Klimat zwrotnikowy: cechy, opady i różnice wobec klimatu tropikalnego

Klimat zwrotnikowy w polskiej tradycji klasyfikacji to klimat pasa wokół zwrotników Raka i Koziorożca: pustynie i półpustynie z bezchmurnym niebem, skąpymi opadami i dużą amplitudą dobową. Powód leży w cyrkulacji, bo powietrze opada tam pod wyżami okołozwrotnikowymi, ogrzewa się i nie tworzy deszczu. Anglosaskie „tropical” opisuje co innego, czyli strefę wilgotną, i to właśnie to rozróżnienie wyjaśnia większość nieporozumień.

Cechy klimatu zwrotnikowego i mechanizm cyrkulacji atmosferycznej

Granice pasa wyznaczają zwrotniki, położone na szerokości około 23,5° na północ i na południe od równika. Słońce przechodzi tam w zenicie najwyżej raz w roku, a przez większość czasu stoi bardzo wysoko. Można by z tego wnioskować, że to strefa deszczów. Dzieje się odwrotnie, bo o opadach decyduje to, co robi powietrze, a nie sama ilość energii słonecznej.

Przy równiku rozgrzane powietrze unosi się, chłodzi i oddaje wodę w postaci ulewnych deszczy. W górze rozchodzi się potem ku zwrotnikom już osuszone. To obieg, który klimatolodzy nazywają komórką Hadleya. Pod koniec drogi, w okolicach 30° szerokości geograficznej, powietrze opada, a opadając, ogrzewa się i oddala od punktu nasycenia. Wilgotność względna maleje, chmury się rozpuszczają, a deszcz przestaje się tworzyć.

Wyże okołozwrotnikowe i zstępujące prądy powietrza

Zstępujące powietrze tworzy przy powierzchni obszary wysokiego ciśnienia, czyli wyże okołozwrotnikowe. W obrębie wyżu powietrze nie ma dokąd się unosić, więc nie powstają chmury o dużym rozwoju pionowym. Niebo pozostaje przejrzyste, a słońce operuje niemal bez przeszkód. Efekt to jednocześnie bardzo silne nagrzewanie w dzień i bardzo szybkie wychładzanie po zachodzie, ponieważ brak chmur i niska zawartość pary wodnej w powietrzu nie zatrzymują promieniowania wypromieniowanego przez ziemię.

Nad oceanami ten sam mechanizm daje stabilną, pogodną aurę. Nad lądami trafia na powierzchnię, która nagrzewa się szybciej niż woda, i właśnie tam wyże spotykają się z rozległymi pustyniami gorącymi.

Rola pasatów w kształtowaniu pogody

Od wyżów okołozwrotnikowych ku równikowi płyną pasaty: na półkuli północnej wieją z północnego wschodu, na południowej z południowego wschodu. Są to wiatry stałe i suche. Wiejąc nad rozgrzaną ziemią, jeszcze się ogrzewają i zabierają wilgoć z gleby zamiast ją dostarczać.

Pasat ma jeszcze jedną cechę, która ma znaczenie dla pustyń przybrzeżnych: tworzy inwersję. Nad chłodniejszą warstwą przy powierzchni leży cieplejsze powietrze, więc ruch pionowy jest zablokowany jak pokrywką. Jeśli do tego dojdzie chłodny prąd morski, powietrze przy ziemi jest wyjątkowo zimne i stabilne. Wilgoć skrapla się wtedy w postaci mgły, a nie deszczu.

Temperatury i opady: skrajne amplitudy dobowe i deficyt wilgoci

W pustyniach gorących dzienna temperatura powietrza bywa wyższa niż 35°C, a nocą zdarzają się spadki w okolice 0°C. Różnica sięga więc około 35 K w ciągu jednej doby i to jest typowa amplituda dobowa dla pustyni, a nie dla wilgotnych tropików. Opady w najsuchszych miejscach mają charakter sporadyczny: potrafią nie wystąpić przez lata, po czym spada w jednym zdarzeniu więcej, niż wynosi przeciętna z wielu sezonów.

Takie dane trzeba jednak czytać razem. Sama suma opadów jeszcze niczego nie rozstrzyga, ponieważ 150 mm na Syberii oznacza zupełnie co innego niż 150 mm na Saharze. W zimnym klimacie woda parowałaby wolno i gleba byłaby wilgotna. W gorącym powietrze „wypija” każdą kroplę, zanim zdąży wsiąknąć. Dlatego klasyfikacje klimatu używają relacji opadów do parowania, a nie samych milimetrów.

Kryteria suchości mają kilka wersji. W klasyfikacji Köppena o pustyni decyduje próg zależny od temperatury i od pory występowania opadów. W polskiej klasyfikacji Okołowicza, stosowanej w tradycji szkolnej i podręcznikowej, ważny jest bilans: ile wody dostaje powierzchnia, a ile może odparować, gdyby wody nie brakowało. To drugie to parowanie potencjalne. Opad podzielony przez parowanie potencjalne daje wskaźnik suchości (P/PET): im niższy, tym większy niedobór wody.

Ten sam opad daje zupełnie inny wskaźnik, gdy zmienia się temperatura, bo im cieplej, tym większe parowanie potencjalne i niższy iloraz. Dlatego półpustynia nie jest „trochę mniej suchą pustynią”: po deszczu opad wystarcza tam na trawę i krzewy, a na pustyni na prawie nic. Wszystkie progi między klimatem suchym a wilgotnym są konwencją klasyfikacyjną, a stosunek P/PET to ich wspólny mianownik.

Gdy ktoś podaje opady roczne jako jedyny dowód „suchości”, trzeba zapytać o temperaturę. Gdy podaje średnią roczną temperaturę jako dowód „zwrotnikowości”, trzeba zapytać o opady. Obie liczby naraz mówią znacznie więcej niż każda z osobna.

Odmiany klimatu zwrotnikowego: od skrajnie suchego po wilgotny

Zwrotnikowy nie oznacza wszędzie tego samego. Różnice biorą się z położenia względem oceanu i z kierunku wiatrów. Zachodnie i środkowe części kontynentów leżą pod wyżami i są bardzo suche. Wschodnie wybrzeża, do których wiatry docierają znad ciepłego oceanu, dostają wilgotne powietrze i potrafią mieć obfite, nawet ulewne opady. Ten kontrast jest główną osią podziału na odmiany.

Klimat zwrotnikowy skrajnie suchy i suchy (kontynentalny)

Odmiana skrajnie sucha obejmuje wnętrza kontynentów, gdzie wyż dominuje przez cały rok. Opady są rzadkie i przypadkowe, powietrze suche, a amplituda dobowa największa. Powierzchnie pokrywają piaski, skały i gleby ubogie w próchnicę, zwane szaroziemami, które powstają tam, gdzie roślin jest za mało, by wytworzyć grubszą warstwę humusu.

Odmiana sucha, czyli półpustynna, ma nieco większe opady i krótki okres, kiedy powierzchnia może się zazielenić. Półpustynie są przejściem między pustynią a sawanną albo stepem. Ich krajobraz to rzadkie kępy traw, kolczaste krzewy i odsłonięta gleba, więc nawet niewielka zmiana opadów z roku na rok przesuwa granicę pustyni o setki kilometrów.

Klimat zwrotnikowy wilgotny i monsunowy

Odmiana wilgotna występuje na wschodnich wybrzeżach kontynentów w pobliżu zwrotników, gdzie wiatry znad ciepłych prądów morskich przynoszą ciepłe, wilgotne powietrze. Lata są gorące i deszczowe, a zimy łagodniejsze i suchsze. Dla odmiany monsunowej decydujące jest sezonowe odwrócenie kierunku wiatrów: latem znad oceanu napływa wilgoć i trwa pora deszczowa, zimą wiatr wieje znad lądu i następuje pora sucha. To ostatnie zjawisko sprawia, że w Azji Południowej i Południowo-Wschodniej opady są jednocześnie bardzo duże i silnie sezonowe.

Gdzie to wszystko leży? Pustynie gorące koncentrują się w pasie wokół zwrotnika Raka: to Sahara w Afryce Północnej i pustynie Półwyspu Arabskiego. Na półkuli południowej rozciągają się wzdłuż zwrotnika Koziorożca, czyli w Kalahari w południowej Afryce i Wielkiej Pustyni Piaszczystej w Australii. Wilgotne odmiany znajdziemy na wschodnich krańcach kontynentów w tej samej szerokości geograficznej.

Pustynie mgliste to osobna kategoria, związana z wybrzeżami zachodnimi, gdzie działa opisany wyżej układ chłodnego prądu i inwersji pasatowej. Powietrze jest tam wilgotne, a ziemia sucha. Przykłady to wybrzeże Namibii i pustynia Atakama.

Organizmy zwrotnikowych pustyń rozwiązują ten sam problem, ale różnymi sposobami. Kserofity mają zredukowane liście albo kolce, grube okrywy woskowe i rozległe płytkie korzenie, które chwytają krótkotrwałe deszcze. Sukulenty magazynują wodę w tkankach: pędach, liściach albo korzeniach. Niektóre rośliny przeczekują suszę jako nasiona i kwitną dopiero po opadzie, w kilka dni zamykając cały cykl.

Zwierzęta unikają raczej upału, niż go znoszą. Wiele gatunków jest aktywnych nocą albo o świcie, a w dzień chowa się w norach, w których temperatura jest stabilniejsza. Niektóre gryzonie niemal nie piją, bo pozyskują wodę z nasion i z metabolizmu. Duże ssaki, jak wielbłądy, ograniczają straty wody przez wydychane powietrze i zagęszczony mocz. Owady i jaszczurki z kolei korzystają z mgły, zbierając krople na ciele.

Klimat zwrotnikowy, podzwrotnikowy i tropikalny: różnice w klasyfikacjach

Najczęstszy błąd polega na tym, że polskie „zwrotnikowy” i angielskie „tropical” traktuje się jak synonimy. W klasyfikacji Köppena grupa A to klimaty tropikalne, w których najchłodniejszy miesiąc jest ciepły, a opady obfite. Obejmuje ona lasy równikowe i sawanny, a więc głównie to, co w polskiej tradycji nazywa się strefą równikową i podrównikową. Pustynie zwrotnikowe w tym systemie to osobna grupa B, czyli klimaty suche. W polskiej klasyfikacji Okołowicza pas zwrotnikowy to z kolei obszar wyżów, w którym dominuje klimat suchy.

Granica między zwrotnikowym a podzwrotnikowym jest termiczna. W strefie czysto zwrotnikowej brakuje wyraźnej zimy z przymrozkami, bo słońce nawet w najniższym położeniu stoi wysoko. Strefa podzwrotnikowa ma pory roku: lato jest gorące, ale zimą temperatury spadają na tyle, że przymrozki są możliwe. Dla roślin uprawnych to różnica zasadnicza, bo cytrusy i oliwki tolerują przymrozki gorzej lub lepiej, a wiele gatunków tropikalnych ich nie znosi wcale. Podzwrotnikowy śródziemnomorski ma ponadto opady zimowe i suche lato, odwrotnie niż klimat monsunowy.

Dlatego przy czytaniu źródeł warto sprawdzić, według jakiej klasyfikacji autor pisze. Jeśli artykuł podaje „klimat tropikalny” z opadami powyżej 1500 mm i lasami deszczowymi, mówi o grupie A Köppena, a nie o strefie zwrotnikowej w znaczeniu Okołowicza. Jeśli o pustyni piszemy „zwrotnikowa”, mamy na myśli położenie pod wyżem, niezależnie od tego, jak nazwałby ją anglojęzyczny atlas.

Najczęstsze pytania o klimat zwrotnikowy

Dlaczego pustynie mgliste mają wilgotne powietrze, a mimo to nie ma na nich deszczu?

Chłodny prąd morski obniża temperaturę powietrza nad wybrzeżem, a inwersja pasatowa utrzymuje je pod ciepłą warstwą. Taka stabilna konfiguracja nie pozwala na powstanie chmur o dużym rozwoju pionowym, więc woda skrapla się w postaci mgły i osiada na powierzchni, zamiast spaść deszczem. Dla organizmów mgła bywa źródłem wody: niektóre rośliny i owady ją wychwytują.

Czy na pustyni zwrotnikowej w ogóle bywają ulewy?

Tak, i właśnie dlatego opady nazywa się sporadycznymi. Rzadki, ale gwałtowny deszcz trafia na twardą, słabo przepuszczalną glebę i bez roślinności, która mogłaby go zatrzymać, szybko spływa korytami wyschniętych rzek, zwanymi wadi. Bywa więc, że miejsce, w którym nie pada od lat, ulega nagłej powodzi, a po tygodniu znów jest suche.

Jak ocenić, czy dany teren jest naprawdę suchy, mając tylko dane z pogody?

Potrzebne są dwie liczby: roczna suma opadów i szacunek parowania potencjalnego. Podziel opad przez parowanie. Wynik poniżej około 0,2 oznacza już bardzo trudne warunki dla roślin, a bliski jedności sygnalizuje wyrównany bilans. Dokładne progi zależą od przyjętej klasyfikacji, ale logika jest wszędzie ta sama: im mniejszy iloraz, tym bardziej woda decyduje o krajobrazie.

W procesie przygotowania tekstu korzystaliśmy z narzędzi generatywnej AI. Przed publikacją artykuł sprawdziła i zweryfikowała redakcja.

Redakcja portalu ecovibes.pl

Od 2024 roku ecovibes.pl dostarcza rzetelnej wiedzy z zakresu przyrody, ekologii oraz zielonej transformacji. Odcinamy się od greenwashingu i obietnic bez pokrycia – stawiamy na twarde dane, sprawdzone porady i niezależne ekologiczne rankingi. Prześwietlamy rynek konsumencki, ale wychodzimy też znacznie dalej: analizujemy nowoczesne ekologiczne budownictwo, zrównoważoną produkcję przemysłową oraz innowacje materiałowe.  Jako portal działający w strukturach grupy medialnej obecnej na rynku od 2023 roku, gwarantujemy pełną niezależność merytoryczną oraz praktyczną wiedzę zarówno dla gospodarstw domowych, jak i dla sektora biznesowego.