การหมุนเวียนอากาศแบบแฮดลีย์เซลล์

การหมุนเวียนของบรรยากาศและอิทธิพลของฤดูกาล

         เมื่อเราพูดถึง “ลม” เราหมายถึงการเคลื่อนที่หมุนเวียนถ่ายเทของอากาศ ในลักษณะเป็นวงรอบ (Circulation) ซึ่งเกิดขึ้นด้วยความแตกต่างของความกดอากาศ (อุณหภูมิ) เหนือพื้นผิว การหมุนเวียนอากาศมีทั้งวงรอบขนาดเล็ก ปกคลุมพื้นที่เพียงไม่ถึงตารางกิโลเมตร และวงรอบขนาดใหญ่ ปกคลุมพื้นที่ทั้งทวีปและมหาสมุทร เราแบ่งสเกลการหมุนเวียนอากาศ
ออกเป็น 3 ระดับ ดังนี้

ระบบลมท้องถิ่น
          ลมท้องถิ่น (Local winds) เป็นลมซึ่งเกิดขึ้นในช่วงวัน คลอบคลุมพื้นที่ขนาดจังหวัด การหมุนเวียนของอากาศในสเกลระดับกลางเช่นนี้ เกิดขึ้นเนื่องจากสภาพภูมิศาสตร์และความแตกต่างของอุณหภูมิภายในท้องถิ่น ตัวอย่างเช่น ลมบก-ลมทะเล ลมภูเขา-ลมหุบเขา

          เวลากลางวัน พื้นดินดูดกลืนความร้อนเร็วกว่าพื้นน้ำ อากาศเหนือพื้นดินร้อนและขยายตัวลอยสูงขึ้น (ความกดอากาศต่ำ) อากาศเหนือพื้นน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่า (ความกดอากาศสูง) จึงจมตัวและเคลื่อนเข้าแทนที่ ทำให้เกิดลมพัดจากทะเลเข้าสู่ชายฝั่ง เรียกว่า “ลมทะเล” (Sea breeze)
          เวลากลางคืน พื้นดินคลายความร้อนได้เร็วกว่าพื้นน้ำ อากาศเย็นเหนือพื้นดินจมตัวลง (ความกดอากาศสูง) และเคลื่อนตัวไปแทนที่อากาศอุ่นเหนือพื้นน้ำซึ่งยกตัวขึ้น (ความกดอากาศต่ำ) จึงเกิดลมพัดจากบกไปสู่ทะเล เรียกว่า “ลมบก” (Land breeze)

ภาพที่ 2 ลมหุบเขา ลมภูเขา

ลมหุบเขา – ลมภูเขา
          เวลากลางวัน พื้นที่บริเวณไหล่เขาได้รับความร้อนมากกว่าบริเวณพื้นที่ราบหุบเขา ณ ระดับสูงเดียวกัน ทำให้อากาศร้อนบริเวณไหล่เขายกตัวลอยสูงขึ้น (ความกดอากาศต่ำ) เกิดเมฆคิวมูลัสลอยอยู่เหนือยอดเขา อากาศเย็นบริเวณหุบเขาเคลื่อนตัวเข้าแทนที่ จึงเกิดลมพัดจากเชิงเขาขึ้นสู่ลาดเขา เรียกว่า “ลมหุบเขา” (Valley breeze)
หลังจากดวงอาทิตย์ตก พื้นที่ไหล่เขาสูญเสียความร้อน อากาศเย็นตัวอย่างรวดเร็ว จมตัวไหลลงตามลาดเขา เกิดลมพัดลงสู่หุบเขา เรียกว่า “ลมภูเขา” (Mountain breeze) ในบางครั้งกลุ่มอากาศเย็นเหล่านี้ปะทะกับพื้นดินในหุบเขาซึ่งยังมีอุณหภูมิ สูงอยู่ จึงควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ ทำให้เกิดหมอก (Radiation fog)

ระบบการหมุนเวียนของบรรยากาศโลก
          โลกมีสัณฐานเป็นทรงกลม โคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา 1 ปี หากโลกหมุนไม่หมุนรอบตัวเอง บริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลกจะเป็นแถบความกดอากาศต่ำ (อุณหภูมิสูง) เนื่องจากแสงอาทิตย์ตกกระทบเป็นมุมชัน ส่วนบริเวณขั้วโลกทั้งสองจะเป็นแถบความกดอากาศสูง (อุณหภูมิต่ำ) เนื่องจากแสงอาทิตย์ตกกระทบเป็นมุมลาด อากาศร้อนบริเวณศูนย์สูตรยกตัวขึ้น ทำให้อากาศเย็นบริเวณขั้วโลกเคลื่อนตัวเข้าแทนที่ เราเรียกการหมุนเวียนของอากาศทั้งสองซีกโลกว่า “แฮดเลย์เซลล์” (Hadley cell) ดังรูปที่ 3

ภาพที่ 3 การหมุนเวียนของบรรยากาศ หากโลกไม่หมุนรอบตัวเอง

          ในความเป็นจริง โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ใช้เวลา 24 ชั่วโมง เซลล์การหมุนเวียนของบรรยากาศจึงแบ่งออกเป็น 3 เซลล์ ได้แก่ แฮดเลย์เซลล์ (Hadley cell), เฟอร์เรลเซลล์ (Ferrel cell) และ โพลาร์เซลล์ (Polar cell) ในแต่ละซีกโลก ดังภาพที่ 4

ภาพที่ 4 การหมุนเวียนของบรรยากาศ เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเอง

          แถบความกดอากาศต่ำบริเวณเส้นศูนย์สูตร (Equator low) เป็นเขตที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์มากที่สุด กระแสลมค่อนข้างสงบ เนื่องจากอากาศร้อนชื้นยกตัวขึ้น ควบแน่นเป็นเมฆคิวมูลัสขนาดใหญ่ และมีการคายความร้อนแฝงจำนวนมาก ทำให้เป็นเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง อากาศชั้นบนซึ่งสูญเสียไอน้ำไปแล้ว เคลื่อนตัวไปทางขั้วโลก
          แถบความกดอากาศสูงกึ่งศูนย์สูตร (Subtropical high) ที่บริเวณละติจูดที่ 30° เป็นเขตแห้งแล้ง เนื่องจากเป็นบริเวณที่อากาศแห้งจากแฮดลีย์เซลล์ และเฟอร์เรลเซลล์ ปะทะกันแล้วจมตัวลง ทำให้พื้นดินแห้งแล้งเป็นเขตทะเลทราย และพื้นน้ำมีกระแสลมอ่อนมาก เราเรียกเส้นละติจูดที่ 30ฐ ว่า “เส้นรุ้งม้า” (horse latitudes) เนื่องจากเป็นบริเวณที่กระแสลมสงบ จนบางครั้งเรือใบไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ลูกเรือต้องโยนสินค้า ข้าวของ รวมทั้งม้าที่บรรทุกมาทิ้งทะเล อากาศเหนือผิวพื้นบริเวณเส้นรุ้งม้าเคลื่อนตัวไปยังแถบความกดอากาศต่ำบริเวณ เส้นศูนย์สูตร ทำให้เกิด “ลมค้า” (Trade winds) แรงโคริออริสซึ่งเกิดจากการหมุนรอบตัวของโลกเข้ามาเสริม ทำให้ลมค้าทางซีกโลกเหนือเคลื่อนที่มาจากทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และลมค้าทางซีกโลกใต้เคลื่อนที่มาจากทิศตะวันออกเฉียงใต้ ลมค้าทั้งสองปะทะชนกันและยกตัวขึ้นบริเวณเส้นศูนย์สูตร แถบความกดอากาศต่ำนี้จึงมีอีกชื่อหนึ่งว่า “แนวปะทะอากาศยกตัวเขตร้อน” หรือ “ITCZ” ย่อมาจาก Intertropic convection zone
          แถบความกดอากาศต่ำกึ่งขั้วโลก (Subpolar low) ที่บริเวณละติจูดที่ 60ฐ เป็นเขตอากาศยกตัว เนื่องจากอากาศแถบความกดอากาศสูงกึ่งศูนย์สูตร (H) เคลื่อนตัวไปทางขั้วโลก ถูกแรงโคริออริสเบี่ยงเบนให้เกิดลมพัดมาจากทิศตะวันตก เรียกว่า “ลมเวสเทอลีส์” (Westerlies) ปะทะกับ “ลมโพลาร์อีสเทอลีส์” (Polar easteries) ซึ่งพัดมาจากทิศตะวันออก โดยถูกแรงโคริออริสเบี่ยงเบนมาจากขั้วโลก มวลอากาศจากลมทั้งสองมีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ทำให้เกิด ”แนวปะทะอากาศขั้วโลก” (Polar front) มีพายุฝนฟ้าคะนอง อากาศชั้นบนซึ่งสูญเสียไอน้ำไปแล้ว เคลื่อนตัวไปยังจมตัวลงที่เส้นรุ้งม้า และบริเวณขั้วโลก

ภาพที่ 5 แกนของโลกเอียงขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดฤดูกาล

อิทธิพลของฤดูกาล
          เนื่องจากแกนของโลกเอียง 23.5° ขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ในช่วงฤดูร้อนของซีกโลกเหนือ (ภาพที่ 5 ด้านซ้าย) โลกจะหันซีกโลกเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ และจะหันขั้วโลกใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ในอีกหกเดือนต่อมา ซึ่งจะเป็นช่วงฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ (ภาพที่ 5 ด้านขวา) การเปลี่ยนแปลงเช่นนี้ส่งผลให้ “แนวปะทะอากาศยกตัวเขตร้อน” หรือ ICTZ เลื่อนขึ้นทางเหนือในฤดูร้อนของซีกโลกเหนือ และเลื่อนลงทางใต้ในฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ ดังในภาพที่ 6 การหมุนเวียนของบรรยากาศโลกที่เปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดการกระจายความร้อนบนพื้นผิวโลก และมีผลต่อลมฟ้าอากาศดังนี้

ภาพที่ 6 การเคลื่อนที่ของ ITCZ เนื่องจากฤดูกาล

อุณหภูมิและแสงอาทิตย์
          ในช่วงฤดูร้อน ซีกโลกที่เป็นฤดูร้อนจะได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากกว่าซีกโลกที่เป็นฤดู หนาว กลางวันยาวนานกว่ากลางคืน อุณหภูมิของกลางวันและกลางคืนมีความแตกต่างกันมาก ในเขตละติจูดสูงใกล้ขั้วโลกจะได้รับผลกระทบมาก แต่ในเขตละติจูดต่ำใกล้กับเส้นศูนย์สูตรไม่มีความแตกต่างมากนัก

ทิศทางลม
          ลมเกิดขึ้นจากความแตกต่างของความกดอากาศ (แรงเกรเดียนความกดอากาศ) ดังนั้นการเปลี่ยนตำแหน่งของหย่อมความกดอากาศย่อมมีผลต่อทิศทางของลม ลมจึงมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางไปตามฤดูกาล ลมมรสุมเป็นตัวอย่างหนึ่งของลมประจำฤดู คำว่า “มรสุม” (Monsoon) มีรากฐานมากจากคำภาษาอารบิกซึ่งแปลว่า “ฤดูกาล” ลมมรสุมเกิดขึ้นในเขตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยมีความเกี่ยวเนื่องมาจากอุณหภูมิพื้นผิวและสภาพภูมิศาสตร์ คล้ายกับการเกิดลมบกลมทะเล แต่มีสเกลใหญ่กว่ามาก

ภาพที่ 7 ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และ ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้

ในช่วงเดือนพฤศจิกายน – กุมภาพันธ์ อากาศแห้งบริเวณตอนกลางของทวีปมีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศชื้นเหนือมหาสมุทร อินเดีย กระแสลมพัดจากหย่อมความกดอากาศสูงในเขตไซบีเรีย ในลักษณะตามเข็มนาฬิกา (แอนตี้ไซโคลน) มายังหย่อมอากาศต่ำในมหาสมุทรอินเดีย ทำให้เกิด “ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ” พัดผ่านประเทศไทย ทำให้อากาศหนาวเย็น และแห้งแล้ง ท้องฟ้าใส
          ในช่วงเดือนมีนาคม – ตุลาคม อากาศบริเวณตอนกลางทวีปมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศเหนือมหาสมุทรอินเดีย อากาศร้อนยกตัวพัดเข้าหาแผ่นดินใจกลางทวีป ในลักษณะทวนเข็มนาฬิกา (ไซโคลน) ทำให้เกิด “ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้” เมื่ออากาศชื้นปะทะเข้ากับชายฝั่งและภูมิประเทศซึ่งเป็นภูเขา มันจะยกตัวอย่างรวดเร็วและควบแน่น ทำให้เกิดเมฆและพายุฝนฟ้าคะนอง

ปริมาณไอน้ำในอากาศและความชื้นสัมพัทธ์
          อุณหภูมิมีผลต่อปริมาณไอน้ำในอากาศ ฤดูร้อนมีปริมาณไอน้ำในอากาศมาก อากาศจึงมีความชื้นสัมพัทธ์สูง และมีอุณหภูมิของจุดน้ำค้างสูงกว่าด้วย ฤดูหนาวมีปริมาณไอน้ำในอากาศน้อย อากาศมีความชื้นสัมพันธ์ต่ำ และมีอุณหภูมิของจุดน้ำค้างต่ำ อากาศจึงแห้ง

ปริมาณเมฆ และหยาดน้ำฟ้า
          เมฆและหยาดน้ำฟ้าเกิดขึ้นจากการควบแน่นของอากาศยกตัว ดังนั้นการเคลื่อนตัวของแนว ITCZ แนวปะทะอากาศขั้วโลก ย่อมตามมาด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาณเมฆและหยาดน้ำฟ้า ในแต่ละภูมิภาค

ภาพที่ 8 หมอกแดด ซึ่งเกิดจากละอองอากาศ (ใต้ฐานเมฆคิวมูลัส)

ละอองอากาศ
          ในเขตความกดอากาศต่ำ อากาศร้อนยกตัวขึ้นทำให้มีปริมาณอนุภาคขนาดเล็ก เช่น ฝุ่นละออง เขม่าควัน จากพื้นดินขึ้นไปแขวนลอยในอากาศ ซึ่งเรียกโดยรวมว่า “ละอองอากาศ” (Aerosols) หากอากาศมีละอองอากาศจำนวนมากก็จะเกิด “หมอกแดด” (Haze) หรือ ฟ้าหลัว ทำให้ทัศนวิสัยต่ำ แสงแดดกระทบพื้นดินได้น้อย หมอกแดดเป็นกลุ่มละอองอากาศ มิได้เกิดขึ้นจากการควบแน่นของไอน้ำในอากาศดังเช่น เมฆ และหมอก ในทางตรงข้ามในเขตอากาศสูง อากาศเย็นจะจมตัวลง ทำให้ละอองอากาศไม่สามารถลอยขึ้นได้ ท้องฟ้าจึงโปร่งใส นอกจากนี้เราจะเห็นได้ว่า หลังจากฝนตกหนัก ท้องฟ้าจะโปร่งใส ทั้งนี้เนื่องจากน้ำฝนชะล้างละอองอากาศให้ตกลงสู่พื้น

ภาพที่ 9 กราฟแสดงปริมาณคาร์บอนได้ออกไซด์ในอากาศของแต่ละปี

องค์ประกอบของอากาศ
          บรรยากาศมีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงฤดูร้อนน้อยกว่าฤดู หนาว (เส้นกราฟขึ้น-ลง ในภาพที่ 9) ทั้งนี้เนื่องจากในฤดูร้อนพืชพรรณเจริญเติบโต จึงมีการสังเคราะห์แสง และตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาสร้างอาหาร เป็นจำนวนมาก ส่วนในฤดูหนาวต้นไม้ผลัดใบ เจริญเติบโตได้ช้ากว่า แต่การหายใจออกเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงเดิม ในทางกลับกัน ในช่วงฤดูร้อนจะมีปริมาณก๊าซโอโซนในอากาศมากกว่าฤดูหนาว ทั้งนี้เนื่องจากแสงแดดช่วยให้เร่งปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดก๊าซโอโซน

ภูมิอากาศ

 ลมฟ้าอากาศ (Weather) หมายถึง สภาพอากาศในแต่ละช่วงเวลา แต่ละสถานที่ ซึ่งแปรเปลี่ยนอยู่ตลอดเวลา

          ภูมิอากาศ (Climate) หมายถึง สรุปลักษณะสภาพลมฟ้าอากาศซึ่งหมุนเวียนไปตามฤดูกาลของแต่ละสถานที่

ภาพที่ 1 แกนของโลกเอียง 23.5° ทำให้เกิดเขตภูมิอากาศ

จาก ภาพที่ 1 แสดงถึง แกนของโลกเอียง 23.5° กับระนาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ในวันที่ 21 มิ.ย. โลกหันขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ บริเวณเหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไป จะได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ส่วนบริเวณใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมา จะเป็นกลางคืนตลอดเวลา ซีกโลกเหนือเป็นฤดูร้อน ขณะที่ซีกโลกใต้เป็นฤดูหนาว
          หกเดือนต่อมา ในวันที่ 21 ธ.ค. บริเวณใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมา จะได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ส่วนบริเวณเหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไป จะกลายเป็นกลางคืนตลอดเวลา ซีกโลกใต้เป็นฤดูร้อน ขณะที่ซีกโลกเหนือเป็นฤดูหนาว
          หากโลกเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์และมีพื้นผิวราบเรียบ ไม่มีภูเขาหุบเขา ไม่มีทะเลมหาสมุทร และมีองค์ประกอบของพื้นผิวเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่มีแม้กระทั่งใบไม้ใบหญ้า เราสามารถแบ่งเขตภูมิอากาศในแต่ละซีกโลกออกเป็น 3 เขต ดังนี้
          เขตร้อนอยู่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคนเซอร์ กับเส้นทรอปิคออฟแคปริคอน (ละติจูด 23.5° ใต้) แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมชัน และมีโอกาสที่ดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือศีรษะได้ พื้นที่เขตนี้จึงรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้มากกว่าส่วนอื่น ๆ ของโลก
           เขตอบอุ่น อยู่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคนเซอร์ (ละติจูด 23.5° เหนือ) กับเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) และพื้นที่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคปริคอน (ละติจูด 23.5° ใต้) กับเส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมเฉียง แม้ว่าไม่มีโอกาสที่ดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือศีรษะ แต่ก็ยังได้รับแสงอาทิตย์ตลอดปี
           เขตหนาว อยู่เหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไป และใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมา แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมลาด มีโอกาสได้รับแสงอาทิตย์ในช่วงฤดูหนาวน้อยมาก

          แต่เนื่องจากโลกมิใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์ และมีพื้นผิวไม่ราบเรียบ มีทั้งที่ราบ ภูเขา หุบเขา ทะเล มหาสมุทร และถูกปกคลุมด้วยสิ่งปกคลุมและพืชพรรณต่างๆ กัน เราจึงแบ่งเขตภูมิอากาศโลก โดยพิจารณาปัจจัยที่ควบคุมสภาพภูมิอากาศ ดังนี้
          ความเข้มของแสงแดด ซึ่งแปรผันตามละติจูด แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวบริเวณศูนย์สูตรเป็นมุมชันกว่าบริเวณขั้วโลก ความเข้มของแสงจึงมากกว่า ประกอบกับแสงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศบริเวณศูนย์สูตร เป็นระยะทางสั้นกว่าผ่านชั้นบรรยากาศบริเวณขั้วโลก เพราะฉะนั้นยิ่งละติจูดสูงขึ้นไป ความเข้มของแสงแดดยิ่งน้อย อุณหภูมิยิ่งต่ำ
           การกระจายตัวของแผ่นดิน และมหาสมุทร พื้นดินและพื้นน้ำมีความสามารถดูดกลืนและคายความร้อนไม่เท่ากัน จึงมีผลต่อความกดอากาศ ตลอดจนทิศทางและความเร็วลม
ท กระแสน้ำในมหาสมุทร กระแสน้ำมีความสัมพันธ์กับกระแสลมผิวพื้น อุณหภูมิของน้ำทะเลมีผลต่ออุณหภูมิและความชื้นของอากาศ กระแสน้ำอุ่นและกระแสน้ำเย็นจึงมิอิทธิพลต่ออุณหภูมิของอากาศผิวพื้นโดยตรง
           กระแสลมจากมหาสมุทร ลมเป็นตัวถ่ายเทความร้อนของบรรยากาศ กระแสลมในมหาสมุทรสามารถหอบเอาไอน้ำจากมหาสมุทร มาทำความชุ่มชื่นให้กับตอนในของทวีป
           ตำแหน่งของหย่อมความกดอากาศต่ำและหย่อมความกดอากาศสูง เป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของอากาศทั้งแนวดิ่งและแนวตั้ง ความกดอากาศต่ำทำให้เกิดเมฆและหยาดน้ำฟ้า ความกดอากาศสูงทำให้ท้องฟ้าโปร่ง แรงเกรเดียนความกดอากาศซึ่งเกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศ ทำให้เกิด
กระแสลม
           เทือกเขา เป็นกำแพงขวางกั้นทิศทางลม เมื่อลมปะทะกับเทือกเขาจะเกิดการยกตัวของกลุ่มอากาศ และเกิดการควบแน่นเป็นเมฆและหยาดน้ำฟ้า ทำให้ด้านหน้าของเทือกเขามีความชุ่มชื้น อากาศแห้งจมลงด้านหลังเขา เกิดเป็นเขตเงาฝนที่แห้งแล้ง
           ระดับสูงของพื้นที่ ยิ่งสูงขึ้นอุณหภูมิยิ่งต่ำลง ณ ตำแหน่งละติจูดเดียวกัน พื้นที่สูงจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นที่ราบ

การจำแนก ภูมิอากาศโลก
          ในปี ค.ศ.1918 วลาดิเมียร์ เคิปเปน (Vladimir Kóppen) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอร์มัน ได้จำแนกภูมิอากาศโลกโดยใช้เกณฑ์อุณหภูมิเฉลี่ยรายเดือนและปริมาณหยาดน้ำฟ้า โดยใช้สัญลักษณ์เป็นตัวอักษรภาษาอังกฤษ ดังนี้
          A    ภูมิอากาศร้อนชื้นแถบศูนย์สูตร ทุกเดือนมีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่า 18°C ไม่มีฤดูหนาว
          B    ภูมิอากาศแห้ง อัตราการระเหยของน้ำมากกว่าหยาดน้ำฟ้าที่ตกลงมา
          C    ภูมิอากาศอบอุ่นชื้นแถบละติจูดกลาง ฤดูร้อนอากาศอบอุ่น ฤดูหนาวไม่หนาวมาก อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่หนาวที่สุดต่ำกว่า 18°C และสูงกว่า -3°C
          D    ภูมิอากาศชื้นภาคพื้นทวีป ฤดูร้อนอากาศเย็น ฤดูหนาวหนาวเย็น อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่อบอุ่นที่สุดไม่ต่ำกว่า 10°C อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่หนาวที่สุดต่ำกว่า -3°C
          E    ภูมิอากาศขั้วโลก อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่อบอุ่นที่สุดต่ำกว่า 10°C
          H    ภูมิอากาศแถบภูเขาสูง เป็นลักษณะภูมิอากาศหลายแบบรวมกัน ตามระดับสูงของภูเขา (กำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ในสมัยต่อมา)

ภูมิอากาศแถบร้อนชื้นแถบศูนย์สูตร (Tropical Moist Climates) : A
          เป็นบริเวณที่มีอากาศร้อนชื้น ทุกๆ เดือนมีอุณหภูมิเฉลี่ยไม่ต่ำกว่า 18°C และมีฝนตกมากกว่า 150 เซนติเมตร กลางวันมีอุณหภูมิเฉลี่ย 32°C กลางคืนมีอุณหภูมิเฉลี่ย 22°C กลางวันและกลางคืนมีอุณหภูมิไม่แตกต่างกันมาก เนื่องจากอยู่ในแนวปะทะอากาศเขตร้อน (ITCZ) จึงมีการก่อตัวของเมฆคิวมูลัส และเมฆคิวมูโลนิมบัส ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนองในช่วงบ่ายและเย็น สภาพอากาศจะสงบท้องฟ้าใสหลังจากที่ฝนตกลงมา เนื่องจากความชื้นสูงมีไอน้ำในอากาศจำนวนมาก จึงมักมีการควบแน่นเกิดน้ำค้างและหมอกปกคลุมพื้นดินเวลากลางคืน มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ย 2,500 มิลลิเมตรต่อปี

ภาพที่ 2 ภูมิอากาศร้อนชื้นแถบศูนย์สูตร

          พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง ละติจูดที่ 25° เหนือ - 25° ใต้ ได้แก่ ลุ่มน้ำอเมซอนในประเทศบราซิล ลุ่มน้ำคองโกในตอนกลางของทวีปแอฟริกา หมู่เกาะในประเทศอินโดนีเซีย เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ รวมทั้งประเทศไทย พื้นที่บางส่วนปกคลุมด้วยป่าฝนเขตร้อน (Tropical rain forest) มีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ป่าฝนเขตร้อนมีพื้นที่เพียง 7% ของโลก แต่มีสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตมากกว่าครึ่งหนึ่งของโลก

ภูมิอากาศแห้ง (Dry Climates) : B
          เป็นบริเวณที่อากาศแห้ง ปริมาณการระเหยของน้ำมากกว่าปริมาณหยาดน้ำฟ้าที่ตกลงมา ทำให้ท้องฟ้าโปร่ง แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวมีความเข้มแสงมากกว่า 90% กลางวันมีอุณหภูมิสูงกว่า 38°C (50° ในช่วงฤดูร้อน) กลางคืนอาจจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (-15°C ในช่วงฤดูหนาว) กลางวันและกลางคืนมีอุณหภูมิต่างกันมาก ปริมาณน้ำฝนในรอบปีเพียงประมาณ 5 เซนติเมตร บางปีอาจไม่มีฝนตกเลย

ภาพที่ 3 ภูมิอากาศแห้ง

พื้นที่ในเขตนี้กินอาณาบริเวณ ถึง 30% ของพื้นทวีปทั้งหมดของโลก อยู่ระหว่างละติจูดที่ 20° - 30° เหนือและใต้ โดยมากจะเป็นทะเลทรายบนที่ราบซึ่งห้อมล้อมด้วยเทือกเขา ได้แก่ ทะเลทรายซาฮาร่าในทวีปแอฟริกาตอนเหนือ ทะเลทรายโกบีในประเทศจีน มีความแห้งแล้งเนื่องจากอยู่ในบริเวณแถบความกดอากาศสูงกึ่งศูนย์สูตร ซึ่งเกิดจากมวลอากาศแห้งปะทะกันแล้วจมตัวลง

ภูมิอากาศอบอุ่นชื้นแถบละติจูดกลาง (Moist subtropical mid-lattitude climate) : C
          เป็นบริเวณที่ฤดูร้อนและฤดูหนาวมีอุณหภูมิไม่แตกต่างกันมาก เพราะว่ามีอากาศชื้นตลอดทั้งปีเนื่องจากพื้นที่ส่วนใหญ่อยู่ใกล้ทะเลและ มหาสมุทร อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่หนาวที่สุดต่ำกว่า 18°C และสูงกว่า -3°C แบ่งย่อยออกเป็น

ภาพที่ 4 ภูมิอากาศแถบละติจูดกลาง

           ภูมิอากาศแถบเมดิเตอร์เรเนียน (Mediterranean climates) พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่รอบชายฝั่งทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ทางตอนใต้ของทวีปยุโรป และตอนเหนือของทวีปยุโรป เป็นเขตที่มีฝนตกน้อย พืชพรรณเป็นพุ่มเตี้ย มักเกิดไฟป่าในช่วงฤดูร้อน และมีฝนตกในช่วงฤดูหนาว
           ภูมิอากาศแถบอบอุ่น (Temperate climates) พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่ระหว่างละติจูดที่ 25° - 40° เหนือ ได้แก่ ทวีปยุโรปตอนกลาง และซีกตะวันออกของประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศจีน เป็นบริเวณที่ฤดูกาลทั้งสี่มีความแตกต่างอย่างเด่นชัด ปริมาณน้ำฝนในรอบปีประมาณ 500 - 1,500 มิลลิเมตร

ภูมิอากาศชื้นภาคพื้นทวีป (Humid continental climates) : D
          ลมเวสเทอลีส์พัดมาจากมหาสมุทรทางด้านตะวันตก นำความชื้นเข้ามาสู่ภาคพื้นทวีปซึ่งอยู่ตอนใน เนื่องจากอยู่ในเขตละติจูดสูง อากาศจึงหนาวเย็นในช่วงฤดูร้อน (อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่อบอุ่นที่สุดไม่ต่ำกว่า 10°C) และมีสภาพอากาศรุนแรงในช่วงฤดูหนาว อากาศหยาวเย็นปกคลุมนานถึง 9 เดือน (อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่หนาวที่สุดต่ำกว่า -3°C) ซึ่งทำให้น้ำแข็งจับตัวภายในดิน ทำให้ต้นไม้เจริญเติบโตได้ช้า

ภาพที่ 5 ภูมิอากาศชื้นภาคพื้นทวีป

          พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่ในอยู่ ระหว่างละติจูดที่ 40° - 60° เหนือ ของทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป และเอเชีย ในแถบความกดอากาศต่ำกึ่งขั้วโลก แนวปะทะอากาศขั้วโลกทำให้เกิดการยกตัว ทำให้เกิดการควบแน่นของหยาดน้ำฟ้าช่วยให้พื้นดินมีความชื้น (หมายเหตุ: ภูมิอากาศชื้นภาคพื้นทวีปไม่มีในเขตซีกโลกใต้ เนื่องจากพื้นที่ส่วนใหญ่ของละติจูดนี้ในซีกโลกใต้ ส่วนใหญ่เป็นมหาสมุทร ไม่มีพื้นทวีปขนาดใหญ่)

ภูมิอากาศขั้วโลก (Polar Climates) : E
          มีอากาศแห้ง ลมแรง และหนาวเย็นตลอดทั้งปี ฤดูร้อนมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำแข็งเพียงแค่ 2-4 เดือน (ต่ำกว่า 10°C) มีฤดูหนาวที่ยาวนาน และมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่เหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (66.5°เหนือ) ขึ้นไป และใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (66.5°ใต้) ลงมา บริเวณใกล้กับขั้วโลกเช่น           เกาะกรีนแลนด์และทวีปแอนตาร์กติกมีแผ่นน้ำแข็งถาวรหนาหลายร้อย เมตรปกคลุม พื้นมหาสมุทรเต็มไปด้วยภูเขาน้ำแข็ง พื้นทวีปในส่วนที่ห่างไกลจากขั้วโลก น้ำในดินแข็งตัวอย่างถาวร พืชส่วนใหญ่ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ มีแต่หญ้าและป่าสน

ภาพที่ 6 ภูมิอากาศขั้วโลก

ภูมิอากาศแถบภูเขาสูง (Highland Climates) : H
          เป็นลักษณะภูมิอากาศหลายแบบรวมกันขึ้นอยู่กับระดับสูงของพื้นที่ บนยอดเขาสูงมีความหนาวเย็นคล้ายคลึงกับภูมิอากาศขั้วโลก หากแต่มีความชื้นสูงซึ่งเกิดจากอากาศยกตัวและควบแน่น สภาพลมฟ้าอากาศเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ภูมิอากาศแบบนี้ปกคลุมพื้นที่เล็กๆ ตามเทือกเขาสูงของโลก เช่น เทือกเขาหิมาลัยในทวีปเอเชีย เทือกเขาเซียร์ราเนวาดา
          ในทวีปอเมริกาเหนือ และเทือกเขาแอนดิสในทวีปอเมริกาใต้ ชนิดของพืชพรรณตามไหล่เขา เปลี่ยนไปตามสภาพภูมิอากาศซึ่งแตกต่างกันทุกๆ ระยะสูงที่เพิ่มขึ้น 300 เมตร เช่น บริเวณตีนเขาอาจเป็นไม้ผลัดใบ สูงขึ้นมาเป็นป่าสน และไม้แคระ ยอดเขาปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง

ภาพที่ 7 ภูมิอากาศแถบภูเขาสูง

แฮดลีย์เซลล์ มีภูมิอากาศแบบใด

Hadley Cell เกิดขึ้นจากอะไร

การหมุนเวียนของอากาศ มีอะไรบ้าง

เซลล์การหมุนเวียนบรรยากาศแบบโพลาร์เซลล์ (แถบขั้วโลก) เกิดขึ้นระหว่างละติจูดใด