Atmosfærisk sirkulasjon

Meridionale sirkulasjonsmøstre

Vindbeltene og jetstrømmene kretser rundt Jorden og er organisert i tre bånd av 
celler: Hadleyceller, Ferrelceller, og Polarceller. Cellene flytter seg, endrer seg, smelter sammen og går fra hverandre i kompliserte prosesser. For å beskrive cellene er det enklest å referere til dem som enkeltceller.

Polarcellen

Polarcellen er også et enkelt system. Selv om luften nær 60° N/S er kald og tørr sammenlignet med den ekvatoriale luften, er den fremdeles varm og fuktig nok til at konveksjonen kan drive en termal sirkulasjon. Den varme luften stiger og flytter seg mot polene når den når den øvre troposfæren rundt 8-10 km over overflaten. Når luften kommer over polområdene er den blitt avkjølt, og dermed tyngre, og synker ned og danner kalde, tørre høytrykksområder. Luften strømmer vekk fra polene langs overflaten, og ved corioliseffekten danner denne luften polar østavind.
Luftstrømmen mot polene danner harmoniske bølger i atmosfæren kalt Rossbybølger. Disse svært lange bølgene spiller en viktig rolle i retningen til jetstrømmen, som vi finner i overgangen mellom tropopausen og Ferrelcellen i forbindelse med polarfronten. Polarcellen er svært viktig i transport av varme og balanserer Hadleycellen i jordens energibalanse ved å sende kald luft i retning ekvator.
Hadleycellen og Polarcellen ligner hverandre på den måten at begge er drevet av termale krefter. Altså eksisterer begge som følge av varierende overflatetemperatur. De enorme energimengdene som driver disse cellene påvirker værmønsteret i disse områdene, og hindrer til og med visse værsituasjoner i å oppstå. Den endeløse rekken av høytrykk og lavtrykk som passerer forbi på midlere breddegrader, er noe folk på polare og tropiske breddegrader ikke merker noe særlig til.
Disse atmosfæriske systemene er stabile, så selv om styrken kan variere fra område til område over tid, vil de aldri forsvinne helt.
Se også: Polarvirvel

Sonale sirkulasjonsmønster

Selv om Hadley-, Ferrel- og Polarcellen spiller en stor rolle i den globale varmetransporten, er de ikke alene om dette. Forskjeller i temperatur driver også flere sonale sirkulasjonar.
Meridional sirkulasjon kommer av at solinnstrålingen er størst per areal der sola står i senit, og minker med høyere breddegrader, og er minst ved polene. Sonal sirkulasjon kommer av at vann har høyere spesifikk varmekapasitet enn land, og derfor tar til seg og frigir varme mye senere enn landområder gjør. Til og med på mikroskala er dette synlig, noe vi kan se på solgangsbrisen der overflaten på land blir varmet opp raskere enn havoverflaten om dagen, og fører til stigende luftbevegelser og lavtrykk over land. Dette fører så til at luft strømmer inn fra havet for å fylle igjen lavtrykket. Om natten når landområder blir avkjølt raskere enn havoverflaten skjer det motsatte med luft som strømmer ut i havet.
På større skala får en ikke lenger daglige variasjoner, men årstidsbaserte variasjoner eller variasjoner på enda lengre tidsskala. Varmluft stiger over kontinentene nær ekvator og over det vestlige Stillehavet, og strømmer østover eller vestover når den luften når tropopausen. Luften synker ned (subsidens) når den kommer over Atlanterhavet, Det indiske hav og det østlige Stillehavet.
Cellen over Stillehavet spiller en særlig viktig rolle i været på Jorden. Denne cellen oppstår som følge av forskjellig overflatetemperatur mellom de vestlige og østlige delene av Stillehavet. Normalt sett er overflaten i vest varm, mens overflaten i øst er kaldere. Prosessen starter med kraftig konveksjon over ekvator i Øst-Asia og kald luft som synker ned utenfor vestkysten av Sør-Amerika. Dette skaper et vindmønster som skyver vann vestover med opphopning i det vestlige Stillehavet. Vannivået vest i Stillehavet er omtrent 60 cm høyere enn i det østlige Stillehavet på grunn av denne effekten.
Stillehavscellen er så viktig at den har fått navnet Walkersirkulajon etter Sir Gilbert Walker, som lette etter en årsak til at den årlige monsunvinden i India av og til ikke inntraff. Han fant aldri ut av årsaken, men han oppdaget at det er en sammenheng mellom periodiske trykkvariasjoner i Det indiske hav og Stillehavet, som han kalte «den sørlige oscillasjonen»
Med flere års mellomrom slutter dette sirkulasjonsmønsteret å oppføre seg som «normalt», og vintrene blir uvanlig varme eller uvanlig kalde.