ลม คือ กระแสอากาศที่เคลื่อนที่ในแนวนอน ส่วนกระแสอากาศคือ อากาศที่เคลื่อนที่ในแนวตั้ง การเรียกชื่อลมนั้นเรียกตามทิศทางที่ลมนั้นๆ พัดมา เช่น ลมที่พัดมาจากทิศเหนือเรียกว่า ลมเหนือ และลมที่พัดมาจากทิศใต้เรียกว่า ลมใต้ เป็นต้น ในละติจูดต่ำไม่สามารถจะคำนวณหาความเร็วลม แต่ในละติจูดสูงสามารถคำนวณหาความเร็วลมได้

การวัดลมมีวิธีการวัด 2 วิธี คือ วัดทิศลม และวัดความเร็วลม

1. ทิศลม อาจเรียกชื่อตามทิศต่างๆ ของเข็มทิศ หรือเรียกเป็นองศาจากทิศจริง ปัจจุบันการวัด ทิศลมนิยมวัดทิศลมตามเข็มทิศ และวัดเป็นองศา ถ้าวัดทิศลมด้วยเข็มทิศ เข็มทิศจะถูกแบ่งออกเป็น ทิศใหญ่ๆ 4 ทิศ คือ ทิศเหนือ ทิศใต้ ทิศตะวันออก ซึ่งทิศทั้ง 4 ทิศ เมื่อแบ่งย่อยอีกจะเป็น 8 ทิศ โดยจะเพิ่มทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ทิศตะวันตกเฉียงเหนือ และทิศตะวันออกเฉียงใต้ นอกจากนี้ยังสามารถแบ่งจาก 8 ทิศ ให้ย่อยเป็น 16 ทิศ หรือ 32 ทิศ ได้อีก แต่การรายงานทิศนั้น มักนิยมรายงานจำนวนทิศเพียง 8 หรือ 16 ทิศ เท่านั้น ส่วนการวัดทิศลมที่เป็นองศาบอกมุมของลมจากทิศจริง ในลักษณะที่เวียนไปตามเข็มนาฬิกา ใช้สเกลจาก 0 องศา ไปจนถึง 360 องศา เช่น ลมทิศ 0 องศา หรือ 360 องศา เป็นทิศตะวันออก , ลมทิศ 45 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงเหนือ, ลมทิศ 90 องศา เป็นทิศตะวันออก, ลมทิศ 135 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงใต้, ลมทิศ 180 องศา เป็นทิศใต้, ลมทิศ 225 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงใต้, ลมทิศ 270 องศา เป็นทิศตะวันตก และลมทิศ 315 องศา เป็นทิศตะวันตกเฉียงเหนือ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 ทิศลมเรียกเป็นองศาจากทิศจริง

2. ความเร็วลมคือ การเคลื่อนที่ของอากาศที่ทำให้เกิดแรง หรือความกดที่ผ่านจุดที่กำหนดให้บนพื้นผิวโลก และแรงหรือความกดเป็นสัดส่วนกับกำลัง 2 ของความเร็วลม อธิบายดังในรูปของสมการ

P = kv²

P = ความกดที่เกิดจากการกระทำของลม

V = ความเร็วลม

K = ค่าคงที่ของหน่วยที่ใช้

ถ้าความกดอากาศมีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางฟุต ความเร็วลมเป็นนอต (1 นอต หมายถึง 1 ไมล์ทะเล ( 6,080.20 ฟุต) ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นหน่วยมาตรฐานความเร็วลมที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา) สมการจะเป็น P = 0.0053 V² โดยประมาณสำหรับผิวพื้นที่ราบเรียบ แต่ถ้าความเร็วลมมีหน่วยเป็นไมล์ต่อชั่วโมง ค่า P ที่ได้จะเปลี่ยนไปเป็น P = 0.004 V² ด้วยเหตุนี้แรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการกระทำของลม ทำให้สามารถหาความเร็วลมได้ โดยที่ไม่ต้องอาศัยเครื่องมือใดๆ แต่จะสังเกตได้จากปรากฏการณ์ของวัตถุที่อยู่รอบๆ ดังนั้น เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าวจึงได้มีการกำหนดมาตราความเร็วลมขึ้น เรียกว่ามาตราโบฟอร์ด (Beaufort Scale) พลเรือเอก เซอร์ฟรานวิส โบฟอร์ต (Admiral Sir Francis Beaufort) ชาวอังกฤษ เป็นผู้คิดขึ้นใช้ในปี พ.ศ. 2548 สำหรับตรวจลมในทะเล ต่อมาได้ถูกดัดแปลงนำมาใช้ทั้งบนบกและในทะเล มาตราโบฟอร์ด จะใช้เปรียบเทียบกับสิ่งที่กีดขวางไม่ว่าบนบกและในทะเล โดยสิ่งทีกีดขวางต่างๆ ได้แก่ ใบไม้ กิ่งไม้ สายโทรเลข สายโทรศัพท์ ธง สิ่งปรักหักพังต่างๆ และคลื่นในทะเล เกณฑ์ที่ใช้กำหนดความเร็วลม ได้มาจากการสังเกตกำลังลมเหนือพื้นดินและในทะเล มาตราโบฟอร์ด เริ่มต้นจากมาตราที่ 0 ไปจนถึงมาตราที่ 17 ความเร็วลมจะเพิ่มขึ้นคือ ที่มาตรา 0 จะเป็นเขตลมสงบ ไปจนถึงมาตราที่ 17 ลมมีกำลังแรงจัดกลายเป็นพายุเฮอร์ริเคน ปัจจุบันมาตราโบฟอร์ดถูกนำมาใช้น้อยลง โดยเฉพาะสถานีบนบก ตารางที่ 1 เป็นตารางเทียบความเร็วลม และชนิดลมของมาตราโบฟอร์ด ส่วนตารางที่ 2 เป็นตารางเทียบความเร็วลมของมาตราโบฟอร์ดกับปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นดิน และตารางที 3 เป็นตารางเทียบความเร็วลมของมาตราโบอฟร์ดกับปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นน้ำ

ที่มา : Don (1975, p.196)

ที่มา : Don (1975, p. 197)

ที่มา : Don (1975, p. 198)

เครื่องวัดลม

1. เครื่องวัดทิศลม เรียกว่า วินด์เวน (Wind Vane) ส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นลูกศรยาว ซึ่งมีความยาวเป็นแผ่น ทางตั้งเห็นตัวบังคับให้ปลายศรลมชี้ในทิศทางที่ลมพัดเข้ามา โดยมีแกนของศรลมหมุนไปโดยรอบ และต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า อ่านทิศทางลมตามที่ปลายศรลมชี้ไปที่หน้าปัดของเครื่อง (รูปที่ 2)

2. เครื่องวัดความเร็วลม เรียกว่าอะนิโมมิเตอร์ (Anemometer) ซึ่งอะนิโมมิเตอร์แบบเก่าแก่ที่สุดคือแบบแผ่นกระดก (Pressure Plate Anemometer) ประดิษฐ์โดย โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hook) เมื่อปี พ.ศ. 2210 ประกอบด้วยแผ่นโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแขวนติดอยู่กับแกน และแกนนี้ติดอยู่กับเสาในแนวตั้ง แผ่นโลหะนี้หมุนรอบแกนได้อย่างอิสระ และตั้งฉากกับทิศทางลมเสมอ เมื่อมีลมพัดปะทะกับแผ่นโลหะ ปลายด้านหนึ่งของแผ่นโลหะจะกระดกขึ้น มุมที่แผ่นโลหะทำกับแนวตั้งนั้น จะขึ้นอยู่กับความแรงของลม ถ้าลมนั้นแรงมากมุมที่ทำจะใหญ่ขึ้น ความเร็วลมอ่านได้จากสเกลที่ทำไว้บนโลหะโค้งที่ติดอยู่กับแขนของแผ่นโลหะ ปัจจุบันแบบที่นิยมใช้กันมากที่สุด คือ แบบลูกถ้วย (Cup Anemometer) ประกอบด้วยลูกถ้วยรูปครึ่งทรงกลม 3 หรือ 4 ใบ ติดอยู่กับเพลาในแนวตั้ง ความกดที่แตกต่างกันจากด้านหนึ่งของลูกถ้วยใบหนึ่ง ไปยังลูกถ้วยอีกใบหนึ่ง เป็นเหตุให้ลูกถ้วนหมุนรอบๆ เพลา (รูปที่ 3) อัตราที่ลูกถ้วยหมุนจะเป็นสัดส่วนตรงต่อความเร็วลม การหมุนของลูกถ้วยปกติจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นความเร็วลมผ่านระบบเกียร์ และสามารถอ่านความเร็วลมได้จากหน้าปัด หรือส่งไปยังเครื่องบันทึกเวลา

ส่วนเครื่องวัดที่วัดได้ทั้งความเร็วลม และทิศทางลม เรียกว่า แอโรเวน (Aerovane) โดยรวมอะนิโมมิเตอร์และวินต์เวนเข้าด้วยกัน เครื่องมือนี้ใช้ใบมีดที่เป็นใบจักร 3 ใบ วัดความเร็วลม ใบจักรหมุนเป็นอัตราส่วนต่อความเร็วลม จากรูปร่างของเครื่องที่เพียว และมีปีกอยู่ในแนวตั้งช่วยให้ใบมีดหันเข้าหาลม (รูปที่ 4) วินต์เวนจะทำหน้าที่ 2 อย่าง คือ บอกทิศทางลม และช่วยให้แกนของใบจักรชี้เข้าหาทิศทางลม ทั้งอะนิโมมิเตอร์และวินต์เวน เชื่อมต่อเข้ากับเครื่องมือที่ทำการบันทึก

รูปที่ 4 แอโรเวน

เครื่องวัดลมที่กล่าวมานี้เป็นการวัดลมที่พื้นดิน และบอกทิศทาง หรือความเร็วลมในตำแหน่งคงที่โดยเฉพาะสิ่งกีดขวางอื่นๆ ก็มีอิทธิพลต่อลม เช่น อาคารต้นไม้ และอื่นๆ ความเร็วลมจะเพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ดังนั้น เครื่องมือที่ใช้วัดลมควรตั้งอยู่ในที่โล่งที่อากาศถ่ายเทได้สะดวก และควรอยู่สูงกว่าหลังอาคาร แต่ในทางปฏิบัติอะนิโมมิเตอร์จะถูกวางไว้ในระดับความสูงต่างๆ ไม่แน่นอน ทำให้การวัดลมมีความผิดพลาดอยู่เสมอ

1. ลมยีโอสโทรฟิก (Geostrophic Wind) เป็นลมที่เกิดจากแรง 2 แรง ที่มากระทำต่อกัน คือ แรงความชันความกดอากาศกับแรงคอริออสิล เนื่องจากการหมุนของโลก แรงทั้ง 2 จะพัดอยู่ในทิศทางตรงข้ามกันและมีความสมดุลกัน ลมนี้พัดขนานกับไอโซบาร์ที่เป็นเส้นตรงและขนานกัน ซีกโลกเหนือ ความกดอากาศต่ำจะอยู่ทางซ้ายของลม ส่วนในซีกโลกใต้ความกดอากาศต่ำ จะอยู่ทางขวาของลม (รูปที่ 5) แรงความชันความกดอากาศที่จะไม่เกี่ยวข้องกับความเร็วลม แต่แรงคอริออลิสเป็นปฏิภาค

รูปที่ 5 ลมยีโอสโทรฟิกพัดขนานกับไอโซบาร์ ในซีกโลกเหนือความกดอากาศต่ำจะอยู่ทางซ้ายของลมส่วนในซีกโลกใต้ความกดอากาศต่ำจะอยู่ทางขวาของลมกับความเร็วลม และตั้งฉากกับความเร็วลม

ลมนี้เป็นลมลักษณะชั้นบนอยู่สูงจากพื้นดินตั้งแต่ 1 กิโลเมตร ขึ้นไปเป็นระยะที่ไม่มีแรงฝืด พ้นจากอิทธิพลของสิ่งกีดขวางธรรมชาติบนพื้นโลก และจะเกิดที่ละติจูดประมาณ 10 หรือ 15 เหนือศูนย์สูตร เพราะที่ละติจูดต่ำแรงคอริออลิสจะมีค่าน้อย ยิ่งบริเวณศูนย์สูตรแรงนี้จะมีค่าเป็นศูนย์ รูปที่ 6.6 แสดงทิศทางของลมยีโอสโทรฟิกในซีกโลกเหนือที่ไม่มีแรงฝืด ในระดับความสูงจากพื้นดิน 3 กิโลเมตร อากาศเคลื่อนที่จากความกดอากาศสูงไปยังความกดอากาศต่ำ ก่อนที่ลมจะเคลื่อนที่ แรงคอริออลิสมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อความแตกต่างของความกดอากาศเกิดขึ้น อากาศจะเคลื่อนที่เริ่มจากตำแหน่งที่ 1 เคลื่อนด้วยความเร็วลมข้ามไอโซบาร์ ซึ่งในขณะที่อากาศเคลื่อนที่จากตำแหน่งที่ 1 ถึงตำแหน่งที่ 7 แรงเฉจะค่อยๆ เบนเฉไปทางขวาและความสมดุลของลมจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่ 7

รูปที่ 6 ทิศทางของลมยีโอสโทรฟิก ในซีกโลกเหนือที่ไม่มีแรงฝืดในระดับความสูงจากพื้นดิน 3 กิโลเมตร

= แรงความชันความกดอากาศในแนวนอน

C = แรงคอริออลิส

V = ลมยีโอสโทรฟิก

2. ลมเกรเดียนด์ (Gradient Wind) เป็นลมที่เกิดจาแรง 3 แรง กระทำต่อกัน และมีความสมดุลกันคือ แรงความชันความกดอกาาศในแนวนอน และแรงคอริออสิส (ทั้ง 2 แรงทำให้เกิดลม ยีโอสโทรฟิก) แต่มีแรงที่กระทำเพิ่มขึ้นอีกแรงหนึ่ง คือแรงหนีศูนย์กลาง (centrifugal Force) ซึ่งเป็นแรงที่ออกจากศูนย์กลางลมนี้ไอโซบาร์จะมีลักษณะเป็นแนวโค้ง และจะพัดขนานกับความโค้งตามไอโซบาร์ รูปที่ 7 แสดงความสมดุลของแรง 3 แรง รอบๆ บริเวณความกดอากาศต่ำ และความกดอากาศสูงในซีกโลกเหนือ

แรงความชันความกดอากาศในแนวนอน = Ph

แรงคอริออลิส = C

แรงหนีศูนย์กลาง = CF

ทิศทางลม = W

เพื่อเกิดความสมดุลของแรงเหล่านี้บนแผ่นภาพต้องจำไว้ว่า แรงคอริออลิส จะอยู่ทางขวาของทิศทางลม ลมนี้จะพัดขนานกับการหมุนเวียนของศูนย์กลางความกดอากาศต่ำในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ

รูปที่ 7 (ข) ระบบความกดอากาศสูง แรงความชันความกดอากาศในแนวนอนจะออกจากศูนย์กลางความกดอากาศสูง และแรงหนีศูนย์กลางจะออกจากศูนย์กลางความกดอากาศสูงเช่นเดียวกัน ส่วนแรงคอริออลิสจะเข้าหาศูนย์กลางความกดอากาศสูง ทำให้เกิดความสมดุล ดังนี้

Ph + CF = C

แรงคอริออลิสจะอยู่ทางขวาของทิศทางลม ลมนี้จะพัดพาขนานกับการหมุนเวียนของความกดอากาศสูงในทิศทางตรงตามเข็มนาฬิกา ส่วนในซีกโลกใต้จะกลับตรงกันข้าม คือเมื่อแรงความชันความกดอากาศในแนวนอนเคลื่อนที่ แรงคอริออลิสจะเริ่มเฉไปทางซ้าย ลมจะพัดในทิศทางตามเข็มนาฬิกาบริเวณความกดอากาศต่ำ และพัดทวนเข็มนาฬิกาบริเวณความกดอากาศสูง

ลมผิวพื้น (Surface Winds) คือ ลมที่พัดจากบริเวณผิวพื้นไปยังความสูงประมาณ 1 กิโลเมตรเหนือพื้นดิน ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการคลุกเคล้าของอากาศ และมีแรงฝืดอันเกิดจากการปะทะกับสิ่งกีดขวางร่วมกระทำด้วย ในระดับต่ำแรงความชันความกดอากาศในแนวนอนจะไม่สมดุลกับ แรงคอริออลิส แรงฝืดทำให้ความเร็วลมลดลง มีผลให้แรงคอริออลิสลดลงไปด้วย ลมผิวพื้นจะไม่พัดขนานกับไอโซบาร์ แต่พัดข้ามไอโซบาร์จากความกดอากาศสูงไปยังความกดอากาศต่ำ และทำมุมกับไอโซบาร์ (รูปที่ 8) การทำมุมนั้นขึ้นอยู่กับความหยาบของผิวพื้น ถ้าเป็นทะเลที่ราบเรียบจะทำมุม 10 ถึง 20 แต่พื้นดินทำมุม 20 ถึง 40 ส่วนบริเวณที่เป็นป่าไม้หนาทึม อาจทำมุมถึง 90 มุมที่ทำกับไอโซบาร์อยู่ในระดับความสูง 10 เมตร เหนือผิวพื้น ที่ระดับความสูงมากกว่า 10 เมตร ขึ้นไป แรงฝืดลดลง แต่ความเร็วลมจะเพิ่มขึ้น มุมที่ทำกับไอโซบาร์จะเล็กลง ส่วนที่ระดับความสูงใกล้ 1 กิโลเมตร เกือบไม่มีแรงฝืด ดังนั้นลมจึงพัดขนานกับไอโซบาร์

การตรวจลมชั้นบน

การตรวจลมชั้นบน วิธีง่ายๆ ใช้ ไพลอตแบลลูน (Pilot Balloon) ในการหยั่งอากาศ เป็นแบลลูนขนาดย่อม อัดด้วยก๊าซไฮโดรเจนหรือก๊าซฮีเลี่ยม แล้วปล่อยแบลลูนให้ลอยขึ้นจากพื้นดิน แบลลูนทีลอยขึ้นไปในอากาศลอยด้วยอัตราความเร็วที่กำหนดไว้ หลังจากปล่อยแบลลูนไปแล้ว ใช้กล้องส่อง ทางไกลขนาดเล็ก เรียกว่ากล้องทีโอโดไลด์ (Theodorite) ส่งดูแบลลูน โดยหันกล้องตามแบลลูนตลอดเวลา เพื่อวัดมุมการเคลื่อนที่ของลมแบลลูน วัดมุนในแนวตั้ง (ความสูง) และวัดมุมในแนวนอน (ทิศทาง) การวัดมุมนั้นปกติวัดมุมกันทุกๆ นาที (หรือครึ่งนาที) เนื่องจากสามารถคำนวณหาอัตราการลอยของแบลลูนได้ จึงสามารถคำนวณหาความสูงของแบลลูน จากการคำนวณตามตรีโกณมิติสามารถหาที่อยู่ของแบลลูนและเขียนที่อยู่ลงบนกระดาษพิเศษ การคำนวณหาความเร็วลมและทิศทางลม จะทำกันในระดับความสูงทุกๆ 300 เมตร การตรวจลมวิธีนี้ มีข้อเสียก็คือถ้าแบลลูนถูกเมฆบังก็ไม่สามารเห็นแบลลูน จึงทำการตรวจต่อไปไม่ได้

ไพลอตแบลลูน สามารถใช้ตรวจลมพร้อมกับเครื่องมือที่เรียกว่า เรดิโอซอนต์ (Radiosonde) เป็นการตรวจลมในระดับความสูงจากพื้นดินไปจนถึงระดับ 30 กิโลเมตร เครื่องเรดิโอซอนด์ประกอบด้วยเครื่องส่งใช้ตรวจความกด ความชื้นและอุณหภูมิ กับเครื่องส่งวิทยุ บรรจุอยู่ในกล่องขนาดเล็ก และมีสถานีเครื่องรับวิทยุขนาดย่อยมบนพื้นดิน นำกล่องนี้มาผูกติดกับแบลลูนซึ่งมีร่มชูชีพผูกติดไปด้วย (รูปที่ 9)

รูปที่ 9 เรดิโอซอนต์

แบลลูนที่มีคุณภาพดีจะต้องสามารถลอยขึ้นไปในอากาศได้ในระดับความสูง 24 ถึง 32 กิโลเมตร ก่อนที่แบลลูนจะแตก ภายในเครื่องส่งจะมีวงจรของเครื่องวัดที่ใช้ตรวจธาตุประกอบภูมิอากาศ 3 อย่าง แล้วส่งเป็นคลื่นวิทยุมายังสถานีเครื่องรับบนพื้นดิน การคำนวณจะเป็นค่าความถี่ของวิทยุแล้วเปลี่ยนกลับเป็นค่าอุณหภูมิ ความชื้นและความกดอากาศ

ระดับความสูงจากพื้นดิน 30 กิโลเมตรขึ้นไป เครื่องตรวจลมชั้นบนเรียกว่า เรวินซอนต์ (Rawinsonde) เป็นเครื่องมือที่ใช้หาค่าความเร็วลม ทิศทางลม อุณหภูมิ และความกดอากาศ โดยใช้วิทยุ หรือเรดาร์หาทิศทางติดตามและรับสัญญาณจากวิทยุ ซึ่งเป็นเครื่องส่งติดอยู่กับลูกแบลลูน แต่ถ้าใช้เรดาร์ต้องมีเป้าสะท้อนคลื่นเรดาร์ผูกติดกับลูกแบลลูนด้วย

ในดินแดนที่ห่างไกลความเจริญของโลก การตรวจวัดลมด้วยวิธีการต่างๆ ที่กล่าวมาแล้วทำได้ลำบาก การตรวจความเร็วลมและทิศทางลมต้องอาศัยดาวเทียม ดังนั้น ข้อมูลเกี่ยวกับลมที่เชื่อถือได้มากที่สุดได้มาจากสถานีดาวเทียมพื้นดิน ที่ดาวเทียมโคจรอยู่เหนือที่ตั้งโดยเฉพาะ จากที่สูงนี้ดาวเทียมจะบอกลักษณะการเคลื่อนที่ของเมฆทิศทางการเคลื่อนที่ของเมฆจะบอกทิศทางลม และระยะทางที่เมฆเคลื่อนที่ไปในแนวนอนในช่วงเวลาที่กำหนดให้จะบอกความเร็วลม

การหมุนเวียนทั่วไปของบรรยากาศ เป็นการศึกษาการเคลื่อนที่เฉลี่ยของอากาศรอบโลก ศึกษาลมที่เกิดขึ้นจริงที่ใดที่หนึ่ง และเวลาใดเวลาหนึ่ง ที่กำหนดให้ อย่างไรก็ตามการเคลื่อนที่เฉลี่ยของอากาศทำให้ทราบว่าทำไมลมถึงพัดรอบโลก และพัดในทิศทางใด ลมที่พัดอยู่ในระบบการหมุนเวียนทั่วไปเป็นลมประจำ ตัวอย่าง เช่น ลมที่พัดประจำในเกาะฮอนโนลูลู เป็นลมตะวันออกเฉียงเหนือ ส่วนลมที่พัดประจำในเมืองนิวยอร์กเป็นลมตะวันตก การเคลื่อนที่เฉลี่ยของอากาศเป็นกลไกทำให้เกิดลมดังกล่าว เช่นเดียวกับแบบจำลองที่ความร้อยถูกถ่ายเทพลังงานจากบริเวณศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก

สาเหตุที่ทำให้เกิดการหมุนเวียนทั่วไปนั้น เกิดจากพื้นผิวโลกได้รับความร้อนไม่เท่ากัน เมื่อโลกได้พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ จะต้องส่งพลังงานกลับเข้าสู่อวกาศในปริมาณเท่ากับที่โลกได้รับ อย่างไรก้ตามพลังงานความร้อนที่โลกได้รับในแต่ละละติจูดมีปริมาณไม่เท่ากัน เขตร้อนได้รับความร้อนเกินดุล ส่วนเขตชั้วโลกได้รับความร้อนขาดดุล ดังนั้นเพื่อให้เกิดความสมดุลจึงต้องมีการถ่ายเทความร้อนจากบริเวณศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก และถ่ายเทความเย็นจากขั้วโลกมายังศูนย์สูตร

แบบจำลองวงจรเดี่ยว (Single Cell Model) แบบจำลองแบบแรกเป็นแบบจำลอง วงจรเดี่ยว ซึ่งสมมุติว่า พื้นผิวโลกถูกปกคลุมไปด้วยพื้นน้ำเหมือนกันหมด ดังนั้นพื้นดินและพื้นน้ำจะได้รับความร้อนที่ไม่แตกต่างกัน และถ้าสมมุติต่อไปอีกว่า ดวงอาทิตย์ส่องตรงเหนือศูนย์สูตรตลอดเวลา จะไม่มีฤดูกาลต่างๆ เกิดขึ้น และท้ายสุดสมมติอีกว่า โลกไม่ได้หมุนรอบตัวเอง ดังนั้นแรงที่เกี่ยวข้องมีอยู่เพียงแรงเดียวคือ แรงความชันความกดอากาศ กับการสมมติเหล่านี้ การหมุนเวียนทั่วไปคล้ายกับวงจรขนาดใหญ่ ที่ขับความร้อนออกในแต่ละซีกโลก (รูปที่ 10) วงจรนี้ตั้งขึ้นตามชื่อของนักอุตุนิยมวิทยาชาวอังกฤษคือ จอร์จ แฮดเลย์ (George Hadley) ซึ่งเป็นผู้ค้นพบการหมุนเวียนที่ขับไล่ความร้อนออกจากดวงอาทิตย์ บริเวณศูนย์สูตรได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เต็มที่ อากาศเหนือศูนย์สูตรจึงลอยตัวขึ้นเป็นเขต ความกดอากาศต่ำ ขณะที่บริเวณขั้วโลกอากาศเย็นตัวลงมาก และจมตัวต่ำลงเป็นเขตความกดอากาศสูง การสนองต่อแรงความชันความกดอากาศในแนวนอน ทำให้อากาศเย็นจากขั้วโลกไหลลงมายังศูนย์สูตร และอากาศร้อนจากศูนย์สูตรไหลไปยังชั้วโลก

การหมุนเวียนในลักษณะเช่นนี้จะไม่เกิดขึ้นจริงบนพื้นผิวโลก เนื่องจากโลกหมุนรอบ ตัวเอง มีแรงคอริออลิส เป็นแรงที่ทำให้อากาศที่เคลื่อนที่อยู่ เฉไปทางขวา ในซีกโลกเหนือ เป็นผลทำให้ ลมผิวพื้นเป็นลมตะวันออก ที่ทุกๆ ละติจูด ลมเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับ การหมุนรอบตัวเองของโลก และขึ้นอยู่กับความฝืดของผิวโลกที่ทำให้การหมุนของโลกเคลื่อนที่ช้าลง ส่วนบริเวณละติจูดกลาง การหมุนเวียนแบบนี้ไม่เกิดขึ้น เพราะมีลมประจำพัดมาจากทิศตะวันตก ดังนั้นการหมุนเวียนทัวไปของอากาศระหว่างศูนย์สูตรกับขั้วโลกไม่ใช้เป็นแบบจำลองที่แท้จริง เพราะโลกหมุนรอบตัวเอง แบจำลองวงจรเดี่ยวจะเป็นจริงได้กับการสมมติ 2 ประการ คือ พื้นผิวโลกต้องถูกปกคลุมไปด้วยพื้นน้ำทั้งหมด และดวงอาทิตย์จะส่องตรงเหนือศูนย์สูตรตลอดเวลา

รูปที่ 10 การหมุนเวียนทั่วไปของอากาศแบบจำลองวงจรเดี่ยว

แบบจำลอง 3 วงจร (Three Cell Model) ถ้าโลกหมุนรอบตัวเองระบบการถ่ายเทพลังงาน จะแตกแยกออกเป็นวงจรที่มีการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง 3 วงจร (รูปที่ 6.11 ก) แม้แบบจำลอง 3 วงจร จะมีความสลับซับซ้อนมากกว่าแบบจำลองวงจรเดี่ยว แต่มีลักษณะที่คล้ายคลึงกันอยู่บ้าง บริเวณเขตร้อนยังคงได้รับความร้อนเกินดุล และบริเวณขั้วโลกก็ได้รับความร้อนขาดดุล ในแต่ละซีกโลกทั้ง 3 วงจร มีการกระจายพลังงานกันใหม่ ที่ขั้วโลกคงเป็นเขตความกดอากาศสูงและที่ศูนย์สูตรยังคงเป็นร่องความกดอากาศต่ำ จากศูนย์สูตรไปถึงละติจูดที่ 30 องศาเหนือและใต้ การหมุนเวียนของอากาศที่มีลักษณะคล้ายกับวงจรแฮดเล่ย์คือ อากาศเหนือศูนย์สูตรเคลื่อนที่ลงมา ในขณะที่อากาศใต้ศูนย์สูตรเคลื่อนที่ไป (อ้างถึงรูปที่ 11 ก และ 11 ข)

รูปที่ 11 ก การหมุนเวียนทั่วไปของอากาศแบบจำลอง 3 วงจร

พื้นน้ำบริเวณศูนย์สูตรอากาศจะร้อน ความชันความกดอากาศในแนวนอนอ่อนกำลังลง เป็นเขตสงบหรือลมอ่อน เรียกว่า เขตดอลดรัมส์ อากาศร้อนไหลขึ้นและกลั่นตัวเป็นเมฆก้อนคิวมูลัสขนาดใหญ่ และคายความร้อนแฝงให้กับบรรยากาศ รวมทั้งมีพายุ ฟ้าคะนอง ความร้อนนี้ทำให้อากาศร้อนจัดมาก แล้วพลังงานถูกขับออกมาในวงจรแฮดเลย์ อากาศที่ลอยขึ้นไปข้างบนเมื่อลอยขึ้นไปถึงโทรโพพอส ซึ่งทำหน้าที่กีดขวางอากาศที่จะเคลื่อนที่ไปขั้วโลก แรงคอริออลิสทำให้อากาศที่กำลังเคลื่อนที่ไปขั้วโลกเฉไปทางขวาในซีกโลกเหนือและเฉไปทางซ้ายในซีกโลกใต้ ลมชั้นบนเป็นลมตะวันตกทั้ง 2 ซีกโลก ลมตะวันตกนี้ เมื่อมีความเร็วสูงสุดจะชื่อเรียกว่าลมกรดเกิดใกล้ละติจูด 30 และ 60 องศาเหนือและใต้

อากาศเขตร้อน ที่เคลื่อนที่ไปยังขั้วโลกจะมีความหนาแน่นมาก เมื่ออากาศเย็นลง โดยการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ อากาศเหนือศูนย์สูตรจะลอยขึ้นสู่เบื้องบน เมื่ออากาศนั้นเคลื่อนที่ไปถึงละติจูดที่ 30 องศาเหนือและใต้ อากาศจะจมลง ทำให้ละติจูดที่ 30 องศาเหนือและใต้ เป็นเขตความกดอากาศสูง เรียกว่า ความกดอากาศสูงกึ่งโซนร้อน (หรือแอนติไซโคลน) อากาศที่ลอยอยู่เหนือความกดอากาศสูง จะเคลื่อนตัวลงมาอย่างช้าๆ การที่อากาศเคลื่อนตัวลงมาทำให้ท้องฟ้าแจ่มใสและอุณหภูมิที่ผิวพื้นจะอุ่นขึ้น เป็นแหล่งกำเนิดทะเลทรายที่สำคัญของโลก บริเวณความกดอากาศสูงประมาณละติจูดที่ 30 ถึง 35 องศาเหนือและใต้ ความชันความกดอากาศ มีกำลังอ่อนลง เป็นเขตลมสงบหรือลมอ่อน และอากาศจะไหลจมลง จึงทำให้มีอากาศร้อนและแห้ง เรียกว่า เขตฮอร์สละติจูด ตามตำนานเล่ากันว่า สมัยก่อนการใช้เรือเดินทางจากทวีปยุโรปข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกไปทวีปอเมริกานั้น เมื่อเดินทางมาถึงบริเวณนี้ เรือไม่สามารถเดินทางต่อไปได้ จึงต้องโยนสัมภาระที่บรรทุกมากับเรือทิ้งลงทะเลบ้างไม่ว่าจะเป็นอาหาร เสบียง และ ม้า เพื่อที่จะให้เรือมีน้ำหนักเบาขึ้นและเดินเรือต่อไปได้

รูปที่ 11ข ลมผิวพื้นและระบบความกดอากาศ

บริเวณฮอร์สละติจูด จะมีอากาศเคลื่อนที่ย้อนกลับลงเข้าสู่ศูนย์สูตร เนื่องจากแรงคอริออลิส ทำให้เคลื่อนที่เฉไปจากแนวเดิม ในซีกโลกเหนือเป็นลมที่พัดมาจาทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และในซีกโลกใต้เป็นลมที่พัดจากทิศตะวันออกเฉียงใต้เรียกว่า ลมค้า (Trade Winds) ซึ่งพัดอยู่ประมาณละติจูด 5 ถึง 30 ทั้งในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ เป็นลมที่พัดจากเขตความกดอากาศต่ำ ดังนั้นในซีกโลกเหนือเป็นลมค้าตะวันออกเฉียงเหนือ และในซีกโลกใต้ เป็นลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ เขตลมนี้ท้องฟ้าแจ่มใสไม่ค่อยมีพายุเกิดขึ้น ลมนี้พัดสม่ำเสมอจึงเป็นประโยชน์ต่อการเดินเรือเป็นอย่างมาก ใกล้ศูนย์สูตรเป็นลมค้าเบียดตัวเข้าหากัน (Intertropical Convergence Zone) เป็นแนวแบ่งระหว่างลมค้าตะวันออกเฉียงเหนือกับลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ แนวนี้เลื่อนขึ้นเหนือ หรือลงใต้ได้ตามฤดูกาล ขึ้นอยู่กับการเลื่อนขึ้นลงของแสงอาทิตย์บนพื้นโลก และอาจจะมีพายุโซนร้อนเกิดขึ้นได้

ขณะเดียวกันที่ละติจูด 30 องศาเหนือหรือใต้ หรือบริเวณฮอร์สละติจูดอากาศที่ผิวพื้นไม่ได้เคลื่อนลงไปยังศูนย์สูตรทั้งหมด ยังมีอากาศบางส่วนเคลื่อนเข้าสู่ขั้วโลกทำให้เกิดลมฝ่ายตะวันตก ซึ่งพัดอยู่ประมาณละติจูด 35-60 องศาเหนือและใต้ อยู่ในเขตความกดอากาศต่ำ มีทิศทางไม่แน่นอน ลมแปรปรวนและมีพายุ เป็นบริเวณที่ได้รับลมประจำตะวันตก ในซีกโลกเหนือเป็นลมที่พัดมาจาก ทิศตะวันตกเฉียงใต้ ส่วนในซีกโลกใต้เป็นลมที่พัดมาจากทิศตะวันตกเฉียงเหนือ และเป็นลมที่มีกำลังลมแรงมาก เพราะในซีกโลกใต้เป็นพื้นน้ำติดต่อกันไม่มีทวีปคั่นอยู่เป็นตอนๆ เช่นเดียวกับซีกโลกเหนือประมาณละติจูดที่ 40-60 องศาใต้ อาจเรียกลมนี้ว่า รอริงฟอร์ตีส์ เป็นลมที่ชาวเรือใช้เดินเรือจากมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังทวีปออสเตรเลีย เกาะแทสมาเนีย และประเทศนิวซีแลนด์ ส่วนวงจรที่ 2 เป็นวงจรที่เกิดขึ้นในแถบละติจูดกลาง เรียกว่าวงจรเฟอร์เรล ภายในวงจรลมฝ่ายตะวันตกไหลขึ้นตรงแนวความกดอากาศต่ำกึ่งขั้วโลก และอากาศที่ไหลขึ้นบางส่วนจะไหลย้อนกลับเป็นลมชั้นบน ไหลลงไปที่ฮอร์สละติจูด อยู่ในเขตความกดอากาศสูงกึ่งโชนร้อน และวงจรที่สามคือ วงจรขั้วโลก เป็นวงจรที่เกิดจากแนวความกดอากาศต่ำกึ่งขั้วโลก ไปถึงขั้วโลก ที่ผิวพื้นมีลมฝ่ายตะวันออกแถบขั้วโลกพัดจากความกดอากาศสูงแถบขั้วโลกมายังแถบความกดอากาศต่ำกึ่งขั้วโลก (ประมาณ 90-60 องศาเหนือและใต้) เป็นลมอ่อน ท้องฟ้าแจ่มใส ซีกโลกเหนือพัดมาจากทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ส่วนในซีกโลกใต้พัดมาจากทิศตะวันออกเฉียงใต้ ระหว่างวงจรเฟอร์เรล และวงจรขั้วโลกจะเกิดแนวปะทะอากาศขั้วโลก เป็นแนวที่แบ่งแยกอากาศร้อนที่ไหลขึ้นไปจากวงจรเฟอร์เรลพบกับอากาศเย็นที่ไหลลงมาจากวงจรขั้วโลก

ลมกรด

ลมกรด (Jet Stream) เป็นกระแสลมแรงอยู่ในเขตโทรโพพอส (แนวแบ่งเขตระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์กับชั้นสเตรโตสเฟียร์) เป็นลมฝ่ายตะวันตกที่มีความยาวหลายพันกิโลเมตร มีความกว้างหลายร้อยกิโลเมตร แต่มีความหนาเพียง 2-3 กิโลเมตร เท่านั้น โดยทั่วไปลมกรด พบอยู่ในระดับความสูงประมาณ 10 และ 15 กิโลเมตร แต่อาจจะเกิดขึ้นได้ทั้งในระดับที่สูงกว่า และในระดับที่ต่ำกว่านี้ได้ ตรงแกนกลางของลมเป็นบริเวณแคบ แต่ลมจะพัดแรงที่สุด ถัดจากแกนกลางออกมาความเร็วลมจะลดน้อยลง ลมกรดมีความเร็วลมประมาณ 150-300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และที่ระดับความสูงใกล้ 12 กิโลเมตร จะมีความเร็วลมสูงถึง 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในขณะที่ลมฝ่ายตะวันตกอื่นๆ มีความเร็วลมเพียง 50-100 กิโลเมตรต่อ ชั่วโมง ลมนี้มีลักษณะเป็นลำคล้ายท่อรูปวงรีขนาดใหญ่ ในฤดูร้อน ความเร็วลมมีน้อย ส่วนในฤดูหนาวความเร็วลมจะเพิ่มมากขึ้น ซึ่งในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 นักบินพันธมิตรได้อาศัยกระแสลมกรดยิงจรวดจากฐานทัพมหาสมุทรแปซิฟิกไปยังประเทศญี่ปุ่น

รูปที่ 12 ตำแหน่งที่ตั้งโดยเฉลี่ยของลมกรดในเขตโทรโพพอสเป็นการหมุนเวียนทั่วไปในฤดูหนาวในซีกโลกเหนือ จากแผนภาพนี้พบว่าลมกรดเกิดขึ้นสองบริเวณ ซึ่งทั้งสองบริเวณนี้ตั้งอยู่ในเขตโทรโพพอส จึงมีการไหลคลุกเคล้าของอากาศในชั้นโทรโพสเฟียร์ และชั้นสเตรโตสเฟียร์ ลมกรดแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1.  ลมกรดบริเวณโซนร้อน (Subtropical Jet) เกิดขึ้นในละติจูดประมาณ 30 องศาเหนือและใต้

ซึ่งเป็นเขตความกดอากาศสูงกึ่งโซนร้อน และอยู่เหนือความกดอากาศสูงกึ่งโซนร้อนประมาณ 13 กิโลเมตร

2.  ลมกรดบริเวณขั้วโลก (Polar Jet) เกิดขึ้นในละติจูดประมาณ 60 องศาเหนือและใต้ ใกล้กับแนวปะทะอากาศขั้วโลก ซึ่งเกิดจากอากาศหนาวจากขั้วโลกเคลื่อนที่มาพบกับอากาศอุ่นจากเขตร้อน และอยู่เหนือแนวปะทะอากาศขั้วโลกประมาณ 10 กิโลเมตร

รูปที่ 12 ตำแหน่งที่ตั้งโดยเฉลี่ยของลมกรดในเขตโทรโพพอส

ลมมรสุม (Monsoon) มาจากคำในภาษาอาหรับว่า Mausim แปลว่า ฤดู ดังนั้นลมมรสุมจึงหมายถึง ลมที่พัดเปลี่ยนทิศทางกลับการเปลี่ยนฤดูคือ ฤดูร้อนจะพัดในทิศทางหนึ่ง และจะพัดเปลี่ยนทิศทางในทางตรงกันข้ามในฤดูหนาว ครั้งแรกใช้เรียกลมนี้ในบริเวณทะเลอาหรับซึ่งพัดอยู่ในทิศทางตะวันออกเฉียงเหนือเป็นระยะเวลา 6 เดือน และพัดอยู่ในทิศทางตะวันตกเฉียงใต้เป็นระยะเวลา 6 เดือน แต่อยู่ในส่วนอื่นๆ ของโลก ลมมรสุมที่เห็นชัดเจนที่สุดคือ ลมมรสุมที่เกิดขึ้นในเอเชียตะวันออก และเอเชียใต้

ลักษณะการเกิดลมมรสุม เป็นทำนองเดียวกับการเกิดลมบกลมทะเล ในฤดูหนาวอากาศภายในภาคพื้นทวีปเย็นกว่าอากาศในมหาสมุทรที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้ภาคพื้นทวีปบริเวณไซบีเรียเป็นเขตความกดอากาศสูง ส่วนบริเวณมหาสมุทรอินเดียเป็นเขตความกดอากาศต่ำ อากาศเหนือมหาสมุทรอินเดียซึ่งมีอุณหภูมสูงกว่าบริเวณไซบีเรียจะลอยตัวสูงขึ้น และอากาศบริเวณไซบีเรียจะไหลเข้าไปแทนที่ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 13ก) อากาศที่ไหลออกจากบริเวณความกดอากาศสูงไซบีเรียเป็นอากาศที่ไหลจมลง และทิศทางลมจะเบนไปทางขวา กลายเป็นลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือผ่านเข้าไปยังเอเชียตะวันออกและเอเชียใต้ โดยทั่วไปมีลักษณะอากาศดี และเป็นฤดูที่มีอากาศแห้ง ดังนั้นลมมรสุมฤดูหนาวลักษณะท้องฟ้าแจ่มใส เป็นลมที่พัดจากฝั่งออกสู่ทะเล

ในฤดูร้อนลมจะพัดเปลี่ยนในทิศทางตรงกันข้าม อากาศภาคพื้นทวีปอุ่นกว่าพื้นน้ำ ซึ่งทำให้ภาคพื้นทวีปเป็นเขตความกดอากาศต่ำ พื้นน้ำเป็นเขตความกดอากาศสูง เกิดลมพัดจากพื้นน้ำที่เป็นเขตความกดอากาศสูงเข้าสู่พื้นดินที่เป็นเขตความกดอากาศต่ำ ในทิศทวนเข็มนาฬิกากลายเป็นมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ลมที่พัดจากพื้นน้ำเข้ามา นำเอาความชื้นมาด้วยเป็นลมที่พัดจากทะเลเข้าหาฝั่ง (รูปที่ 13 ข)

มรสุมที่มีกำลังแรงจัดที่สุด เกิดขึ้นในบริเวณเอเชียตะวันออก และเอเชียใต้ เอเชียตะวันออกได้แก่ ประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีน ไต้หวัน ญี่ปุ่น และสาธารณรัฐประชาธิปไตยประชาชนเกาหลี ลมมรสุมที่เกิดในเอเชียตะวันออกจะแตกต่างจากเอเชียใต้คือ ในเอเชียตะวันออก ลมมรสุมฤดูหนาวมีกำลังแรงกว่า

และมีทิศทางที่คงที่กว่ามรสุมฤดูร้อน ความเร็วลมตามชายฝั่งในเดือนมกราคม จะมีมากกว่าเดือนกรกฎาคมหลายเท่า ส่วนลมมรสุมในเอเชียใต้ รวมทั้งประเดทศอินเดีย ปากีสถาน และประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ลมมรสุมฤดูหนาวไม่สามารถแผ่เข้าไปถึงดินแดนเหล่านี้ได้ เพราะมีเทือกเขาหิมาลัยขวางกั้นอยู่ ดังนั้นเอเชียใต้จึงได้รับมรสุมโดยตรงเฉพาะในช่วงฤดูร้อนเท่านั้น และลมจะมีกำลังแรงในฤดูร้อน แม้แต่ในมหาสมุทร คือฤดูร้อนลมมีความเร็วเฉลี่ย 20 กิโลเมตรต่อชั่งโมง ส่วนฤดูหนาวลมมีกำลังอ่อน มีความเร็วน้อยกว่า 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง บริเวณที่มีฝตกหนักเนื่องจากได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมฤดูร้อนคือ เมืองเชอร์ราปันจิ ทางภาคตะวันออกของประเทศอินเดีย มีปริมาณฝนตกในแต่ละปีประมาณ 10,800 มิลลิเมตร ส่วนใหญ่จะมีฝนตกในช่วงเดือนเมษายนถึงตุลาคม ฝนที่ตกมีประโยชน์ทางด้านการเกษตร ทำให้พืชผลเจริญเติบโต เนื่องจากบริเวณที่มีฝนอากาศแห้ง แต่ฝนที่ตกลงมามีข้อเสีย เนื่องจากช่วงเวลาที่ฝนตกจะมีความไม่แน่นอนรวมทั้งความแรงของฝน สำหรับประเทศไทยได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมทั้งสองฤlดู คือ ในช่วงฤดูฝนประมาณต้นเดือนพฤษภาคมจนถึงเดือนต้นเดือนตุลาคม ได้รับลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ และต่อมาเป็นช่วงฤดูหนาว ประมาณปลายเดือนตุลาคมจนถึงปลายเดือนกุมภาพันธ์ ลมจะเปลี่ยนทิศเป็นลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ

นอกจากลมมรสุมที่เกิดขึ้นทวีปเอเชียแล้ว ยังมีลมมรสุมที่เกิดขึ้นบริเวณส่วนอื่นของโลก เช่น ทางภาคเหนือของประเทศออสเตรเลีย เมื่อลมมรสุมพัดข้ามศูนย์สูตรจะเปลี่ยนทิศทางเป็นลมมรสุมตะวันตกเฉียเหนือพัดเข้าสู่ทางภาคเหนือของประเทศออสเตรเลีย ซึ่งมีแนวเขตลมค้าเบียดตัวเข้าหากันพาดผ่านอยู่ เป็นแนวแบ่งเขตระหว่างลมค้าตะวันออกเฉียเหนือของซีกโลกเหนือกับลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ของซีกโลกใต้ รวมทั้งมีลมมรสุมเกิดขึ้นในอ่าวกินีของแอฟริกาตะวันตก บางส่วนของทวีปอเมริการเหนือ และบางส่วนของทวีปอเมริการใต้

ลมท้องถิ่น

รูปที่ 14

2. ลมภูเขาและลมหุบเขา เป็นลมประจำวันเช่นเดียวกับลมบกและลมทะเล

ลมหุบเขา (Valley Breeze) เกิดขึ้นในเวลากลางวัน อากาศตามภูเขาและลาดเขาร้อน เพราะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เต็มที่ ส่วนอากาศที่หุบเขาเบื้องล่างมีความเย็นกว่าจึงไหลเข้าแทนที่ ทำให้มีลมเย็นจากหุบเขาเบื้องล่างพัดไปตามลาดเขาขึ้นสู่เบื้องบน เรียกว่า ลมหุบเขา (รูปที่ 15ข)

รูปที่ 15

3.  ลมพัดลงลาดเขา (Katabatic Wind) เป็นลมที่พัดอยู่ตามลาดเขาลงสู่หุบเขาเบื้องล่าง ลมนี้มีลักษณะคล้ายกับลมภูเขา แต่มีกำแรงกว่า สาเหตุการเกิดเนื่องจากลมเย็นและมีน้ำหนักมากเคลื่อนที่จากที่สูงลงสู่ที่ต่ำภายใต้แรงดึงดูดของโลก ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในข่วงเวลากลางคืน เมื่อพื้นดินคายความร้อนออก ในฤดูหนาวบริเวณที่ราบสูงภายในทวีปมีหิมะทับถมกันอยู่ อากาศเหนือพื้นดินเย็นลงมาก ทำให้เป็นเขตความกดอากาศสูง (รูปที่ 16) ตามขอบที่ราบสูงแรงความชันความกดอากาศมีความแรงพอที่จะทำให้อากาศหนาว จากที่สูงไหลลงสู่ที่ต่ำได้ บางครั้งจึงเรียกว่าลมไหล (Drainage Wind) ลมนี้มีชื่อแตกต่างกันไปตามท้องถิ่นต่างๆ เช่น ลมโบรา (Bora) เป็นลมหนาวและแห้ง มีต้นกำเนิดมาจากลมหนาวในสหภาพโซเวียต (ปี พ.ศ. 2534 เปลี่ยนชื่อเป็นเครือจักรภพอิสระ) พัดข้ามภูเขาเข้าสู่ชายฝั่งทะเลเอเดรียติกของประเทศยูโกสลาเวีย จากทิศตะวันออกเฉียงเหนือในฤดูหนาว เกิดขึ้นได้ทั้งเวลากลางวันและกลางคืน แต่จะเกิดขึ้นบ่อยและลมมีกำลังแรงจัดในเวลากลางคืนและสมมิสทราล (Mistras) เป็นลมหนาวและแห้งเช่นเดียวกับลมโบรา แต่มีความเร็วลมน้อยกว่า พัดจากภูเขาตะวันตกลงสู่หุบเขาโรนทางตอนใต้ของประเทศฝรั่งเศส

รูปที่ 16 ลมพัดลงลาดเขา

4.  ลมชีนุก (Chinook) เป็นลมที่เกิดขึ้นทางด้านหลังเขา มีลักษณะเป็นลมร้อนและแห้ง ความแรงลมอยู่ในขั้นปานกลางถึงแรงจัด การเคลื่อนที่ของลมเป็นผลจากความกดอากาศแตกต่างกันทางด้านตรงข้ามของภูเขา ภูเขาด้านที่ได้รับลมจะมีความกดอากาศมากและอากาศจะถูกบังคับให้ลอยสูงขึ้นสู่ยอดเขา ซึ่งจะขยายตัวและพัดลงสู่เบื้องล่างทางด้านหลังเขา ขณะที่อากาศลอยต่ำลง อุณหภูมิจะค่อยๆ เพิ่มสูงขึ้นตามอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิอะเดียแบติก จึงเป็นลมร้อนและแห้ง ลมร้อนและแห้งที่พัดลงไปทางด้านหลังเขาทางตะวันออกของเทือกเขารอกกี เรียกว่า ลมชีนุก บริเวณที่เกิดลมเป็นบริเวณแคบๆ มีความกว้างเพียง 2-3 ร้อยกิโลเมตร เท่านั้น และแผ่ขยายจากทางตะวันออกเฉียงเหนือของมลรัฐนิวเม็กซิโก สหรัฐอเมริกา ไปทางเหนือเข้าสู่แคนาดา ลมชีนุกเกิดขึ้นเมื่อลมตะวันตกชั้นบนที่มีกำลังแรงพัดข้ามแนวเทือกเขาเหนือใต้คือ เทือกเขารอกกี และ เทือกเขาแคสเกต อากาศทางด้านเขาที่ได้รับลมถูกบังคับ ให้ลอยขึ้น อุณหภูมิลดต่ำลง แต่เมื่อลอยต่ำลงไปยังอีกด้านของเขา อากาศจะถูกบีบ ทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น (รูปที่ 17) ถ้าลมที่มีลักษณะอย่างเดียวกับลมชีนุก แต่พัดไปตามลาดเขาของภูเขาแอลป์ในยุโรป เรียกว่า ลมเฟิห์น (Foehn) และถ้าเกิดในประเทศอาร์เจนตินา เรียกว่าลมซอนดา (Zonda)

รูปที่ 17 ลมชีนุก

5.  ลมซานตาแอนนา (Santa Anna) เป็นลมร้อนและแห้งพัดจากทางตะวันออก หรือตะวันออกเฉียงเหนือ เข้าสู่ภาคใต้มลรัฐแคลีฟอร์เนีย จะพัดผ่านบริเวณทะเลทรายและภูเขา จึงกลายเป็นลมร้อนและแห้ง ลมนี้เกิดขึ้นในเขตความกดอากาศสูงบริเวณแกรตเบซิน และเมื่อพัดผ่านบริเวณใดจะก่อให้เกิด ความเสียหายแก่พืชผลบริเวณนั้น โดยเฉพาะในฤดูใบไม้ผลิ เมื่อต้นไม้ติดผลอ่อนและบริเวณที่มีลมพัดผ่านจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น เช่น เมื่อลมนี้พัดเข้าสู่ภาคใต้มลรัฐแคลิฟอร์เนีย ทำให้อุณหภูมิสูงกว่าบริเวณที่ไม่มี ลมนี้พัดผ่าน

ลมที่มีลักษณะอย่างเดียวกับลมซานตาแอนนาคือ ลมนอร์เทอร์แคลิฟอร์เนีย (Norther California) เป็นลมที่ทำให้บริเวณหุบเขาภาคกลางตอนเหนือในเขตมลรัฐแคลิฟอร์เนีย มีอุณหภูมิร้อนจัด ตัวอย่างเช่น ลมนี้ได้เกิดในเดือนสิงหาคม 2521 เมื่อความกดอากาศสูงก่อตัวบริเวณเทือกเขาด้านเหนือ เนื่องจากเป็นลมฝ่ายเหนือฤดูร้อน ลมฝ่ายเหนือจะช่วยทำให้อากาศเย็นลง แต่ไม่กรณีของเมืองเรดบลัพฟ์ ในมลรัฐแคลิฟอร์เนีย เมื่อลมนี้พัดลงมายังภูเขา อากาศจะถูกบีบทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น ที่เมืองเรดบลัพฟ์ มีอุณหภูมิสูงถึง 48 องศาเซลเซียส อยู่ถึง 2 วัน ซึ่งแทบไม่น่าเชื่อเลยว่าเมืองเรดบลัพฟ์ ที่ตั้งอยู่ประมาณละติจูดเดียวกันกับเมืองฟิลาเดลเฟียทางภาคตะวันออกของสหรัฐอมเริกา แต่มีอุณหภูมิสูงกว่ามาก

6.   ลมทะเลทราย (Desert Winds) เป็นลมท้องถิ่นเกิดขึ้นในบริเวณทะเลทราย เวลาเกิดจะมาพร้อมกับพายุฝุ่นหรือพายุทราย คือ ลมฮาบูบ (Haboob) มาจากคำ Hebbec ในภาษาอาหรับแปลว่า ลม ลมฮาบูบ เวลาเกิดจะหอบเอาฝุ่นทรายมาด้วย บริเวณที่เกิดได้แก่ ประเทศซูดานในทวีปแอฟริกา เฉลี่ยจะเกิดประมาณปีละ 24 ครั้ง และบริเวณทะเลทราย ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา โดยเฉพาะทางภาคใต้ของมลรัฐแอริโซนา

นอกจากนี้ยังมีลมทะเลทรายประเภทอื่นๆ ที่เกิดขึ้นทางด้านเหนือของทวีปแอฟริกา ลมเหล่านี้มีต้นกำเนิดจากบริเวณทะเลทรายสะฮารา และมีชื่อเรียกแตกต่างกันตามบริเวณที่ลมพัดผ่าน ปกติลมที่พัดผ่านทางเหนือของทวีปแอฟริกา เป็นลมที่มาจากทางเหนือ อย่างไรก็ตามเมื่อมีพายุเกิดขึ้นอาจจะพัดมาทางตะวันตกของทวีปแอฟริกา หรือมาทางใต้ของประเทศสเปน ก็ได้ (รูปที่ 18) เช่น ลมเลสตี (Leste) เป็นลมร้อนและแห้ง พัดมาจากทางตะวันออกหรือตะวันออกเฉียงใต้จะพาฝุ่นทรายมาด้วย พัดอยู่ในประเทศมอรอคโค และพัดลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติก และเมื่อลมนี้พัดข้ามทะเลเมดิเตอร์เรเนียน และพัดเข้าสู่ทางใต้ของประเทศสเปนจะมีชื่อเรียกว่า เลเวชี (Levechee) ลักษณะลมนี้จะยังคงเป็นลมร้อนและแห้ง เนื่องจากพัดผ่านน่านน้ำเป็นช่วงสั้นๆ ส่วนบริเวณศูนย์กลางความกดอากาศต่ำแถบทะเลเมดิเตอร์เรเนียน มีลมพัดจากทางใต้หรือตะวันออกเฉียงใต้เป็นลมร้อนและแห้ง มีต้นกำเนิดจากทะเลทรายสะฮารา และพัดข้ามตอนเหนือของทวีปแอฟริกา ในบางครั้งลมจะพัดเอาฝุ่นจากทะเลทรายมาด้วยคือ ลมซีรอกโค (Serocco) ลมนี้เมื่อพัดข้ามทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะเก็บความชื้น และเมื่อพัดมาถึงเกาะซิซิลิ และภาคใต้ของประเทศอิตาลี จะยังคงเป็นลมร้อน แต่ความชุ่มชื้นมีมากขึ้น ลมพายุที่เกิดขึ้นไกลไปทางตะวันออกคือ ลมกัมซิน (Khumsin) เป็นลมร้อนและแห้งพัดมาจากทางใต้นำเอาฝุ่นทรายมาด้วย เป็นลมที่พัดอยู่ในประเทศอียิปต์ ทะเลแดง และ ซาอุดิอาราเบีย และเมื่อพัดเข้าสู่ประเทศอิสราเอลมีชื่อเรียกว่า ลมชาราพ (Sharav) ลมที่กล่าวมาข้างต้นนี้เป็นลมร้อนและแห้ง ทำให้บริเวณที่มีลมเหล่านี้พัดผ่านมีอุณหภูมิสูงถึง 50 องศาเซลเซียส และมีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ โดยมีน้อยกว่าร้อยละ 10 ลมพายุเหล่านี้ในแถบทะเลเมดิเตอร์เรเนียนมักไม่ค่อยเกิดในฤดูร้อน แต่จะเกิดในฤดูใบไม้ผลิ หรือฤดูใบไม้ร่วง