Esy-floresy z zimnem i ciepłem i bąble z samym zimnem

Poniżej fizyczny mechanizm krok po kroku, bez metafor, bez katastrofizmu.

1. Gradient termiczny = źródło energii ruchu atmosfery

Gradient termiczny północ–południe (ΔT między Arktyką a średnimi szerokościami i równikiem) jest:
bezpośrednio powiązany z gradientem gęstości powietrza
a ten z kolei generuje gradient ciśnienia geopotencjalnego w górnej troposferze

Formalnie:
zimne powietrze → większa gęstość → mniejsza wysokość powierzchni izobarycznej (np. 500 hPa)
ciepłe powietrze → mniejsza gęstość → większa wysokość tej samej powierzchni

Im większe ΔT, tym większe nachylenie powierzchni geopotencjalnych.

2. Związek z prądem strumieniowym (równanie wiatru geostroficznego)

Prędkość wiatru geostroficznego (czyli w przybliżeniu prądu strumieniowego):

𝑣𝑔=1/𝑓𝜌 ∣∇𝑝∣

gdzie:

∇p — poziomy gradient ciśnienia
𝑓 — parametr Coriolisa

A teraz klucz:
👉 gradient ciśnienia w górnej troposferze jest wprost pochodną gradientu temperatury (równanie wiatru termicznego)

∂𝑣/∂ln𝑝 = 𝑅/𝑓^{^}_𝑘 × ∇𝑇

gdzie:

∂𝑣/∂ln𝑝 —pionowe ścinanie wiatru, czyli jak szybko zmienia się prędkość wiatru wraz z wysokością (poziomami ciśnienia)

∂ – pochodna cząstkowa

v – wektor prędkości wiatru geostroficznego (w praktyce: składowa prądu strumieniowego) [jednostka: m·s⁻¹]

p – ciśnienie atmosferyczne [jednostka: Pa lub hPa]

ln⁡p – logarytm naturalny z ciśnienia (używany, bo atmosfera ma strukturę wykładniczą)

$R$– indywidualna stała gazowa dla suchego powietrza (R=287 J)

$f$– parametr Coriolisa

f = 2Ωsin⁡φ 

gdzie:

• Ω=7,292×10⁻⁵ s⁻¹ — prędkość kątowa Ziemi

• φ — szerokość geograficzna

👉 im bliżej bieguna, tym f większe

gdzie:

k^{^} – jednostkowy wektor pionowy (skierowany do góry) (określa orientację w przestrzeni)

∇T – poziomy gradient temperatury
czyli:

∇T=(∂T/∂x,∂T/∂y)

w praktyce:

• różnica temperatur północ–południe w górnej troposferze [jednostka: K·m⁻¹]

Czyli:
im mniejszy gradient temperatury północ–południe → tym słabszy pionowy ścinanie wiatru → tym słabszy jet

3. Co się dzieje, gdy gradient słabnie?

a) Spowolnienie prądu strumieniowego

mniejsza prędkość → słabsza stabilizacja fal Rossby’ego
fale nie są „prostowane” przez szybki przepływ

Efekt:
większa amplituda fal
mniejsza prędkość fazowa (wolniejsze przemieszczanie się układów)

👉 stąd „esy-floresy”

4. Dlaczego pojawiają się głębokie zatoki i kliny?

Fale Rossby’ego wynikają z zachowania wirowości potencjalnej:

𝑞 = 𝜁+𝑓/𝐻

Gdzie:

$q$
– wirowość potencjalna (potential vorticity)
Wielkość zachowana przy ruchu adiabatycznym i bez tarcia.

ζ (czyt. „zeta”) – wirowość względna
czyli lokalne wirowanie powietrza wynikające z zakrzywienia i ścinania przepływu [jednostka: s⁻¹]

f – wirowość planetarna (parametr Coriolisa)
pochodzi od obrotu Ziemi [jednostka: s⁻¹]

ζ+f – wirowość absolutna
suma wirowania przepływu i obrotu Ziemi

H – efektywna grubość warstwy powietrza (wysokość kolumny lub odległość między powierzchniami izentropowymi)

👉 gdy H maleje (ściskanie kolumny) → wirowość rośnie
👉 gdy H rośnie (rozciąganie kolumny) → wirowość maleje

Sens fizyczny w jednym zdaniu

Gdy kolumna powietrza się rozciąga lub ściska, musi zmienić swoje wirowanie, aby zachować q.

To jest dokładnie mechanizm fal Rossby’ego i „rozlewania się” wiru polarnego.

Gdy:

jet słabnie
zmniejsza się poziomy gradient temperatury

to:
łatwiej o duże wychylenia merydionalne (południkowe), bo:
powietrze nie jest „ściągane z powrotem” przez silny przepływ zonalny (strefowy)

Efekt:
ciepłe powietrze z tropików wnika daleko na północ (klin)
zimne arktyczne powietrze spływa daleko na południe (zatoka)

To NIE jest sprzeczne z ociepleniem — to konsekwencja osłabienia kontrastu termicznego.

5. Wir polarny: dlaczego „rozlewa się”?

a) Czym jest wir polarny fizycznie?

To:
obszar niskiego geopotencjału i niskiej temperatury utrzymywany przez:
silny gradient temperatury
silny prąd strumieniowy jako „ścianę”

b) Co robi słaby gradient?

słabszy jet = słabsze ograniczenie wiru
łatwiejsza propagacja fal planetarnych z troposfery do stratosfery

Skutek:
osłabienie lub deformacja wiru
podział na „bąble” zimnego powietrza (lobes)

6. Dlaczego te „bąble” mogą iść aż do basenu Morza Śródziemnego?

Bo:
nie są już zamknięte w silnym, symetrycznym wirze
poruszają się wzdłuż głębokich zatok fal Rossby’ego

To jest mechanika falowa, nie „kaprys pogody”.

7. Najważniejsze zdanie podsumowujące
Zmniejszenie gradientu termicznego nie oznacza mniejszej dynamiki atmosfery, tylko jej redystrybucję z ruchu zonalnego na merydionalny.

Czyli:
mniej „szybkiego zachodu”
więcej „północ–południe”
wolniej, ale z większą amplitudą