La forza motrice del vento è la forza del gradiente di pressione. Quando la pressione è diversa da una posizione all’altra, esiste una differenza di pressione. Quando esiste una differenza di pressione, esiste un gradiente di pressione. Il gradiente di pressione è solitamente indicato dalla vicinanza delle isobare (linee di pressione costante) su una mappa meteorologica di superficie. Dove diverse linee sono strettamente imballate sulla mappa, esiste un grande gradiente di pressione, dove le linee sono distribuite, esiste meno di un gradiente. In un senso fondamentale, più aria esiste in un posto che in un altro. L’atmosfera cerca sempre di uniformare gli squilibri. Uno squilibrio nella pressione fa soffiare i venti mentre l’atmosfera tenta di uniformare la differenza di pressione. Questo è più comunemente sperimentato quando una forte area di bassa pressione passa sopra un’area. La differenza di pressione tra la bassa e l’alta pressione adiacente produce forti venti.

Le differenze di pressione di solito si verificano a causa delle differenze di riscaldamento. Le differenze di riscaldamento su larga scala tra l’equatore e i poli producono la circolazione generale dell’atmosfera. La circolazione generale dei venti in tutto il mondo sarà discussa nella Lezione 7. La maggior parte del calore è contenuta vicino all’equatore, dove si verifica la maggior parte del riscaldamento. L’aumento del movimento dell’aria è una regola generale qui in risposta al calore in eccesso. Ai poli, le temperature più fredde causano il movimento di affondamento. Questa differenza di calore guida la circolazione generale.

Questo modello di flusso descrive il movimento generale dell’aria. La regione “più calda” è l’equatore, essendo la più normale al sole, non perché è più vicina al sole ma perché è quasi piatta rispetto alla radiazione solare. I poli sono ad angolo, causando la radiazione del sole per colpire il Polo Nord e il Polo Sud ad angoli ripidi. Più normale è la superficie al sole, più luminosa e più calda sarà una regione. Il più grande riscaldamento è intorno all’equatore (Fig. 4.22). Le nuvole possono creare qualche variazione; occasionalmente ci sarà un maggiore riscaldamento da qualche parte oltre all’equatore. Ma in media vicino ai poli il riscaldamento è minimo e vicino all’equatore al massimo. Questo spiega la circolazione generale dei venti sul pianeta.

Fig. 4.22 I raggi paralleli che colpiscono la Terra si diffondono più verso i poli che verso l’equatore. I raggi, essendo più normali o più verticali, riscaldano l’equatore in modo più efficiente rispetto ai poli più vicini. Ciò causa una differenza di temperatura generale tra l’equatore e i poli e guida la circolazione dell’atmosfera.

Le differenze di riscaldamento a loro volta creano differenze di pressione. L’aria fredda che affonda al palo tenderebbe a produrre una pressione più elevata con l’aria fredda che affonda a terra. La bassa pressione si verificherebbe con l’aria in aumento mentre l’aria viene accelerata dal suolo. Le differenze di pressione causano venti a soffiare, cercando di uniformare le differenze di pressione.

Queste differenze di pressione sono osservate guardando i gradienti di pressione. La differenza di pressione produce una forza chiamata forza gradiente di pressione (PGF). È definito come:

Equazione 4.9

dove P è la pressione e Z è la distanza orizzontale.

La forza della forza del gradiente di pressione può essere modificata aumentando la differenza di pressione (DP) o riducendo la distanza (DZ) della variazione di pressione.Quando esiste una forza di gradiente di pressione, il vento tenterà di bilanciare la forza spostandosi direttamente dall’alta alla bassa pressione (Fig. 4.23).

La mappa della superficie (Fig. 4.24) visualizza un eccellente esempio della relazione di cui sopra. Il PGF è abbastanza forte intorno all’area di bassa pressione nel nord-est degli Stati Uniti, mentre gli Stati Uniti centro-meridionali hanno un gradiente di pressione relativamente debole.

Fig. 4.24 Mappa meteorologica di superficie con venti, isobari e bassa e alta pressione raffigurati. Clicca sull’immagine per visualizzare la versione ingrandita.

La mappa di superficie indica i venti superficiali e la direzione sulle barbe e sulle isobare, linee di pressione costante. Notate quanto sono strette le isobare al largo della costa orientale. Esiste un forte gradiente di pressione e soffiano forti venti. I venti sono meridionali a 25-30 nodi (ogni barb pieno rappresenta 10 nodi e ogni half-barb, cinque nodi). Guardando oltre Kansas meridionale, poco gradiente di pressione esiste; vento risponde con 5-10 nodi venti qui.