjärjestelmät ja kuviot." Sääjärjestelmät ja kuviot | Kansallinen valtameren ja ilmakehän hallinto,