Atmosphärische Zirkulation ist die globale Bewegung der Luft, die die Wärme der Sonneneinstrahlung von wärmeren in kühlere Regionen verteilt. Wenn sich die Erde nicht um ihre Achse drehen würde und eine glatte und gleichmäßige Oberfläche hätte, würde heiße Luft am Äquator aufsteigen und in Richtung der Pole strömen. Es würde dort abkühlen und sinken und einen Rückfluss zum Äquator entlang der Erdoberfläche erzeugen. Es würde zwei große, gleichmäßig rotierende Konvektionszellen geben, eine auf der Nordhalbkugel und eine auf der Südhalbkugel. Anstelle dieses vereinfachten Musters ist die atmosphärische Zirkulation der Erde viel komplexer.
Ein stark vereinfachtes Modell der atmosphärischen Muster der Erde hat eine große Konvektionszelle in jeder Hemisphäre. In Wirklichkeit gibt es in jeder Hemisphäre drei Konvektionszellen. Erwärmte, feuchte tropische Luft in der Nähe des Äquators steigt auf und strömt vom Äquator weg und bildet die Hadley-Zelle. Über den Polen steigt kühle, trockene Luft nach unten und treibt die Polarzellen an. Ferrel-Zellen sind variabler und werden zwischen den Hadley- und Polarzellen gefunden.
Die Rotation der Erde, die Neigung ihrer Achse, Oberflächenmerkmale, Meeresströmungen und lokale Wettermuster beeinflussen alle die globalen atmosphärischen Muster. Anstelle von Winden, die in einer geraden Linie fließen, bewirkt die Rotation der Erde, dass sie sich krümmen. Die Corioliskraft lenkt die Winde der Nordhalbkugel nach rechts und die Winde der Südhalbkugel nach links ab. Er trägt zur Bildung der Westwinde in den mittleren Breiten und der Ostwinde in den tropischen und polaren Zonen bei. Die Corioliskraft erzeugt auch die Rotationswinde um Hoch- und Niederdruckzellen.
Saisonale Verschiebungen der atmosphärischen Zirkulation werden durch die Neigung der Erdachse verursacht. Da sich die direkten Sonnenstrahlen jahreszeitlich nach Norden und Süden des Äquators bewegen, ändern sich die Zirkulationsmuster. Die Merkmale auf der Erdoberfläche wirken sich auch auf die globale atmosphärische Zirkulation aus. Größere Landflächen auf der Nordhalbkugel und die entsprechende größere ozeanische Fläche auf der Südhalbkugel verursachen Variationen in den drei Konvektionszellen in jeder Hemisphäre.
Die vielen komplexen Faktoren, die die atmosphärische Zirkulation beeinflussen, machten es für den Menschen schwierig, die globalen Luftzirkulationsmuster angemessen zu modellieren. Erst im 20. Jahrhundert wurden mithilfe von Computern und Satellitendaten genaue Modelle der atmosphärischen Zirkulation erstellt. Diese Modelle ähnelten stark der tatsächlichen Funktionsweise der Atmosphäre und halfen Wissenschaftlern, Klima- und Wettermuster besser zu verstehen. Frühe Fortschritte bei der Wettervorhersage mithilfe von Computermodellen entwickelten sich, da viel realistischere und komplexere Modelle genauere Vorhersagen ermöglichten. Atmosphärische Zirkulationsmodelle werden verwendet, um langfristige Klimaänderungen in der Vergangenheit zu verstehen und die Auswirkungen zukünftiger Veränderungen vorherzusagen.