Tuul on õhu liikumine üle Maa pinna ja seda põhjustavad õhurõhu erinevused ühest kohast teise. Tuule tugevus võib varieeruda kerge tuule ja orkaani jõu vahel ning seda mõõdetakse Tuule skaala Beaufort.
Tuuled on nimetatud suunas, kust nad pärinevad. Näiteks läänepool on tuul, mis tuleb läänest ja puhub ida poole. Tuule kiirus mõõdetakse tähega anemomeeter ja selle suund on määratud tuule labaga.
Kuna tuult tekitavad õhurõhu erinevused, on oluline seda mõistet mõista ka tuule uurimisel. Õhurõhku loovad õhus leiduvate gaasimolekulide liikumine, suurus ja arv. See varieerub sõltuvalt õhumassi temperatuurist ja tihedusest.
1643. aastal töötas Galileo õpilane Evangelista Torricelli välja mõõtmiseks elavhõbeda baromeetri õhurõhk pärast vee ja pumpade uurimist kaevandustegevuses. Tänapäeval sarnaseid instrumente kasutades on teadlased võimelised mõõtma normaalset merepinna rõhku umbes 1013,2 millibaari (jõud pinna pindala ruutmeetri kohta).
Rõhugradiendi jõud ja muud tuule mõjud
Atmosfääris on mitu jõudu, mis mõjutavad tuule kiirust ja suunda. Kõige olulisem on siiski Maa gravitatsioonijõud. Kui gravitatsioon surub Maa atmosfääri kokku, loob see õhurõhku - tuule edasiviiv jõud. Ilma gravitatsioonita ei oleks atmosfääri ega õhurõhku ja seega ka tuult.
Õhu liikumise põhjustajaks tegelikult on rõhugradiendi jõud. Õhurõhu ja rõhugradiendi jõu erinevused on tingitud Maa pinna ebaühtlasest kuumutamisest sisenedes päikesekiirgus keskendub ekvaatorile. Näiteks energia ülejäägi tõttu madalatel laiuskraadidel on seal õhk soojem kui poolustel. Soe õhk on vähem tihe ja madalama õhurõhuga kui külma õhu kõrgetel laiuskraadidel. Need õhurõhu erinevused loovad rõhugradiendi jõu ja tuule, kuna õhk liigub pidevalt kõrge ja kõrge madal rõhk.
Tuulekiiruse kuvamiseks joonistatakse rõhugradient ilmakaartele, kasutades isobaarid kaardistatud kõrge ja madalrõhkkonna piirkondade vahel. Üksteisest kaugel asuvad latid tähistavad astmelist rõhugradienti ja kerget tuult. Lähemal asuvad need näitavad järsku rõhugradienti ja tugevat tuult.
Lõpuks Coriolise jõud ja hõõrdumine mõjutavad märkimisväärselt tuult kogu maailmas. Coriolise jõud muudab tuule suuna sirgest teest kõrge ja madalrõhuala vahel ning hõõrdejõud aeglustab tuule liikumist üle Maa pinna.
Ülemise astme tuuled
Atmosfääris on õhuringluse tasemed erinevad. Need keskel ja üleval troposfäär on oluline osa kogu atmosfääri õhuringlusest. Nende ringlusmustrite kaardistamiseks kasutage ülemise õhurõhu kaarte võrdluspunktina 500 millibaari (mb). See tähendab, et kõrgus merepinnast on joonistatud ainult piirkondades, kus õhurõhutase on 500 mb. Näiteks võib 500 mb suuruse ookeani kohal atmosfääri olla 18 000 jalga, kuid maismaal võib see olla 19 000 jalga. Seevastu pinnakaartide kaardil on rõhu erinevused fikseeritud kõrgusel, tavaliselt merepinnal.
500 mb tase on tuulte jaoks oluline, kuna kõrgema astme tuulte analüüsimisel saavad meteoroloogid rohkem teada ilmastikuolude kohta Maa pinnal. Sageli tekitavad need kõrgema astme tuuled ilmastiku- ja tuulemustrit pinnal.
Kaks meteoroloogidele olulist kõrgema astme tuulemustrit on Rossby lained ja jet stream. Rossby lained on olulised, kuna nad toovad külma õhku lõunasse ja sooja õhku põhja poole, luues õhurõhu ja tuule erinevuse. Need lained arenevad mööda joavoolu.
Kohalikud ja piirkondlikud tuuled
Lisaks madala ja ülemise astme globaalsetele tuulemustritele on kogu maailmas mitmesuguseid kohalikke tuuli. Üks näide on maa-mere tuuled, mis esinevad enamikul rannikutel. Need tuuled on tingitud õhutemperatuuri ja õhutiheduse erinevusest maismaa ja vee kohal, kuid piirduvad rannikualadega.
Mägede-orgude tuuled on veel üks lokaliseeritud tuulemuster. Need tuuled tekivad siis, kui mägine õhk jahtub öösel kiiresti ja suubub orgu. Lisaks kogub oruõhk päeva jooksul kiiresti soojust ja see tõuseb üles, tekitades pärastlõunaseid tuuleiile.
Mõningate kohalike tuulte näideteks on Lõuna-California soe ja kuiv Santa Ana Winds, Lõuna-Aafrika külm ja kuiv tuul Prantsusmaa Rhône'i orus, Aadria mere idarannikul väga külm, tavaliselt kuiv boratuul ja põhjaosas Chinook Ameerika.
Tuul võib esineda ka suures piirkondlikus mastaabis. Üks näide seda tüüpi tuulest on katabaatilised tuuled. Need on raskuse põhjustatud tuuled ja neid nimetatakse mõnikord drenaažituulteks, kuna need voolab oru või nõlva alla, kui tiheda külma õhuga voolab raskusjõu tõttu allamäge. Need tuuled on tavaliselt tugevamad kui mägede-orgude tuuled ja esinevad suurematel aladel, näiteks platool või mägismaal. Katabaatiliste tuulte näideteks on Antarktika ja Gröönimaa tohutud jäälehed.
Hooajaliselt nihkub mussoontuuled leidub Kagu-Aasias, Indoneesias, Indias, Põhja-Austraalias ja ekvatoriaal-Aafrikas piirkondlikud tuuled, kuna need piirduvad troopika suurema piirkonnaga, mitte Indiaga näide.
Olenemata sellest, kas tuuled on kohalikud, piirkondlikud või globaalsed, on need oluline osa õhuringluses ja mängivad olulist rolli inimeste elus Maal, kuna nende voolamine tohututele aladele on võimeline ilmastikku, saasteaineid ja muid õhus leiduvaid esemeid kogu maailmas liikuma.