Ünite 4: Rüzgâr ve Atmosferin Sirkülâsyonu

Giriş

Rüzgâr havanın bir yerden diğer bir yere taşınımına verilen isimdir. Havanın bir yerden diğer bir noktaya hareketi ise üzerine etkiyen kuvvetlere bağlıdır. Rüzgâr hareketi temsil eder ve dolayısıyla şiddeti ve yönü olan bir büyüklüktür. Meteoroloji istasyonlarında rüzgâr şiddeti ve yönünü ölçen aletlere anemometre ve rüzgârgülü adı verilir. Rüzgâr şiddeti m/sn veya çoğunlukla knot olarak verilir. Hava hareketini etkileyen temel kuvvetler basınç gradyanı kuvveti, Coriolis kuvveti, merkezcil kuvvet ve sürtünme kuvvetidir. Basınç gradyanı kuvveti basınç farklılıklarından kaynaklanır ve yüksek basınç alanından alçak basınç alanına doğru etkir ve hava parsellerinin izobarlara dik yönde düz hareketine sebep olur. Coriolis kuvveti Dünya’nın dönüşü nedeni ile ortaya çıkan ve basınç gradyanı etkisi altında hareket eden hava parsellerini Coriolis kuvveti ile basınç gradyanı birbirine eşit oluncaya kadar, kuzey yarımkürede hareketin sağına, güney yarımkürede hareketin soluna olacak şekilde saptırır. Bu iki kuvvet birbirine eşit olduğunda hava parselleri izobarlara paralel hareket ederler. Bu harekete jeostrofik hareket denir. Merkezcil kuvvet izobarlar dairesel şekle sahip olduğunda ortaya çıkan bir kuvvettir ve adı üzerinde hava parsellerini merkeze doğru hareket ettirir. Atmosferde hava parsellerinin global hareketine genel sirkülasyon adı verilir.

Rüzgâr

Meteorolojik hava haritalarında rüzgâr hem yönü hem şiddeti ile beraber gösterilir. Pek çok yerde, özellikle havalimanlarına yakın yerlerde, çevre yolları üzerinde rüzgâr yönünü göstermek üzere turuncu renkli rüzgâr çorabı kullanırlar. Meteoroloji istasyonlarında ise rüzgârgülü ve anemometre adı verilen aletlerle ölçülürler. Sayfa 72 Şekil 4,1 de Bir istasyon Üzerine Esen Rüzgâr Hızı ve Yönünün Hava Haritasına İşlenişi ve Rüzgâr Yönlerinin İsimlendirilmesini inceleyebilirsiniz.

Rüzgârın Oluşumu ve Hava Parseline Etkiyen Kuvvetler

Hareket halindeki her cisim gibi hava parselleri de Newton’un hareket kanununa uygun olarak hareket eder. Newton’un ikinci kanunu hareketi tarif eder ve bir cismin, üzerine etkiyen kuvvetlerin etkisi altında hareket edeceğini söyler. Newton’un hareket kanunu: F=ma şeklinde ifade edilir. Bu eşitlikte F cisme etkiyen tüm kuvvetleri (Newton), m kütleyi (kg) ve a gezegene ait gravitasyonel çekim ivmesini (m/sn2 ) gösterir. Hava parselinin bir bölgeden diğer bir bölgeye hareketine neden olan kuvvetler küresel ve lokal ölçekte olabilir. Bu kuvvetleri şu şekilde gruplayabiliriz:

1. Basınç gradyanı kuvveti
2. Coriolis kuvveti
3. Merkezkaç kuvveti
4. Sürtünme kuvveti

Basınç Gradyanı Kuvveti

Yatay yöndeki basınç farklılıkları havanın hareketine neden olur. Havanın yatay yönde yüksek basınç merkezinden alçak basınç merkezine doğru hareketine neden olan kuvvet basınç gradyanı kuvveti olup VP şeklinde gösterilir.

Basınç gradyanı kuvveti çok kuvvetli veya çok zayıf olabilir. Göz önüne alınan iki nokta arasından geçen iki izobar arasındaki farklılık çok büyük ise bu çok şiddetli bir basınç gradyanı kuvvetine neden olur. Eğer söz konusu mesafe içerisinde iki izobarik seviye arasındaki basınçlar arasında çok fazla fark yok ise basınç gradyanı kuvveti de o kadar zayıf olur.

Eğer hava parsellerine etkiyen kuvvet sadece basınç gradyanı kuvveti ise, bu kuvvet etkidiği sürece hava parselleri yüksek basınç alanından alçak basınç alanına doğru, izobarlara dik yönde, lineer bir hareket yapacaklardır. Ancak hava parselleri harekete başlar başlamaz, parsele etkiyen bir başka kuvvet daha vardır ki parseli yolundan saptırır. Bu kuvvet Coriolis Kuvvetidir.

Coriolis Kuvveti

Coriolis kuvveti kendi ekseni etrafında dönen gezegenlerde ortaya çıkan bir kuvvettir. Dönen koordinat sisteminde var olan bir kuvvettir. Gezegen ne kadar hızlı dönerse etkisi o kadar artar.

Coriolis kuvveti gerçek bir kuvvet gibi cisme etkir ve sürekli olarak cismi kuzey yarımkürede hareketinin sağına doğru çeker. Kuzey yarımkürede objeler sağa doğru saptırılır. Güney yarımkürede objeler sola doğru saptırılır.

Bütün serbest hareket hâlinde olan cisimler Dünya’nın dönüşü nedeni ile düzgün bir hat boyunca olan yollarından saptırılırlar. Okyanus akımları, uçaklar, mermiler, roketler, uydular, hava molekülleri vb. hepsinin hareketi bu kuvvetten etkilenir. Coriolis kuvvetinin şiddeti Coriolis parametresi ile belirlenir.

Kutup enlemlerindeki bir cisme etkiyen Coriolis kuvveti ekvator enlemlerindeki bir cisme etkiyen Coriolis kuvvetten daha büyüktür. Bu nedenle kutuplar üzerindeki şehirlerarasında uçuş yapan uçakların rotalarında Coriolis kuvvetin etkisi göz önüne alınarak iniş noktalarının hesaplanması gerekmektedir. Ayrıca Coriolis kuvvet gezegenin dönüş hızı arttıkça da artar. Coriolis kuvveti, çok hızlı dönen gezegenlerde, mesela kendi ekseni etrafındaki dönüş hızı 9 saat olan Jüpiter’de, dönüş hızı daha yavaş olan Dünya (24 saat) gezegeninden çok daha kuvvetlidir.

Basınç gradyanı kuvveti ile hareket etmeye başlayan bir hava parseli hareketine başlar başlamaz Coriolis kuvvet etkisini göstermeye başlar. Basınç gradyanının etkisi ile izobarlara dik yönde harekete başlayan hava parseli, Coriolis kuvvet tarafından hava parseli izobarlara paralel yönde hareket edinceye kadar kuzey yarımkürede sağa, güney yarımkürede sola doğru saptırmaya başlar. Coriolis kuvvetin hızı ve saptırma derecesi, hızı giderek artan hava parsellerinin hızı ile daha da artacaktır. Bu durum basınç gradyanı kuvveti ile Coriolis kuvvet birbirini dengeleyinceye kadar devam edecektir. Denge oluştuğunda iki kuvvet birbirine zıt ve eşit büyüklükte olacağından parsele etkiyen net kuvvet sıfırdır ve hava parselleri veya rüzgâr ivmelenmeden, izobarlara paralel yönde bu iki kuvvetin etkisi altında dengede sabit hızda eser. Bu şekilde esen denge rüzgârına Jeostrofik Rüzgâr adı verilir. Jeostrofik rüzgârın hızı basınç gradyanı ile yakından ilişkilidir. İzobarlar sıklaştığında, basınç gradyanı kuvveti daha büyük olacağından jeostrofik rüzgâr çok daha hızlı, izobarlar seyrekleştiğinde ise basınç gradyanı kuvveti daha küçük olacağından jeostrofik rüzgâr da çok daha zayıf olacaktır. Basınç gradyanı kuvveti olmadığı yani sıfır olduğu durumlarda ise jeostrofik rüzgâr da yoktur.

Merkezcil Kuvvet

Merkezcil kuvvet her zaman dairesel hareketin merkezine doğrudur. Merkezcil kuvvet rüzgâr hızının zayıf ve izobarların düz olduğu durumlarda yoktur. İzobarların eğriliği arttığında belirgin hale gelir ve hava parselinin hareketini etkilemeye başlar. Parselin hızı arttıkça daha da artar.

Hava parselleri merkezcil kuvvet etkisi altında ise bir merkez etrafında dönüş hareketi yaparlar. Bu durumda hava parselinin hareketi basınç gradyanı kuvveti, Coriolis kuvveti ve merkezcil kuvvet tarafından belirlenir. Bu üç kuvvet arasındaki net kuvvet merkezcil kuvvet yönünde olduğundan hava parselleri yüksek basınç veya alçak basınç merkezi etrafında dairesel hareket yaparlar. Dairesel hareket yapan hava parsellerinde, merkezcil kuvvetinin yönü ya basınç gradyanı kuvveti ile aynı yönde veya Coriolis kuvveti ile aynı yöndedir. Eğer basınç sistemi yüksek basınç sistemi ise merkezcil kuvvet basınç gradyanı kuvveti ile zıt, Coriolis kuvveti ile aynı yönde olur. Coriolis kuvveti ile merkezcil kuvvet ile aynı yönde olduğunda ikisinin toplam etkisi basınç gradyanı kuvvetinden büyüktür ve hava parselleri saat ibrelerinin yönünde dairesel hareket yaparlar. Yani yüksek basınç sistemi durumunda Coriolis kuvvet ile merkezcil kuvvet birlikte basınç gradyanı kuvvetini dengelerler. Buna karşılık basınç sistemi alçak basınç sistemi ise, merkezcil kuvvetin yönü bu sefer basınç gradyanı kuvveti ile aynı yönde, Coriolis kuvveti ile zıt yönde olduğundan hava parselleri bu sefer saat ibrelerine ters yönde hareket yaparlar. Yani alçak basınç sistemi durumunda da basınç gradyanı kuvveti ile merkezcil kuvvet birlikte Coriolis kuvvetini dengeler. Bu şekilde üç kuvvetin dengesi altında hareketini sürdüren hava parselleri Gradyan rüzgârı meydana getirir. Kısaca gradyan rüzgâr merkezcil kuvvet, basınç gradyanı kuvveti ve Coriolis kuvveti etkisi altında oluşan denge rüzgârıdır. Sonuç olarak gradyan rüzgâr alçak basınç sistemlerinde hava parsellerini saat ibrelerine ters, yüksek basınç sistemlerinde ise saat ibreleri yönünde hareket ettirir.

Sürtünme Kuvveti

Gerçek durumda rüzgârlar, yer seviyesindeki sürtünme nedeni ile teoriye uygun bir şekilde izobarlara paralel olarak hareket etmez. Sürtünme kuvveti nedeni ile çok az da olsa izobarları keserek hareket eder. Sürtünme olmadığı durumda hava parselleri izobarlara paralel hareket edecektir. Ancak yer seviyesinde sürtünme kuvveti hava parsellerinin hareketine zıt yönde etkidiğinden parselin hızı yavaşlayacaktır. Hızdaki bu yavaşlama Coriolis kuvvetinin de bir miktar azalmasına sebep olacaktır. Dolayısıyla basınç gradyanı kuvveti ile Coriolis kuvveti arasındaki denge bozulacaktır. Bu iki kuvvet sürtünme nedeni ile birbirini dengeleyemeyeceklerdir. Basınç gradyanı kuvveti artık sadece Coriolis kuvveti ile değil sürtünme kuvveti ve Coriolis kuvvetin toplamından doğan yeni kuvvet ile dengelenecektir. Bunun sonucunda hava parselleri artık tam bir dairesel hareket yapamazlar ve bu net kuvvetin etkisi yönünde, izobarları keserek hareket ederler. Kuzey yarımkürede yer yüzeyi yakınındaki rüzgârlar sürtünme nedeni ile saat ibrelerine ters ve alçak basınç merkezine doğru veya saat ibreleri yönünde ve yüksek basınç merkezinden uzaklaşacak şekilde hareket ederler. İzobarları hangi açı ile keseceği veya ne kadar izobarların içine gireceği yer yüzeyinin pürüzlülüğü ile ilişkilidir. Bu açının izobarlara göre ortalama olarak 30° olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu açı rüzgâr hızına bağlıdır. Çok yüksek rüzgâr hızlarında açı daha büyük, daha yavaş rüzgârlarda ise açı daha küçüktür ve hareket biraz daha izobarlara paralel hale gelir.

Global Rüzgâr Sistemleri ve Genel Sirkülâsyon Modelleri

Genel sirkülasyon atmosferdeki rüzgârların Dünya etrafındaki ortalama hava hareketini gösterir. Gerçekte rüzgârlar Dünya üzerindeki herhangi bir yerde herhangi bir zamanda bu ortalama hareketten çok fazla sapma gösterebilir.

Atmosferin genel sirkülasyon modeli Dünya üzerine gelen güneş radyasonunun enlemsel dağılımına dayanan bir modeldir. Güneş radyasyonu ekvator düzlemine kutuplara olduğundan daha dik açı ile gelir. Dolayısıyla ekvator kutuplardan çok daha fazla radyasyon alır. Bu radyasyon yolu ile ekvator bölgeleri daha çok ısınır. Toplamda Dünya’nın almış olduğu radyasyon enerjisi ile Dünya’nın uzaya göndermiş olduğu enerjinin dengede olması gerekir. Kutup bölgelerine gelen enerji daha küçük olduğundan bu bölgelerden uzaya gönderilen enerjinin de ekvator bölgelerinden gönderilen enerjiden daha küçük olması beklenir. Ancak gerçekte durum böyle olmayıp Dünya uzaya her enlem bölgesinden hemen hemen aynı miktarda enerji göndermektedir. Gelen enerjiye bakıldığında ekvatorda maksimum ve kutuplarda minimumdur. Dünya’dan giden enerji ise enlemlere göre uniform olarak görülmektedir. Bu gözlem ekvator bölgesindeki fazla ısının ekvator bölgelerinden kutup bölgelerine taşındığını ve kutup bölgelerinin bu şekilde ısındığını göstermektedir.

Tek Hücreli Genel Sirkülasyon Modeli

Ekvator bölgeleri kutuplara göre daha fazla güneş radyasyonu aldıklarından kutuplardan daha fazla ısınırlar. Ekvator bölgeleri üzerindeki hava kütleleri ısınarak yükselirler. Böylece ekvator enlemlerinde yer yüzeyinde bir alçak basınç merkezi oluşurken ekvator enlemlerinin yukarı seviyelerine hareket eden hava kütleleri de yukarı bölgelerde bir yüksek basınç yaratır. Öte yandan daha az güneş radyasyonu alan kutup bölgelerinde ise yer seviyesinde soğuma ve bu nedenle de yüksek basınç, yukarı seviyelerde bir alçak basınç bulunur. Ekvator bölgelerinde oluşan alçak basınç alanını, kutup bölgelerindeki bu yüksek basınç alanlarından gelen soğuk hava kütleleri doldurur. Yukarı seviyelerde ise ekvator üzerindeki yüksek basınç alanı ve kutup üzerindeki alçak basınç alanı nedeni ile oluşan basınç gradyanı kuvveti hava kütlelerini alçak basınç alanlarına yani kutuplara doğru hareket ettirir. Bu şekilde yer seviyesinde kutuplardan ekvatora ve yukarı seviyelerde ekvatordan kutuplara doğru bir hava hareketi olur. Isınma kaynaklı basınç farklılıklarının neden olduğu bu küresel ölçekteki hava hareketi küresel bir sirkülasyona neden olur ve atmosferin genel sirkülasyonu olarak bilinir. Isınmadan kaynaklandığı için bu genel sirkülasyona Termal Sirkülasyon veya Hadley Sirkülasyonu da denilir. Oluşan sirkülasyon hücrelerine de Hadley Hücreleri adı verilir. Bu şekilde ekvatordaki ısının bir kısmı kutuplara taşınarak kutuplardaki az ısınma telafi edilmeye çalışılır. Böylece Dünya üzerinde tüm enlemlere homojen bir ısı dağılımı sağlanabilir. Hadley sirkülasyonu modelinde Dünya’nın dönmediği ve hava kütlelerinin sadece basınç gradyanı kuvvetinin etkisi altında hareket ettikleri varsayılır. Ayrıca kara ve okyanuslar arasındaki etkileşim ihmal edilir ve güneş ışınlarının ekvator bölgelerine tam dik geldiği varsayılır

Genel sirkülasyon modeli ekvator bölgelerindeki fazla ısının kutuplara taşınmasını, böylece ekvator bölgeleri ile kutuplar arasındaki ısı farklılığının giderilmesine yardımcı olması açısından önemlidir. Ancak bu model yapılan varsayımlar nedeni ile çok iyi olmadığından geçerli bir model değildir. Gerçek gözlemlerle uyuşmadığı noktaları aşağıdaki gibidir:

1. Tek hücreli sirkülasyon modelinde kuzey yarımkürede yer seviyesinde kutuplardan ekvatora doğru (güneye doğru) hareket eden hava parselleri Coriolis kuvveti nedeni ile sağa doğru saptırılır. Bunun sonucunda tüm enlemlerde doğudan esen (batılı) rüzgârların görülmesi gerekir. Bu gözlemlere uymamaktadır. Orta enlemlerde rüzgârların batıdan esen (doğulu) rüzgârlar olduğu bilinmektedir.
2. Tek hücreli sirkülasyon modelinde kuzey yarımkürede, yer seviyesinde güneye hareketleri sırasında batıya saptırılan rüzgârlar Dünya’nın dönüş yönüne ters yönde hareket edeceğinden bu şekilde Dünya’nın dönüş hızının yavaşlaması gerekir ki bu da gözlenen bir durum değildir.

Bu iki durum kendi başına tek hücreli Hadley genel sirkülasyon modelinin dönen bir Dünya için uygun bir model olmadığını göstermektedir.

Üç Hücreli Genel Sirkülasyon Modeli

Üç hücreli genel sirkülasyon modelinde kuzey ve güney yarımkürelerin her birinde 3 tane sirkülasyon hücresi vardır. Isının ekvator ve kutuplar arasında yeniden dağılımı bu üç hücreli sirkülasyon ile sağlanır. Bunlardan ekvator ile yaklaşık olarak 30° enlemleri arasındaki sirkülasyon hücresi yine tek hücreli Hadley sirkülasyonu, 30-60° enlemleri arasında Ferrel Hücresi ve 60°’den kutuplara doğru ise Kutup Hücresi yer alır.

Hadley Hücresi

Ekvatorda okyanus alanları üzerinde hava sıcaktır ve basınç gradyanı kuvveti zayıftır. Bu nedenle bu bölge üzerinde rüzgârlar da zayıftır. Bu nedenle ekvator civarındaki bu zayıf rüzgârların hakim olduğu bölgelere Doldrumlar adı verilir. Bu bölgelerde okyanus üzerinde ısınan hava yükselir ve yoğunlaşarak kümülüs bulut kuleleri ve oraj fırtınaları oluşturur. Bu işlem sırasında çok büyük miktarlarda gizli ısı açığa çıkar. Açığa çıkan bu gizli ısı Hadley hücresinin oluşması için gerekli şartları oluşturur. Gizli ısı hava parsellerini daha da yükselici kılar ve bulutlar tropopoza kadar yükselirler. Soğuk tropopoz yükselen bu hava parselleri için bir duvar gibi etkir ve hava tropopozdan yanal olarak kutuplara doğru dönerek kuzey yarımkürede kuzeye, güney yarımkürede ise güneye doğru hareket eder. Yukarı seviyelerde kutuplara doğru hareket eden bu havayı Coriolis kuvveti kuzey yarımkürede sağa, güney yarımkürede ise sola doğru saptırır. Sonuç olarak her iki yarımkürede yukarı seviyelerde doğulu (batıdan esen) rüzgârlar eser. Bu rüzgârlar 30 ^o enlemlerinde maksimum hıza erişirler ve 30° enlemlerindeki jet akımlarını oluştururlar.

Yukarı seviyelerde ekvatordan kutuplara doğru hareket eden hava daha soğuk bölgelere doğru gittiğinden soğur ve orta enlemlere yaklaştıkça konverjans hareketine maruz kalır. Havanın bu konverjansı 30° enlemlerinin yukarı seviyelerinde subtropikal (tropik-altı) yüksek basınç alanlarını oluşturur. Konverjansa uğrayan hava yavaş yavaş 30 ^o enlemlerinde aşağıya doğru hareket eder. Aşağı doğru hareket ederken ısınır ve daha kuru hale gelir. Bu inici hareket nedeni ile hava daha açık olur ve yeryüzeyinde sıcaklık artar. Bu nedenledir ki Dünya üzerindeki çöller 30° enlemlerde bulunur. 30° enlemlerinde okyanuslar üzerindeki yüksek basınç merkezlerinde düşük basınç gradyanı kuvveti mevcuttur. Bu nedenle rüzgârlar da zayıftır. Bu bölgeler At Enlemleri olarak bilinir. At enlemlerinde inişe geçen havanın bir kısmı yer seviyesinde ekvatora doğru hareket eder. Ancak Coriolis kuvvetinin de etkisi ile sağa doğru saparak batılı rüzgârları oluşturur. 30° enlemlerinde esen bu batılı rüzgârlara da Ticaret Rüzgârları denir. Tam ekvator üzerinde kuzeydeki batılı rüzgârlar ile güneydeki batılı rüzgârlar birbirleri ile birleşerek ekvator üzerinde çok dar bir alanda konverjans zonu oluştururlar ki hava burada yükselici hareketlerle yolculuğuna devam eder. Ekvator üzerindeki bu konverjans zonuna Tropiklerarası Konverjans Zonu (ITCZ: Inter-Troical Convergence Zone) adı verilir.

Ferrel Hücresi

30 ^o enlemlerinde çöken havanın hepsi güneye, ekvatora doğru gitmez. Bu havanın bir kısmı kuzeye dönerek kutuplara doğru hareket eder. Bu hareketi sırasında Coriolis kuvveti havayı sağa doğru saptırarak doğuya hareket ettirir. Bu bölgede oluşan yüksek ve alçak basınç alanları nedeni ile bu doğulu rüzgârların hızları sabit ve sürekli değildir, kesintilere uğrar. Bu hava kutba doğru hareket ederken kutuplardan güneye doğru esen daha soğuk hava ile 60° enlemlerinde karşılaşır. Sıcaklıkları çok farklı olan bu iki hava tabakası çok çabuk birbirine karışmaz ve aralarında çok dar bir sınır hattı ile ayrılırlar. İki hava tabakası arasındaki bu keskin sınır hattı Kutupsal Cephe olarak adlandırılır. Kutupsal cephe yüzeydeki havanın konverjans ile yükseldiği bir alçak basınç zonu olup bu enlemlerde çok sık meydana gelen fırtınaların da nedenidir. 60° enlemlerinde yerden yükselen bu havanın bir kısmı yukarı seviyelerde at enlemlerine geri döner ve 30° enlemlerinde subtropikal yüksek basınç alanı civarında yüzeye doğru çöker. Ferrel hücresi, yer seviyesindeki havanın at enlemlerinden kutup cephesinin bulunduğu kutuplara doğru hareket etmesi ile tamamlanır.

Kutup Hücresi

60 ^o enlemlerinde yukarı seviyelerde kutupsal cephe civarındaki havanın bir kısmı yukarı seviyelerde kutuplara doğru bir kısmı da at enlemlerine doğru hareket eder. Yukarı seviyelerde kutuplara doğru hareket eden hava Coriolis kuvveti tarafından doğuya doğru saptırılır. Yukarı seviyedeki hava kutba ulaştığında kutuplar üzerinde yere doğru inerler ve yer seviyesinde de geri dönerek 60° enlemlerine doğru hareket ederler. Kuzey yarımkürede kutupsal cephenin kuzeyinde, yer seviyesinde kutuplardan gelen soğuk hava Coriolis kuvveti tarafından batıya saptırılır. Bu rüzgarlara Kutupsal Doğulu Rüzgârlar (Doğudan esen rüzgârlar) denir. Genel sirkülasyonun bu son hücresine de “Kutup Hücresi” adı verilir.

Üç hücreli genel sirkülasyon modelinde yer seviyesinde iki alçak basınç merkezi ve iki tane de yüksek basınç merkezi olduğunu görürüz. Yüksek basınç merkezleri 30° enlemleri ile kutup enlemlerindedir. Alçak basınç merkezleri ise 60° enlemleri ile ekvator enlemlerinde bulunur. Bu basınç sistemlerindeki rüzgâr hareketini biliyorsak Dünya yüzeyi üzerindeki yüzey rüzgârları ile ilgili genel bir bilgimiz var demektir. Ticaret rüzgârları subtropikal yüksek basınç alanından ekvatora doğru; doğulu rüzgârlar subtropikal yüksek basınç alanından kutupsal cepheye doğru; kutupsal batılı rüzgârlar ise kutuplardan kutupsal cepheye doğru eserler.

Üç hücreli genel sirkülasyon modeli de her anlamı ile gözlemlerle çok iyi uyum sağlayan bir model değildir. Ancak tek hücreli sirkülasyona nazaran gözlemlerle çok daha iyi bir uyum halinde olan modeldir.

Jet Akımları

Üç hücreli genel sirkülasyon modelinde 2 temel jet akımı vardır. Bunlar:

1. Subtropikal jet ve
2. Polar cephe jeti

Atmosferdeki jet akımları binlerce kilometre uzunluğunda, yüzlerce kilometre genişliğinde ama sadece bir kaç kilometre kalınlığında çok yüksek hızlı hava akımlarıdır. Jet akımının merkezindeki akım hızları 100 knot’ın üzerinde olup, zaman zaman 250 knot’ı geçebilir. Jet akımları genelde tropopoz seviyesinde 10-15 km arasında yer alır.

Kutupsal Cephe Jeti

Kutupsal cephe jeti 60° enleminde yer alan kutupsal cephe ile ilişkili olan 60o enlemlerinin yukarı seviyelerinde tropopoz civarında görülen çok kuvvetli hava akımlarının olduğu bölgedir. İzobarlar kutupsal cephe üzerinde diğer yerlere nazaran daha sıkışıktır. Sıkışık izobarlar ve cephe üzerindeki basıncın ani ve şiddetli değişimi basınç gradyanının kutupsal cephe üzerinde çok kuvvetli olduğunu gösterir. Bu kuvvetli basınç gradyanı cephe üzerindeki rüzgârların çok şiddetli esmesine ve böylece jet akımının oluşmasına neden olur. Cephenin iki tarafındaki sıcaklık farklılığı kışın yaza nazaran daha kuvvetli ve yazın daha düşük olduğundan kutupsal cephe jeti mevsimsel davranış gösterir. Kışın rüzgârlar çok kuvvetli eser ve kutupsal soğuk hava subtropikal bölgeye doğru inildikçe jet akımları daha güneye kayar. Yazın ise jet daha zayıftır ve kışa nazaran biraz daha kuzey enlemlerine kaymış olduğu görülür.

Subtropikal (Tropik-Altı) Jet

Subtropikal jet kutupsal cephe jeti gibi bir cephe ile ilişkili olan bir jet değildir. Subtropikal jetinin oluşumu yukarı seviyelerde güneyden kuzeye doğru hareket eden hava kütlelerinin açısal momentumu ile yakından ilişkilidir. Dönen bir gezegende hava kütleleri Dünya ekseni etrafında dönerek dairesel bir yol takip ederler ve bu nedenle açısal momentuma sahiptirler. Hava kütlesinin açısal momentumu, o hava kütlesinin Dünya’nın dönme ekseninden uzaklığına, hava kütlesinin hızına ve kütlesine bağlıdır. Ekvator bölgelerinde daha sıcak yer yüzeyinden yükselen hava kütleleri tropopoz civarında kuzeye doğru hareket ederken, hareketin Dünya’nın dönme ekseninden olan mesafesi azalacaktır. Hava kütlesi açısal hızını koruyacağı için bu mesafe azalırken hava kütlesi hızlanacaktır. Hava doğuya doğru çok daha hızlı hareket edecektir. Böylece 30° enlemlerinin yukarı seviyelerindeki rüzgârlar aynı enlemlerde yer yüzeyindeki rüzgârlara göre daha kuvvetli eseceklerdir. Bu kuvvetli rüzgârlar subtropikal jet akımlarını oluştururlar.