Sistemul climatic este ansamblul interacțiunilor dintre atmosferă , ocean , criosferă , litosferă și biosfera Pământului, care sub efectul radiației solare , determină clima planetei.
Sistemul climatic al Pământului este condus în primul rând de două elemente: atmosfera și oceanul. Aceste două mase de apă și aer ambele guvernează asupra întregului sistem climatic global, iar climatele sunt generate de un schimb semnificativ de energie între ele. Astfel, energia primită direct de la Soare, sub formă de unde scurte, este captată de mări și continente în funcție de albedo -ul suprafeței lor și de vegetația care acoperă continentele. Astfel, floarea de gheață reflectă înapoi în spațiu o cantitate mare de energie în timp ce marea o absoarbe semnificativ. Cea mai mare parte a energiei termice primite este captată în zonele intertropicale. Acolo intensitatea razelor solare este cea mai importantă și cea mai regulată.
Energia absorbită încălzește oceanele și suprafața continentelor. Oceanul are o memorie termică mult mai mare decât atmosfera, deci este rezerva de căldură a climelor. Această rezervă este, însă, foarte inegală. Într-adevăr, mai mulți agenți influențează căldura oceanului. Forța Coriolis , datorită rotației Pământului, creează curenți de mare care caldura circula. De asemenea, variația salinității oceanului face ca densitatea acestuia din urmă să varieze. Această variație, datorită evaporării, permite apei mai dense să se scufunde mai adânc în apropierea polilor și apă mai puțin densă să iasă la suprafață lângă ecuator. Această circulație se numește circulație termohalină .
Când curenții scufundă, se răcesc și nu se încălzesc până nu se întorc la suprafață. Această căldură difuză în aer este apoi distribuită de vânt. Prin urmare, putem considera oceanul ca un cazan al Pământului și atmosfera ca radiatoarele care difuzează căldura. Oceanul distribuie căldura stocată în zonele tropicale pentru a o redistribui către atmosfera zonelor temperate. Această energie calorică este transmisă atmosferei în trei moduri diferite:
Pentru ca acest transfer de căldură să aibă loc, atmosfera trebuie să fie mai rece decât curentul. Datorită capacității sale termice, oceanul își va vedea temperatura variază foarte puțin de la un sezon la altul, iar diferența de temperatură dintre cele două medii va depinde doar de cea a atmosferei. Prin urmare, iarna transferul de căldură va fi cel mai intens.
Regulatorii climatului global al Pământului, curenții de suprafață transportă căldura către poli și o schimbă cu atmosfera în contact cu vânturi mai puternice pe tot parcursul călătoriei. Printre acestea, Golful Golfului este sursa de căldură care încălzește coasta de vest a Europei și o parte a coastei de est a Americii de Nord. Datorită forței Coriolis , acest curent care trece în apropierea Indiilor de Vest pleacă de la bucla intertropicală și se îndreaptă spre coasta de nord-vest a Europei trecând în apropierea coastei de est a Statelor Unite. În timpul acestei călătorii, oceanul și atmosfera schimbă constant energie. Aerul cald rezultă direct din cele trei fenomene explicate anterior. Vânturile mișcă apoi aerul încălzit.
De-a lungul drumului său, Gulf Stream oferă apoi un climat temperat. Astfel, în Europa, Berlinul (52 ° 30′2 ″ N) ar experimenta același climat ca Edmonton (53 ° 37′19 ″ N) în Canada , un climat continental cu veri foarte calde și ierni foarte dure, fără efectul acestui curent în timp ce aceste două regiuni se află la latitudini similare. De fapt, circulația generală spre vest aduce aerul blând spre coastă. Efectul său este remarcabil de la Golful Biscaia până la sudul Scandinaviei . În aceste regiuni, influența sa se reflectă într-un climat oceanic caracterizat de o blândețe mare în timpul iernii și umiditate ridicată. La fel, coasta Virginiei din Statele Unite are un climat mult mai blând decât regiunea sa interioară.
Această influență a curentului Golfului asupra climei poate fi comparată cu gemenele sale din Pacific , Kuroshio . Acest curent, care începe în vestul Pacificului, lângă Taiwan și apoi se îndreaptă spre nord-vestul Pacificului, funcționează în mod analog curentului Golfului și transportă ape calde tropicale către regiunile polare. Influențează puternic climatul coastei de vest a Americii de Nord și a coastei Japoniei. Astfel, oferă un climat ploios în Golful Alaska, la aceeași latitudine cu arctica canadiană , și permite temperaturi mai blânde de-a lungul coastei nord-americane, comparativ cu latitudinile echivalente de pe cealaltă parte a munților . Efectul său este totuși moderat de prezența unui curent de apă rece care vine din nord, curentul din California , care trece de-a lungul coastei.
Cu cât este mai departe de regiunile oceanice, cu atât căldura furnizată se estompează și, prin urmare, temperatura scade. Relieful este al doilea factor limitativ. Astfel, aerul fierbinte care intră pe uscat este ridicat de relief. Această ridicare adiabatică îl răcește și umezeala din ea se condensează în nori și precipitații. Aerul poate reuși uneori să treacă obstacolele din aval într-un efect foehn , dar reliefuri montane precum Alpii , Pirineii sau Munții Stâncoși permit pătrunderea aerului rece din poli.
Circulația atmosferică se schimbă continuu, dar modelul de bază este relativ constant. În depresiunile din latitudinile medii sau cicloanelor tropicale individuale dezvoltă aproape peste tot în conformitate cu o predictibilitate , uneori , aproape de teoria haosului , dar setul mediu de model atmosferic este stabilă și depinde de echilibrul dintre distribuția presiunii atmosferice , iar Forța Coriolis datorată rotației.
Există trei zone de circulație a vântului între ecuator și poli . Prima zonă este cea a lui Hadley care este situată între ecuator și 30 de grade N și S unde găsim vânturi regulate care suflă din nord-est în emisfera nordică și din sud-est în cea sudică: vânturile alizee . Marinarii au folosit mult timp această zonă de vânt constant pentru a traversa oceanele. Al doilea este situat la latitudini medii și este caracterizat de sisteme tranzitorii de joasă presiune sub o circulație de altitudine în general spre vest, aceasta este celula Ferrel . In final, celula polară se găsește la nord și sud de 60 mii paralele cu o suprafață de circulație , de obicei , este.
Între aceste trei zone, găsim fluxurile de jet care circulă în jurul planetei la o altitudine care variază între 10 și 15 km și care sunt locul frontogenezei . Influența curenților marini dă naștere unei oscilații a poziției sistemelor meteorologice, dar există locuri în care observăm în medie o presiune care corespunde anticiclonilor sau depresiunilor. Variația diferenței de presiune dintre aceste sisteme va modifica debitul de altitudine și, prin urmare, traiectoria sistemelor pe vreme bună sau rea.
Astfel, în Atlanticul de Nord avem depresiunea islandeză și anticiclonul Azore . Variația temporală a presiunii dintre aceste două entități se numește oscilația nord-atlantică (NOA). Variațiile climatice săptămânale sau lunare, atât pe coasta Americii de Nord, cât și pe cea a Europei, depind de această oscilație. Diferența medie de presiune poate fi fie pozitivă, fie negativă, iar efectele sunt specifice fiecăreia dintre aceste faze.
În Europa, un ONA foarte pozitiv este legat de o circulație zonală mai pronunțată a vestului între cele două entități, deoarece diferența de presiune care cauzează vânturile este mai mare. În plus, anticiclonul mai mare peste Azore împinge traficul spre nord. Acest lucru aduce aer umed și mai rece în Europa . Verile sunt apoi reci, iar iernile blânde, dar ploioase. Pe de altă parte, atunci când indicele este negativ, circulația este mai slabă și mai spre sud, oferind ierni reci, iar depresiunile se îndreaptă apoi spre bazinul mediteranean . Dacă indicele este foarte negativ, verile vor fi arzătoare, iar iernile deosebit de reci. Precipitații va fi mutat la Marea Mediterană și Africa de Nord .
În America, în faza pozitivă, în nordul și estul Canadei, precum și în Groenlanda , iernile sunt destul de reci și uscate. De-a lungul coastei de est a Statelor Unite , acestea sunt destul de blânde și umede. Într-adevăr, o coadă barometrică de altitudine se formează de-a lungul coastei și vânturile devin sud-vest, împiedicând coborârea aerului arctic de-a lungul coastei. Pe de altă parte, în iernile cu fază negativă, fluxul zonal se găsește mai la nord. Groenlanda vede ierni destul de blânde, iar coasta de est a continentului nord-american se confruntă cu mai multe episoade reci și ninsoare, inclusiv multe capete Hatteras și furtuni continentale .
Există multe alte variații ciclice în atmosferă care influențează schimbul aer-mare. Avem astfel Madden-Julian , oscilația sudică , oscilația nord-atlantică etc. Toate acestea influențează direcția urmată de aerul moale sau de aerul rece și, prin urmare, climatul unui anumit loc.