English · हिन्दी · తెలుగు · தமிழ் · മലയാളം · मराठी · ಕನ್ನಡ
Pressure belts, winds and jet streams
How atmospheric pressure is measured and mapped with isobars, the pressure belts and the ITCZ, the pressure gradient and Coriolis forces and friction, cyclonic and anticyclonic circulation, the planetary winds and the three cells, monsoons, land, sea, mountain and valley breezes, local winds, and jet streams.
ऊन सगळीकडे सारखे पडत नाही — विषुववृत्ताजवळ उष्णता जास्त, ध्रुवांजवळ कमी. तापलेली हवा हलकी होऊन वर जाते, तिथे दाब कमी होतो; थंड हवा जड होऊन खाली बसते आणि दाब वाढवते. हवा नेहमी जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे धावते — सायकलच्या ट्यूबचा व्हॉल्व उघडला की हवा फुसकन बाहेर येते तसे. अशी धावताना ती उष्णता आणि ओलावा जगभर वाहून नेते. या भागात दाब, दाबाचे पट्टे, वाऱ्याला वळवणारी बले, विविध वारे आणि वर वाहणारे जेट प्रवाह पाहू. (→ English: wind and pressure · हिन्दी: पवन और दाब)
वातावरणीय दाब म्हणजे आपल्या डोक्यावरच्या हवेच्या स्तंभाचे वजन. ते बॅरोमीटरने मोजतात, मिलिबार किंवा हेक्टोपास्कलमध्ये सांगतात — दोन्ही एकच. समुद्रसपाटीला सरासरी 1013 hPa. वर जाईल तसा दाब झपाट्याने घटतो; म्हणून विमानात दाब कृत्रिमरीत्या राखतात. सारख्या दाबाच्या ठिकाणांना जोडणाऱ्या रेषा म्हणजे समदाब रेषा. डोंगराच्या नकाशात उंचीच्या रेषा जवळ असल्या की उतार तीव्र — तसेच समदाब रेषा जवळ असल्या की वारा जोरात, दूर असल्या की मंद. (→ English: isobar · हिन्दी: समदाब रेखा)
पृथ्वीभोवती दाब कमरपट्ट्यांसारख्या पट्ट्यांत मांडलेला असतो. विषुववृत्ताजवळ खूप तापून हवा वर जाते — कमी दाब; दोन्ही गोलार्धांचे व्यापारी वारे जिथे भेटतात तेच आंतर उष्णकटिबंधीय अभिसरण क्षेत्र. तिथे वारा जवळजवळ हलत नाही, जुन्या खलाशांनी त्याला 'डोलड्रम' म्हटले. 30° जवळ हवा खाली उतरते — जास्त दाब, 'अश्व अक्षांश'. 60° जवळ पुन्हा कमी दाब, ध्रुवांवर जास्त दाब. विषुववृत्त आणि ध्रुवांचे पट्टे तापमानामुळे; 30° आणि 60° चे पट्टे हवेच्या हालचालीमुळे. सूर्य उत्तरेकडे सरकला की पट्टेही उत्तरेकडे सरकतात. (→ English: Inter-Tropical Convergence Zone · हिन्दी: अंतःउष्णकटिबंधीय अभिसरण क्षेत्र)
| Belt | Approximate latitude | Origin | Key features |
|---|---|---|---|
| Equatorial low | About 0–10° N and S | Thermal | Rising air; ITCZ; doldrums |
| Subtropical high | About 30° N and S | Dynamic | Sinking air; calm, dry horse latitudes |
| Subpolar low | About 60° N and S | Dynamic | Westerlies meet polar easterlies; stormy |
| Polar high | Near the poles | Thermal | Cold, dense, sinking air |
वाऱ्याची चाल तीन बले ठरवतात. एक दाबातील फरक — हवेला जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे ढकलतो. दोन कोरिओलिस बल — फिरत्या पाळण्यावर उभे राहून चेंडू फेकला तर तो वाकडा जाताना दिसतो ना; तसेच फिरत्या पृथ्वीवर वारा उत्तर गोलार्धात उजवीकडे, दक्षिण गोलार्धात डावीकडे वळतो. ते दिशा बदलते, वेग नाही; विषुववृत्तावर शून्य, ध्रुवांवर सर्वाधिक. तीन घर्षण — जमिनीजवळ वाऱ्याला मंद करते. वर घर्षण नसलेल्या ठिकाणी वारा समदाब रेषांना समांतर वाहतो. (→ English: Coriolis force · हिन्दी: कोरिऑलिस बल)
ही बले एकत्र आली की वारा दाबकेंद्रांभोवती गोल फिरतो. कमी दाबाच्या केंद्राकडे हवा आत येऊन वर जाते; उत्तर गोलार्धात ती घड्याळाच्या काट्यांच्या उलट, दक्षिण गोलार्धात घड्याळाच्या दिशेने फिरते. जास्त दाबाच्या केंद्रात हवा खाली उतरून बाहेर पसरते — दिशा उलट, हवामान कोरडे आणि शांत. बादलीतले पाणी गोल फिरवले की मध्ये खळगा पडतो, तसे डोळ्यासमोर आणा. उत्तर गोलार्धात वाऱ्याकडे पाठ करून उभे राहिलात तर कमी दाब डावीकडे — हाच बाइज बॅलट नियम. विषुववृत्तावर वळवणारे बल नसल्याने तिथे वादळे क्वचितच. (→ English: cyclone and anticyclone · हिन्दी: चक्रवात और प्रतिचक्रवात)
वर्षभर एकाच दिशेने वाहणारे वारे म्हणजे ग्रहीय वारे. 30° च्या जास्त दाबाकडून विषुववृत्ताकडे वाहणारे व्यापारी वारे — पृथ्वीच्या फिरण्यामुळे उत्तरेत ईशान्येकडून, दक्षिणेत आग्नेयेकडून. जुन्या शिडाच्या जहाजांसाठी ते भरवशाच्या एसटी सेवेसारखे. 30° कडून 60° कडे वाहणारे पश्चिमी वारे — उत्तरेत नैर्ऋत्येकडून, दक्षिणेत वायव्येकडून. दक्षिण गोलार्धात 40°–60° दरम्यान अडवायला जमीन नाही, म्हणून ते गर्जत वाहतात: 'रोअरिंग फोर्टीज, फ्यूरियस फिफ्टीज, श्रीकिंग सिक्स्टीज'. ध्रुवांकडून थंड पूर्वी वारे. (→ English: trade winds, westerlies · हिन्दी: व्यापारिक पवनें, पछुआ पवनें)
प्रत्येक गोलार्धात हवा तीन चक्रांमध्ये फिरते. हॅडली चक्र: विषुववृत्ताजवळ उबदार हवा वर जाऊन, उंचावरून ध्रुवाकडे जाऊन, 30° जवळ खाली उतरून, व्यापारी वाऱ्याच्या रूपात परत येते. ध्रुवीय चक्र: ध्रुवावर थंड हवा खाली उतरून बाहेर वाहते आणि 60° जवळ वर जाते. मध्ये फेरेल चक्र — दोन दातेरी चाकांमधले छोटे चाक शेजारच्या चाकांमुळे फिरते तसे ते स्वतःहून नव्हे तर शेजाऱ्यांमुळे फिरते; त्याचा खालचा भाग म्हणजे पश्चिमी वारे. ही तीन चक्रे आणि सागरी प्रवाह मिळून उष्णकटिबंधातील जादा उष्णता ध्रुवांकडे पोहोचवतात. (→ English: Hadley, Ferrel and polar cells · हिन्दी: हैडली, फ़ेरल और ध्रुवीय कोष्ठ)
काही वारे ऋतूनुसार दिशा बदलतात — तेच मान्सून; अरबी शब्द 'मौसिम' म्हणजे ऋतू. उन्हाळ्यात जमीन समुद्रापेक्षा लवकर तापते — तवा पटकन तापतो, हंड्यातले पाणी उशिरा तापते तसे. तेव्हा जमिनीवर कमी दाब, समुद्रावरून ओलसर वारे आत. हिवाळ्यात उलटे, कोरडे वारे जमिनीकडून समुद्राकडे. जून–सप्टेंबरचा नैर्ऋत्य मान्सून भारताचा वर्षभराचा बहुतांश पाऊस देतो; ऑक्टोबर–डिसेंबरचा ईशान्य मान्सून बंगालचा उपसागर ओलांडून तमिळनाडू किनाऱ्याला मुख्य पाऊस देतो. (→ English: monsoon · हिन्दी: मानसून)
हाच जमीन–समुद्र फरक रोज काम करतो. दिवसा जमीन लवकर तापते आणि समुद्राकडून थंड खारे वारे किनाऱ्याकडे वाहतात; रात्री जमीन लवकर थंड होते आणि मतलई वारे समुद्राकडे वाहतात. म्हणूनच अनेक ठिकाणी कोळी पहाट होण्याआधीच त्या मतलई वाऱ्याच्या मदतीने होड्या समुद्रात नेतात. डोंगरातही असेच: दिवसा उतार तापून दरीचा वारा वर चढतो, दुपारपर्यंत शिखरांवर ढग; रात्री थंड जड हवा डोंगरी वाऱ्याच्या रूपात दरीत घसरते. हीच घसरण पहिल्या भागात सांगितलेल्या दरीतील तापमान व्युत्क्रमाचे कारण. (→ English: land and sea breeze · हिन्दी: स्थलीय और समुद्री समीर)
काही प्रदेशांचे स्वतःचे वारे असतात. उत्तर भारताच्या मैदानात मे–जूनच्या दुपारी वाहणारा उष्ण कोरडा पश्चिमी वारा 'लू' — उष्माघात आणतो. ओलसर हवा डोंगर चढताना एका बाजूला पाऊस पाडते आणि दुसऱ्या बाजूने उतरताना दाबली जाऊन तापते — पंपाने टायरमध्ये हवा भरताना पंप तापतो तसे. आल्प्समध्ये त्याला 'फॉन', रॉकीजच्या पूर्वेला 'चिनूक' (बर्फ खाणारा) म्हणतात. थंड वारे: फ्रान्समध्ये 'मिस्ट्रल', अॅड्रियाटिक किनाऱ्यावर 'बोरा'. सहारातून धुळीचा उष्ण वारा 'सिरोको'; पश्चिम आफ्रिकेत कोरडा 'हरमट्टन' दमटपणा कमी करतो म्हणून 'डॉक्टर'. (→ English: local winds · हिन्दी: स्थानीय पवनें)
| Wind | Region | Nature |
|---|---|---|
| Loo | Plains of north India | Hot, dry westerly (May–June) |
| Foehn | Alps | Warm, dry downslope wind |
| Chinook | Eastern side of the Rockies | Warm, dry downslope wind; 'snow-eater' |
| Sirocco | Sahara to the Mediterranean and southern Europe | Hot, dusty |
| Mistral | Rhône valley, southern France | Cold, dry, northerly |
| Bora | Adriatic coast | Cold, dry |
| Harmattan | West Africa | Dry, dusty north-easterly; 'the doctor' |
खूप उंचावर, ट्रोपोपॉजजवळ, अरुंद पट्ट्यांमध्ये अतिवेगाने वाहणारे वारे म्हणजे जेट प्रवाह. ते मुख्यतः पश्चिमेकडून पूर्वेकडे, ताशी 100 किमीपेक्षा वेगाने — आकाशातला द्रुतगती महामार्गच. उष्ण आणि थंड हवा भेटते त्या सीमांवर ते तयार होतात. ते सरळ न जाता सापासारखे वळणे घेत जातात (रॉस्बी तरंग), खालच्या हवामानाला दिशा देतात. हिवाळ्यात उपोष्ण पश्चिमी जेट हिमालयाच्या दक्षिणेला राहून वायव्य भारताला हिवाळी पाऊस आणि बर्फ आणणाऱ्या पश्चिमी विक्षोभांना दिशा देतो. उन्हाळ्याच्या सुरुवातीला तो तिबेटच्या उत्तरेला सरकतो आणि द्वीपकल्पावर पूर्वी जेट तयार होतो — नैर्ऋत्य मान्सूनच्या आगमनाशी जोडलेला बदल. (→ English: jet stream · हिन्दी: जेट धारा)
हा पूर्ण भाग एक साखळी: असमान उष्णता → दाबातील फरक (समदाब रेषा, पट्टे) → हवेची हालचाल → पृथ्वीच्या फिरण्याने वळण, जमिनीच्या घर्षणाने मंदावणे → व्यापारी, पश्चिमी, ध्रुवीय वारे, तीन चक्रे उष्णता ध्रुवांकडे नेतात. त्यावर ऋतूंचे वारे, रोजचे वारे, स्थानिक वारे; वरून जेट प्रवाह हवामानाला दिशा देतात. हे वारे वाहून नेत असलेला ओलावा थंड होऊन, वेगवेगळ्या हवेचे साठे एकमेकांना भिडले की ढग, पाऊस, वादळे — तोच तिसरा भाग. (→ English: planetary winds · हिन्दी: ग्रहीय पवनें)
Exam traps
- The equatorial low and polar highs are thermal in origin; the subtropical highs and subpolar lows are dynamic, not the other way round.
- The Coriolis force is zero at the equator and greatest at the poles; it changes the wind's direction, not its speed.
- Northern Hemisphere: deflection to the right, cyclones anticlockwise, anticyclones clockwise. The Southern Hemisphere is the reverse.
- Winds are named after the direction they come from: north-east trades in the Northern Hemisphere, south-east trades in the Southern.
- The westerlies blow from the south-west in the Northern Hemisphere; the Roaring Forties, Furious Fifties and Shrieking Sixties are Southern Hemisphere westerlies.
- The Ferrel cell is thermally indirect; the Hadley and polar cells are thermally direct.
- Sea breeze and valley breeze (anabatic) blow by day; land breeze and mountain breeze (katabatic) blow by night.
- Foehn and Chinook are warm, dry winds; Mistral and Bora are cold. The Loo is a hot wind of north India, not a cold one.
Recap
- Pressure is the weight of the air column; about 1013 hPa at sea level; falls quickly with height.
- Isobars join places of equal pressure; close isobars mean a steep gradient and strong winds.
- Belts: equatorial low (ITCZ, doldrums), subtropical highs (horse latitudes), subpolar lows, polar highs; they shift with the Sun.
- Forces: pressure gradient starts the wind, Coriolis turns it (right in NH, left in SH, zero at equator), friction slows it; aloft the wind is geostrophic.
- NH cyclones turn anticlockwise and anticyclones clockwise; Buys Ballot's law: back to the wind, low pressure on the left (NH).
- Planetary winds: NE and SE trades, westerlies (Roaring Forties in the south), polar easterlies; Hadley, Ferrel and polar cells.
- Monsoons are seasonal reversals; land and sea breezes and mountain and valley breezes are daily ones.
- Local winds: Loo, Foehn, Chinook (warm); Mistral, Bora (cold); Sirocco, Harmattan (dusty, from the Sahara).
- Jet streams: fast westerlies near the tropopause; the subtropical westerly jet guides western disturbances in winter; the tropical easterly jet comes with the monsoon.
Practice questions
Q1. The Coriolis force is zero at:
- The poles
- The Tropic of Cancer
- The equator
- 60° latitude
Show answer
Answer: C. The equator
The deflecting force depends on latitude: it is zero at the equator and greatest at the poles. It is therefore at its maximum, not zero, at the poles; at the Tropic of Cancer and at 60° it has intermediate values that grow towards the poles.
Q2. Consider the following statements:
1. The subtropical high-pressure belts are mainly thermal in origin.
2. The doldrums lie in the equatorial low-pressure belt.
Which of the statements given above is/are correct?
- 1 only
- 2 only
- Both 1 and 2
- Neither 1 nor 2
Show answer
Answer: B. 2 only
Statement 1 is wrong: the subtropical highs form mainly because air that rose at the equator sinks there, so they are dynamic. Statement 2 is right: the calm, variable winds of the equatorial low are the doldrums. So '1 only', 'both' and 'neither' are incorrect.
Q3. On a weather map, isobars drawn very close together over a region indicate:
- Calm conditions and light winds
- A steep pressure gradient and strong winds
- Uniform pressure over the area
- A temperature inversion
Show answer
Answer: B. A steep pressure gradient and strong winds
Closely spaced isobars mean pressure changes sharply over a short distance, so the pressure gradient force and the wind are strong. Calm conditions go with widely spaced isobars; uniform pressure would show no isobars crossing the area; and isobars show pressure, not the vertical temperature profile that defines an inversion.
Q4. Match List I (local wind) with List II (region):
List I: A. Chinook B. Mistral C. Harmattan D. Loo
List II: 1. West Africa 2. Plains of north India 3. Eastern slopes of the Rockies 4. Rhône valley of France
Select the correct answer using the code below:
- A-3, B-4, C-1, D-2
- A-4, B-3, C-2, D-1
- A-3, B-1, C-4, D-2
- A-1, B-4, C-3, D-2
Show answer
Answer: A. A-3, B-4, C-1, D-2
The Chinook descends the eastern side of the Rockies, the Mistral funnels down the Rhône valley, the Harmattan blows over West Africa and the Loo over the plains of north India. The second code swaps the Chinook and Mistral and misplaces the other two; the third puts the Mistral in West Africa and the Harmattan in France; the fourth puts the Chinook in West Africa and the Harmattan in the Rockies.
Q5. In the Northern Hemisphere, the surface winds around a low-pressure centre:
- Blow outwards in a clockwise direction
- Blow inwards in a clockwise direction
- Blow inwards in an anticlockwise direction
- Blow outwards in an anticlockwise direction
Show answer
Answer: C. Blow inwards in an anticlockwise direction
Air converges into a low and, deflected to the right in the Northern Hemisphere, circles anticlockwise. Outward clockwise flow describes a Northern Hemisphere anticyclone; inward clockwise flow is a Southern Hemisphere cyclone; outward anticlockwise flow is a Southern Hemisphere anticyclone.
Q6. The 'Roaring Forties' are:
- Trade winds of the Northern Hemisphere
- Westerlies of the Southern Hemisphere
- Polar easterlies near Antarctica
- Monsoon winds of the Arabian Sea
Show answer
Answer: B. Westerlies of the Southern Hemisphere
Between about 40° and 60° S there is little land, so the westerlies blow strongly; sailors called them the Roaring Forties, Furious Fifties and Shrieking Sixties. Trade winds blow towards the equator in the tropics, polar easterlies blow from the polar highs, and monsoon winds are seasonal, not named after latitudes.
Q7. Consider the following statements about jet streams:
1. They blow mainly from west to east near the tropopause.
2. In winter the subtropical westerly jet lies south of the Himalaya.
3. The tropical easterly jet forms over peninsular India in winter.
Which of the statements given above are correct?
- 1 and 2 only
- 2 and 3 only
- 1 and 3 only
- 1, 2 and 3
Show answer
Answer: A. 1 and 2 only
Statements 1 and 2 are correct. Statement 3 is wrong: the tropical easterly jet sets up over the peninsula in summer, with the south-west monsoon, not in winter. Every option containing statement 3 is therefore incorrect.
Q8. Which one of the following circulation cells is described as thermally indirect?
- Hadley cell
- Ferrel cell
- Polar cell
- All three cells
Show answer
Answer: B. Ferrel cell
The Ferrel cell of the middle latitudes is driven by the cells on either side rather than by direct heating, so it is thermally indirect. In the Hadley and polar cells warm air rises and cold air sinks, so they are thermally direct, which also rules out 'all three'.
Study this in the Upscore app to keep notes, save it for revision, track your practice scores and follow a plan to the exam date. It's free.
Study this in the app →Sources
- NOAA National Weather Service, JetStream online school: air pressure, the global circulation, wind and the Coriolis force, local winds and jet streams (US government) — https://www.noaa.gov/jetstream/global
- India Meteorological Department, Ministry of Earth Sciences: meteorological glossary and public material on pressure, winds, heat waves, western disturbances and the monsoon — https://mausam.imd.gov.in
- NASA Earth Observatory: Climate and Earth's Energy Budget; the transport of heat from the tropics towards the poles (US government) — https://earthobservatory.nasa.gov/features/EnergyBalance