Soarele, prin radiațiile emise, reprezintă principala sursă de căldură pentru Pământ. Din tot spectrul de radiații emise de către Soare, responsabile pentru efectul de încălzire sunt radiațiile din domeniul infraroșu, radiații cu o lungime de undă mai mare decât lumina vizibilă.
Aerul, datorită proprietăților sale fizice, nu este capabil să absoarbă decât o cantitate mică din radiația solară directă, cantitate insuficientă pentru încălzirea sa. Suprafața terestră, însă, transformă radiația solară în căldură, care este mai apoi transmisă aerului prin mai multe procese: radiație, conductivitate, convecție, turbulență, advecție și schimbări de fază ale apei.
Dintre procesele enumerate mai sus, rolul cel mai important în încălzirea aerului atmosferic îl au mișcările pe orizontală (advecție) și pe verticală (convecție) ale acestuia și transformările de fază ale apei din atmosferă.
O masă de aer reprezintă un volum de aer comparabil ca dimensiune orizontală cu porțiuni mari din continente și oceane, caracterizată printr-o repartiție relativ omogenă a parametrilor fizici. Pe verticală, grosimea unei mase de aer poate fi de câteva mii de metri, ajungând să se extindă uneori până la limita superioară a troposferei.
Proprietățile fizice care își păstrează oarecum constante valorile sunt temperatura, umezeala și gradul de transparență, și ele sunt determinate de caracteristicile suprafețelor cu care masa de aer se află în contact.
În accepțiune meteorologică, advecția reprezintă mișcarea aerului atmosferic în direcție orizontală sau aproape orizontală. În urma acestei deplasări, însușirile masei de aer (printre care și temperatura) se modifică la intrarea acesteia în contact cu o suprafață terestră activă, ai cărei parametri sunt diferiți. Transferul de căldură prin advecție poate determina o creștere sau o scădere a temperaturii locale.
Convecția este definită ca o mișcare neorganizată pe verticală, ascendentă și descendentă a unor volume de aer care provoacă, pe diferite grosimi, amestecarea straturilor de aer. Convecția poate fi de natură termică, dinamică sau combinată.
Convecția termică are la origine încălzirea neuniformă a unor porțiuni din suprafața terestră (arături, zone construite, suprafețe de apă, paduri, etc.). Aceasta duce la mișcări ascendente puternice care pot depăși uneori 15-20 m/s, însoțite de mișcări descendente ale aerului, de regula având viteze mai mici. Prezența curenților ascendenți este adeseori indicată de nori caracteristici.
Convecția dinamică este reprezentată de o mișcare ascendentă forțată a unei mase de aer deplasate de vânt și care întâlnește în cale un obstacol de mari dimensiuni. Aceste obstacole pot fi constituite din versanți muntoși, caz în care avem de-a face cu convecție orografica sau mari mase de aer rece, peste care aluneca ascendent o masă de aer mai cald, situație în care vorbim de convecție frontală.
O altă modalitate de transfer de căldură între suprafața terestră și aerul atmosferic transformările de fază ale apei. (Voi reveni cu un articol special dedicat acestora).
Un bun exemplu este procesul de condensare a vaporilor de apă, proces însoțit de o puternică degajare de căldură, sub forma căldurii latente de vaporizare. Cantitatea de căldură degajată este egală cu cantitatea de caldură consumată pentru evaporare.
Dacă pentru transformarea unui gram de apă în vapori se consumă o cantitate de cca. 600 de calorii, imaginați-vă energia eliberată în interiorul norilor cu mare dezvoltare pe verticală, al căror conținut de apă poate depăși 300 de tone.
