Monsun to sezonowa zmiana kierunku przeważającego wiatru. Ta zmiana wiatru zazwyczaj przynosi wyraźne zmiany w lokalnej pogodzie. Monsuny są często związane z porami deszczowymi w tropikach (obszary Ziemi w obrębie 23,5 stopnia szerokości geograficznej od równika) i subtropikach (obszary między 23,5 a około 35 stopniem szerokości geograficznej, zarówno na północy, jak i na południu). Na tych obszarach życie jest krytycznie uzależnione od deszczów monsunowych. Słaba pora deszczowa monsunów może powodować suszę, nieurodzaj i trudności dla ludzi i dzikich zwierząt. Jednak obfite deszcze monsunowe spowodowały ogromne powodzie, które zabiły tysiące ludzi.
Wiele części świata doświadcza monsunów w pewnym stopniu. Prawdopodobnie najbardziej znane są monsuny azjatyckie, które dotykają Indie, Chiny, Japonię i Azję Południowo-Wschodnią. Monsuny mają również wpływ na część środkowej Afryki, gdzie ich deszcz jest kluczowy dla podtrzymania życia w obszarze na południe od pustyni Sahara. Mniejsze cyrkulacje monsunowe oddziałują na część południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych. Te letnie okresy deszczowe przynoszą bardzo potrzebny deszcz na suche płaskowyże Arizony i Nowego Meksyku.
Ogólna cyrkulacja monsunowa
Monsuny, jak większość innych wiatrów, powstają w odpowiedzi na ogrzewanie atmosfery przez Słońce. W najprostszej formie, monsuny są powodowane przez różnice temperatur pomiędzy oceanami i kontynentami. Najbardziej prawdopodobne jest, że powstaną tam, gdzie duży kontynentalny masyw lądowy spotyka się z dużym basenem oceanicznym. Wczesnym latem lądy nagrzewają się szybciej niż wody oceanu. Stosunkowo ciepła powierzchnia lądu ogrzewa wtedy powietrze nad nią, powodując jego konwekcję, czyli unoszenie się. Konwekcja ciepłego powietrza powoduje powstanie obszaru niskiego ciśnienia w pobliżu powierzchni lądu. Tymczasem powietrze nad chłodniejszymi wodami oceanu jest wilgotne, bardziej gęste i znajduje się pod wyższym ciśnieniem.
Atmosfera zawsze stara się utrzymać równowagę poprzez ruch powietrza do obszarów niskiego ciśnienia z otaczających je obszarów wysokiego ciśnienia. Ten ruch jest znany jako wiatr. Tak więc w lecie powietrze oceaniczne płynie w kierunku niskiego ciśnienia nad lądem. Ten przepływ jest nieustannie zasilany przez chłodniejsze powietrze oceaniczne opadające z wyższych poziomów atmosfery. W górnych warstwach atmosfery, wznoszące się powietrze kontynentalne (lądowe) jest wyciągane na zewnątrz nad oceany, aby zastąpić opadające powietrze oceaniczne, kończąc w ten sposób cykl. W ten sposób tworzy się duża pionowa komórka cyrkulacyjna, napędzana przez ogrzewanie słoneczne. Na powierzchni, rezultatem jest stały wiatr płynący od morza do lądu.
Słowa, które warto znać
Komórka cyrkulacyjna: Okrężna ścieżka powietrza, w której ciepłe powietrze unosi się z powierzchni, przemieszcza się do chłodniejszych obszarów, opada z powrotem na powierzchnię, a następnie przemieszcza się z powrotem w pobliże miejsca, w którym się zaczęło. Cyrkulacja powietrza wywołuje stałe wiatry na powierzchni i w górze.
Konwekcja: Unoszenie się ciepłego powietrza z powierzchni Ziemi.
Jet stream: Wiatry o dużej prędkości, które krążą wokół Ziemi na wysokości od 7 do 12 mil (12 do 20 kilometrów) i wpływają na wzorce pogodowe na powierzchni.
Subtropik: Regiony pomiędzy 23,5 a około 35 stopniem szerokości geograficznej, zarówno na półkuli północnej, jak i południowej, które otaczają tropiki.
Tropiki: Regiony powierzchni Ziemi leżące w obrębie 23,5 stopnia szerokości geograficznej od równika.
Wilgotne powietrze oceaniczne, napływając na brzeg, jest wciągane do góry jako część konwekcyjnej połowy komórki cyrkulacyjnej. Wznoszące się powietrze ochładza się i wkrótce nie może już zawierać wilgoci. Ostatecznie tworzą się chmury deszczowe. Chmury deszczowe są szczególnie prawdopodobne, gdy obszary kontynentalne mają wyższe wzniesienia (góry, płaskowyże itp.), ponieważ wilgotne powietrze oceaniczne jest wypychane w górę ponad te bariery, powodując rozległe tworzenie się chmur i ulewne deszcze. To jest powód, dla którego monsun letni tworzy porę deszczową w wielu obszarach tropikalnych.
Późną jesienią i wczesną zimą sytuacja jest odwrotna. Powierzchnie lądowe szybko się ochładzają w odpowiedzi na chłodniejszą pogodę, ale ta sama właściwość wody, która sprawia, że wolno absorbuje ona ciepło, powoduje również, że wolno się ochładza. W rezultacie kontynenty są zwykle zimą chłodniejsze niż otaczające je oceany. Powoduje to powstanie nowej cyrkulacji w odwrotnym kierunku: powietrze nad morzem, teraz cieplejsze od tego nad lądem, unosi się i jest zastępowane przez wiatry spływające z kontynentu. Wiatry kontynentalne są zasilane przez chłodniejsze powietrze opadające z góry. Na wyższych poziomach atmosfery, wznoszące się powietrze oceaniczne przemieszcza się nad ląd zastępując opadające powietrze kontynentalne. Grzęznące powietrze (wysokie ciśnienie) zapobiega rozwojowi chmur i opadów, więc podczas monsunu zimowego obszary kontynentalne są zazwyczaj bardzo suche. Ta zimowa cyrkulacja powoduje dominujący wiatr od lądu do morza, aż do załamania się wraz z nadejściem wiosny.
Monsun indyjski
Najbardziej dramatyczny monsun na świecie występuje w Indiach. Podczas wczesnych miesięcy letnich, zwiększone ogrzewanie słoneczne zaczyna ogrzewać subkontynent indyjski, co ma tendencję do tworzenia komórki cyrkulacji monsunowej między południową Azją a Oceanem Indyjskim. Jednak rozwój monsunu letniego jest opóźniony przez podzwrotnikowy prąd strumieniowy.
Jet streams są wielkie rzeki powietrza, które pierścień Ziemi na poziomach w atmosferze od 7 do 8 mil (11 do 13 kilometrów) nad powierzchnią. Podzwrotnikowy prąd strumieniowy jest stałym elementem, płynącym z zachodu na wschód. Migruje w ciągu roku w odpowiedzi na pory roku, przesuwając się na północ w kierunku wyższych szerokości geograficznych latem i na południe zimą.
W miarę upływu lata dżety podzwrotnikowe przesuwają się na północ. Niezwykle wysokie Himalaje stanowią przeszkodę dla dżetu; musi on „przeskoczyć” góry i zreformować się nad środkową Azją. Kiedy w końcu to się udaje, rozwija się letnia komórka monsunowa. Przejście to może być bardzo szybkie: monsun indyjski ma reputację nagłego pojawiania się, gdy tylko podzwrotnikowy prąd strumieniowy zniknie z drogi. Ponieważ powietrze jest zmuszone do unoszenia się nad przedgórzem Himalajów, powoduje ciągłe, ulewne deszcze, często powodujące niszczycielskie powodzie. Miasto Cherrapunji w Indiach, położone na zboczach Himalajów, otrzymuje rocznie ponad 11 metrów opadów, co czyni je jednym z najbardziej wilgotnych miejsc na Ziemi.
Gdy monsun zawodzi
Ważność monsunów jest pokazana przez doświadczenia Sahelu, pasma ziemi na południowym skraju afrykańskiej pustyni Sahara. Deszcze sezonowych monsunów zwykle przekształcają ten jałowy (suchy) obszar w pastwiska nadające się do wypasu zwierząt. Wilgotniejsze południowe tereny Sahelu mogą być wykorzystywane do uprawy roli, a wielu mieszkańców migrowało na te tereny w latach silnych monsunów. Jednak począwszy od końca lat 60. XX w., coroczne monsuny zaczęły zawodzić. Pastwiska w północnej części Sahelu wyschły, zmuszając wędrownych pasterzy i ich zwierzęta do udania się na południe w poszukiwaniu pastwisk i wody. Deszcze monsunowe powróciły dopiero w 1974 roku. W ciągu sześciu lat, które upłynęły od tego czasu, na tym obszarze panował wyniszczający głód i śmierć ludzi i zwierząt.