ভূপৃষ্ঠে সৌরশক্তির অসম বণ্টনের কারণে বিষুবীয় অঞ্চলে তাপের উদ্বৃত্ত এবং মেরু অঞ্চলে তাপের ঘাটতি সৃষ্টি হয়। এই তাপীয় ভারসাম্য বজায় রাখতে পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল এক সুবিশাল তাপীয় ইঞ্জিন হিসেবে কাজ করে। বায়ুমণ্ডলের সামগ্রিক সঞ্চালনের মাধ্যমে ক্রান্তীয় অঞ্চল থেকে মেরু অঞ্চলের দিকে বিপুল পরিমাণ তাপ ও কৌণিক ভরবেগ স্থানান্তরিত হয়।
১. ত্রিকোশী বায়ুমণ্ডলীয় সঞ্চালন মডেল (Tri-Cellular Circulation Model)
১৭৩৫ সালে জর্জ হ্যাডলি একক কোষের তাপীয় সঞ্চালনের প্রস্তাব দেন। কিন্তু আধুনিক আবহাওয়াবিজ্ঞান (উইলিয়াম ফেরেল ও সি.জি. রসবি) অনুসারে, পৃথিবীর আবর্তন ও কোরিওলিস বলের প্রভাবে উভয় গোলার্ধের বায়ুমণ্ডলীয় সঞ্চালন তিনটি সুস্পষ্ট কোষে বিভক্ত:
- হ্যাডলি কোষ (Hadley Cell: ০° থেকে ৩০° উত্তর/দক্ষিণ): প্রত্যক্ষ তাপীয় সঞ্চালন কোষ। নিরক্ষীয় অঞ্চলে তীব্র সৌর উত্তাপে উষ্ণ ও আর্দ্র বায়ু হালকা হয়ে ঊর্ধ্বে উত্থিত হয় এবং আন্তঃক্রান্তীয় অভিসৃতি অঞ্চলে (ITCZ / ডোলড্রামস) নিম্নচাপ সৃষ্টি করে। ট্রপোপজে পৌঁছে এই ঊর্ধ্বমুখী বায়ু মেরুর দিকে প্রবাহিত হয় এবং কোরিওলিস বলের প্রভাবে পূর্বমুখী বিক্ষিপ্ত হয়। ৩০° অক্ষাংশের কাছে পৌঁছালে বায়ু শীতল ও ভারী হয়ে গতিশীলভাবে নিচে নেমে আসে, যা উপক্রান্তীয় উচ্চচাপ বলয় (অশ্ব-অক্ষাংশ) সৃষ্টি করে। ভূপৃষ্ঠ দিয়ে এই বায়ু পুনরায় নিরক্ষরেখার দিকে আয়ন বায়ু (উত্তর-পূর্ব ও দক্ষিণ-পূর্ব বাণিজ্য বায়ু) হিসেবে প্রবাহিত হয়ে হ্যাডলি কোষের চক্র সম্পূর্ণ করে।
- ফেরেল কোষ (Ferrel Cell: ৩০° থেকে ৬০° উত্তর/দক্ষিণ): পরোক্ষ গতিশীল সঞ্চালন কোষ। উপক্রান্তীয় উচ্চচাপ বলয় থেকে উপমেরু নিম্নচাপ বলয়ের (প্রায় ৬০° অক্ষাংশ) দিকে প্রবাহিত পৃষ্ঠবায়ু কোরিওলিস বলের প্রভাবে প্রবলভাবে বেঁকে গিয়ে পশ্চিমা বায়ু সৃষ্টি করে। উপমেরু নিম্নচাপে উষ্ণ পশ্চিমা বায়ু শীতল মেরু বায়ুর সংস্পর্শে এসে পোলার ফ্রন্ট বরাবর ঊর্ধ্বে উঠতে বাধ্য হয়। ঊর্ধ্বাকাশে এই বায়ু বিপরীতমুখী হয়ে উপক্রান্তীয় অঞ্চলে নেমে আসে। এখানে অপেক্ষাকৃত শীতল বায়ু উপরে ওঠে এবং উষ্ণ বায়ু নিচে নামে বলে এটি একটি তাপীয়ভাবে অপ্রত্যক্ষ বা যান্ত্রিক কোষ।
- মেরু কোষ (Polar Cell: ৬০° থেকে ৯০° উত্তর/দক্ষিণ): প্রত্যক্ষ তাপীয় কোষ। মেরু অঞ্চলে চরম শৈত্যের কারণে অত্যন্ত শীতল ও ঘন বায়ু নিচে নেমে এসে মেরুদেশীয় উচ্চচাপ সৃষ্টি করে। ভূপৃষ্ঠ দিয়ে এই শুষ্ক ও হিমশীতল বায়ু মেরু পূর্বালী বায়ু হিসেবে উপমেরু অঞ্চলের দিকে ধাবিত হয় এবং ৬০° অক্ষাংশে পশ্চিমা বায়ুর সাথে মিলিত হয়ে ঊর্ধ্বে উত্থিত হয়।
২. পৃথিবীর স্থায়ী চাপবলয় ও নিয়ত বায়ুপ্রবাহের বিন্যাস
| চাপবলয়ের নাম | অক্ষাংশীয় অবস্থান | উৎপত্তির প্রকৃতি | সংশ্লিষ্ট বায়ুপ্রবাহ ও আবহাওয়ার বৈশিষ্ট্য |
|---|---|---|---|
| নিরক্ষীয় শান্তবলয় (ITCZ / ডোলড্রামস) | ৫° উঃ থেকে ৫° দঃ | তাপীয় উৎপত্তি | তীব্র উত্তাপ, ঊর্ধ্বমুখী বায়ুপ্রবাহ, অনুভূমিক বায়ুপ্রবাহহীন শান্তাবস্থা (Doldrums)। আয়ন বায়ুর মিলনস্থল; প্রতিদিন অপরাহ্ণে কিউমুলোনিম্বাস মেঘ থেকে ৪ ঘটিকার পরিচলন বৃষ্টিপাত। |
| উপক্রান্তীয় উচ্চচাপ বলয় (অশ্ব-অক্ষাংশ) | ২৫° থেকে ৩৫° উঃ/দঃ | গতিশীল উৎপত্তি | বায়ুর যান্ত্রিক অবক্ষেপণ ও নিম্নগমন। শান্ত ও শুষ্ক বাতাস, মেঘহীন আকাশ। এখান থেকে আয়ন ও পশ্চিমা বায়ুর উৎপত্তি ঘটে। পালতোলা জাহাজে ঘোড়া ফেলে দেওয়ার ঐতিহাসিক অশ্ব-অক্ষাংশ। |
| উপমেরু নিম্নচাপ বলয় | ৫৫° থেকে ৬৫° উঃ/দঃ | গতিশীল উৎপত্তি | পৃথিবীর ঘূর্ণনজনিত কেন্দ্রাতিগ বল ও পশ্চিমা-মেরু বায়ুর অভিসৃতি। পোলার ফ্রন্ট বরাবর নাতিশীতোষ্ণ ঘূর্ণবাত ও দীর্ঘস্থায়ী ঝঞ্ঝাপূর্ণ আবহাওয়া। |
| মেরুদেশীয় উচ্চচাপ বলয় | ৮৫° থেকে ৯০° উঃ/দঃ | তাপীয় উৎপত্তি | সারাবছর চরম হিমাঙ্কের নিচের তাপমাত্রা, বায়ুর তাপীয় সংকোচন ও নিম্নগমন। এখান থেকে হিমশীতল শুষ্ক মেরু পূর্বালী বায়ু প্রবাহিত হয়। |
চাপবলয়ের ঋতুভিত্তিক স্থানান্তর: সূর্যের আপাত বার্ষিক গতির কারণে (উত্তরায়ন ও দক্ষিণায়ন) স্থায়ী চাপবলয় ও বায়ুপ্রবাহগুলি গ্রীষ্মকালে উত্তর গোলার্ধে ৫° থেকে ১০° উত্তরে এবং শীতকালে ৫° থেকে ১০° দক্ষিণে সরে যায়। এই স্থানান্তরের ফলেই ভূমধ্যসাগরীয় জলবায়ুতে শীতকালীন বৃষ্টিপাত এবং গ্রীষ্মকালীন শুষ্কতা সৃষ্টি হয়।
৩. ঊর্ধ্ব ট্রপোস্ফিয়ারিক জেট বায়ুপ্রবাহ (Jet Streams)
জেট বায়ুপ্রবাহ হলো ট্রপোপজের নিকটবর্তী ঊর্ধ্ব ট্রপোস্ফিয়ারে (৯ থেকে ১৪ কিমি উচ্চতায়) পশ্চিম থেকে পূর্বে সর্পিল গতিতে প্রবাহিত অতি দ্রুতগামী জিওস্ট্রফিক বায়ুর এক সংকীর্ণ বলয়। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় মার্কিন বোমারু বিমান B-29-এর বৈমানিকরা জাপানের আকাশে উড়ার সময় প্রথম এই তীব্র প্রতিকূল বায়ুপ্রবাহের সম্মুখীন হন। এর গতিবেগ সাধারণত ১২০ কিমি/ঘণ্টা থেকে সর্বোচ্চ ৪০০ কিমি/ঘণ্টারও বেশি হতে পারে।
প্রধান জেট বায়ুপ্রবাহের শ্রেণীবিভাগ
- মেরু সীমান্ত জেট স্ট্রিম (Polar Front Jet - PFJ): ৪০° থেকে ৬০° অক্ষাংশে ৯–১০ কিমি উচ্চতায় অবস্থান করে। শীতল মেরু বায়ু ও উষ্ণ ক্রান্তীয় বায়ুর তীব্র তাপমাত্রার পার্থক্যে এটি গঠিত হয় এবং নাতিশীতোষ্ণ ঘূর্ণবাতের গতি নিয়ন্ত্রণ করে।
- উপক্রান্তীয় পশ্চিমা জেট স্ট্রিম (Subtropical Westerly Jet - STWJ): ৩০° অক্ষাংশে ১২–১৪ কিমি উচ্চতায় প্রবাহিত হয়। শীতকালে এটি অত্যন্ত শক্তিশালী থাকে এবং ভারতে পশ্চিমী ঝঞ্ঝা আনয়নে প্রত্যক্ষ ভূমিকা রাখে।
- ক্রান্তীয় পূর্বালী জেট স্ট্রিম (Tropical Easterly Jet - TEJ): গ্রীষ্মকালে (জুন–আগস্ট) তিব্বত মালভূমির তীব্র উত্তাপের ফলে দক্ষিণ এশিয়া ও আফ্রিকার আকাশে ১৪–১৬ কিমি উচ্চতায় পূর্ব থেকে পশ্চিমে প্রবাহিত এক অনন্য ঋতুভিত্তিক জেট বায়ু।
জেট স্ট্রিমের ইনডেক্স চক্র (Rossby Waves)
জেট স্ট্রিমের এই তরঙ্গায়িত সর্পিল প্রবাহকে রসবি তরঙ্গ বলা হয়। এই তরঙ্গ ৪ থেকে ৬ সপ্তাহব্যাপী একটি পূর্ণ চক্র সম্পন্ন করে যা ইনডেক্স চক্র নামে পরিচিত:
- ১ম পর্যায় (উচ্চ জোনাল সূচক): বায়ুপ্রবাহ প্রায় সরলরেখায় সোজা পশ্চিম থেকে পূর্বে প্রবাহিত হয়।
- ২য় পর্যায় (তরঙ্গ সৃষ্টি): বায়ুপ্রবাহে মৃদু বক্রতা সৃষ্টি হয়; উষ্ণ বায়ু উত্তরে এবং শীতল বায়ু দক্ষিণে প্রবেশ করতে শুরু করে।
- ৩য় পর্যায় (নিম্ন জোনাল সূচক): তরঙ্গগুলি অত্যন্ত বৃহৎ ও গভীর রূপ ধারণ করে, বিশাল শৈলশিরা (ridge) ও দ্রোণী (trough) তৈরি হয়।
- ৪র্থ পর্যায় (কোষীয় বিচ্ছিন্নতা): তরঙ্গগুলি বিচ্ছিন্ন হয়ে আলাদা ঘূর্ণায়মান কোষে পরিণত হয় (Cut-off Lows ও Highs), যার পর পুনরায় ১ম পর্যায়ের সূচনা ঘটে।