de drijvende kracht voor wind is de drukgradiëntkracht. Wanneer de druk van de ene locatie naar de andere verschilt, bestaat er een verschil in druk. Wanneer er een drukverschil bestaat, bestaat er een drukgradiënt. De drukgradiënt wordt meestal aangegeven door de nabijheid van isobars (lijnen van constante druk) op een oppervlakte weerkaart. Waar meerdere lijnen dicht op de kaart staan, bestaat er een grote drukgradiënt, waar de lijnen uit elkaar liggen, is er minder van een gradiënt. In wezen bestaat er op de ene plaats meer lucht dan op de andere. De atmosfeer probeert altijd onevenwichtigheden te compenseren. Een onbalans in druk veroorzaakt winden te blazen als de atmosfeer probeert om het drukverschil te egaliseren. Dit wordt meestal ervaren wanneer een sterk gebied met lage druk over een gebied gaat. Het drukverschil tussen de lage en aangrenzende hoge druk produceert sterke wind.
drukverschillen treden meestal op als gevolg van verwarmingsverschillen. Grote verwarmingsverschillen tussen de evenaar en de Polen produceren de algemene circulatie van de atmosfeer. De algemene circulatie van winden over de hele wereld zal worden besproken in Les 7. De meeste warmte is opgenomen in de buurt van de evenaar, waar de meeste van de verwarming plaatsvindt. Stijgende luchtbeweging is hier een algemene regel in reactie op de overtollige warmte. Bij de Polen veroorzaken koudere temperaturen zinkende bewegingen. Dit verschil in warmte drijft de algemene circulatie.
Dit stromingspatroon beschrijft de algemene beweging van de lucht. Het” warmste ” gebied is de evenaar, die het meest normaal is voor de zon, niet omdat het dichter bij de zon staat, maar omdat het bijna vlak is ten opzichte van de straling van de zon. De Polen staan onder een hoek, waardoor de zonnestraling de Noordpool en de Zuidpool onder steile hoeken raakt. Hoe normaler het oppervlak is voor de zon, hoe helderder en warmer een gebied zal zijn. De grootste opwarming is rond de evenaar (Fig. 4.22). Wolken kunnen enige variatie creëren; af en toe zal er een grotere opwarming zijn ergens anders dan op de evenaar. Maar gemiddeld bij de Polen is de verwarming minimaal en bij de evenaar maximaal. Dit verklaart de algemene circulatie van Winden op de planeet.
Fig. 4.22 parallelle stralen die de Aarde raken, zijn meer naar de Polen verspreid dan naar de evenaar. De stralen, die normaler of meer verticaal zijn, verwarmen de evenaar efficiënter dan dichter bij de Polen. Dit veroorzaakt een algemeen temperatuurverschil tussen de evenaar en de polen en drijft de circulatie van de atmosfeer aan.
De verwarmingsverschillen creëren op hun beurt drukverschillen. De koude lucht zinken op de paal zou de neiging om hogere druk met koude lucht zinken naar de grond te produceren. Lage druk zou optreden bij stijgende lucht als lucht wordt versneld weg van de grond. De drukverschillen veroorzaken winden te blazen, proberen om de drukverschillen gelijk te maken.
deze drukverschillen worden waargenomen bij drukgradiënten. Het verschil in druk produceert een kracht genaamd de drukgradiënt kracht (PGF). Het wordt gedefinieerd als:
waarbij p de druk is en Z de horizontale afstand.
de sterkte van de drukgradiëntkracht kan worden gewijzigd door het drukverschil (dp) te verhogen of de afstand (DZ) van de drukverandering te verminderen.Wanneer er een drukgradiëntkracht bestaat, zal de wind proberen de kracht te balanceren door direct van hoge naar lage druk te bewegen (Fig. 4.23).
Fig. 4.23 de drukgradiënt kracht (PGF) beweegt direct van hoge naar lage druk. (klik op terugspoelen om de animatie opnieuw te starten)
De oppervlaktekaart (Fig. 4.24) is een uitstekend voorbeeld van bovenstaande relatie. De PGF is vrij sterk rond het gebied van lage druk in het noordoosten van de Verenigde Staten, terwijl de zuid-centrale Verenigde Staten een relatief zwakke drukgradiënt heeft.
Fig. 4.24 oppervlakte weerkaart met wind, isobars, en lage en hoge druk afgebeeld. Klik op de afbeelding om een grotere versie te bekijken.
De oppervlaktekaart geeft de wind en richting aan op de weerhaken en de isobars, lijnen met constante druk. Merk op hoe dicht de isobars bij de oostkust zitten. Er bestaat een sterke drukgradiënt en er waait een sterke wind. De wind is zuidelijk met 25-30 knopen (elke volle weerhaak staat voor 10 knopen en elke halve weerhaak voor 5 knopen). Boven Zuid-Kansas is er weinig drukgradiënt; de wind reageert hier met 5-10 knopen.