Luchtcirculatie op wereldschaal

De hoofdbron van energie voor de aarde is de straling van de zon. De hoeveelheid straling per oppervlakte is niet gelijk verdeeld op de aarde, omdat de draai-as van de aarde een hoek maakt ten opzichte van de zon. Als gevolg daarvan is het warmer in de tropen dan aan de polen. De aarde zal proberen dit thermisch onevenwicht te vereffenen door middel van luchtcirculaties. Als gevolg van deze ongelijke energieverdeling en de draaiing van de aarde (corioliskracht), ontstaan er zo drie circulatiecellen per halfrond.

De breedtegraad waarbij de zon loodrecht in de hemel staat varieert in de loop van het jaar tussen 23.5° NB (onze zomer) en 23.5° ZB (onze winter). Tussen deze twee breedtegraden zal er door de sterke opwarming een stijgende luchtstroom ontstaan met de vorming van onweersbuien als gevolg (zie: convectie). Omdat we te maken hebben met stijgende lucht, moet er lucht samenvloeien of convergeren in de onderste luchtlagen. Deze zone noemen we de intertropische convergentiezone, of ITCZ. In de hogere atmosfeer zal deze lucht vervolgens divergeren, of uitspreiden, naar zowel het noorden als het zuiden. De lucht zal stilaan afkoelen en dalen op ongeveer 30° NB-ZB. Bij het aardoppervlak zal de gedaalde lucht terug naar de evenaar stromen (dit zijn de passaten), zodat er een eerste gesloten circulatiecel gevormd is. Dit is de Hadleycel. Onder de dalende tak van deze cel, op ongeveer 30° NB-ZB, bevinden zich hogedrukgebieden (zie: Azorenhoog).

Tussen de subtropen en de poolcirkel (ongeveer tussen 35° en 65° NB-ZB) bevinden zich de gematigde breedten, waar ook België toe behoort. Deze breedten ondervinden voornamelijk westelijke winden. Die winden ontstaan omdat er een warmtetransport is van zuid naar noord. De Corioliskracht (quasi afwezig in de subtropen) buigt deze circulatie af naar het oosten, waardoor er overheersend westenwinden zijn. De warmere lucht komt op het zogenaamde polaire front in contact met de koudere lucht (zie: luchtmassa) en zal daardoor stijgen zodat er een lagedrukgebied ontstaat. In de hoogte zal de gestegen lucht wederom een tak naar het noorden en zuiden vormen, zodat er sprake is van een tweede cel, de Ferrel-cel. Deze cel is echter niet zo uitgesproken als de Hadley-cel, aangezien de stroming aan de grond eerder oost-west (ofwel zonaal) gericht is in plaats van zuid-noord (ofwel meridionaal). Soms heeft het polair front een golvend karakter, waardoor er wel meer noorden- en zuidenwinden in de gematigde breedten zijn.

Tenslotte zijn er aan de poolkappen semipermanente hogedrukgebieden. Die zijn echter niet zo sterk als de subtropische hogedrukgebieden en manifesteren zich enkel aan het aardoppervlak. In de hogere luchtlagen heerst er een diep lagedrukgebied.