Freitag, 22. Dezember 2006

Einführung Wetter

Die Wettermaschine

Das Wettergeschehen auf der Erde wird hauptsächlich durch die energiereiche Strahlung der Sonne angetrieben. Die bei der Erde eintreffenden Sonnenstrahlen gelangen nicht alle bis zur Planetenoberfläche, denn ein Teil der Strahlung wird von eventuell vorhandenen Wolken in den Weltraum zurückgeworfen (reflektiert), ein weiterer eher kleiner Anteil wird von der Atmosphäre direkt aufgenommen (absorbiert), und auch die Erdoberfläche (Erdboden) reflektiert in Abhängigkeit von ihrer Beschaffenheit einen gewissen Anteil der Sonnenstrahlung. Ist die Erdoberfläche beispielsweise vereist, so wird die unten ankommende Sonnenstrahlung größtenteils in den Weltraum reflektiert. Die schließlich durchkommende Sonnenstrahlung wird vom Erdboden absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Der Erdboden erwärmt dann wiederum von unten die Atmosphäre. Darüber hinaus strahlt er auch Wärme direkt in Richtung Weltraum ab (Infrarotstrahlung). Diese Infrarotstrahlung wird aber auf ihrem Weg nach oben durch die sogenannten Treibhausgase (Kohlendioxid, Wasserdampf, Methan, Lachgas) teilweise zurückgehalten. Die Moleküle der Treibhausgase absorbieren bestimmte ausgewählte Wellenlängen der Infrarotstrahlung des Erdbodens und geben einen Großteil davon durch Stöße an die zahlreichen Nachbarmoleküle anderer Atmosphärengase (Stickstoff, Sauerstoff, Argon)ab. Die Atmosphäre erwärmt sich dabei ein wenig. Ein kleiner Teil gelangt jedoch als infrarote Gegenstrahlung - mit derselben Wellenlänge in der zuvor absorbiert wurde - wieder zurück zum Erdboden, der dadurch wieder etwas Wärme zurückbekommt und so langsamer auskühlt. Der Rest der aufgenommenen Wärme wird durch die Treibhausgase in den Weltraum abgestrahlt. Aufgrund der verzögerten Auskühlung erwärmt sich der Erdboden durch die Sonnenstrahlung auf höhere Temperaturen, als wenn es keine Treibhausgase gäbe. Die Erdoberfläche strahlt dann dem Temperaturanstieg entsprechend mehr Infrarotstrahlung - mit den zahlreichen Wellenlängen, die die Treibhausgase nicht absorbieren können (Infrarotfenster) - in den Weltraum ab, so daß sich ein Strahlungsgleichgewicht auf diesem höheren Temperaturniveau einstellt. Der durch den Treibhauseffekt erwärmte Erdboden gibt seine zusätzliche Wärme von unten an die unteren Luftschichten der Troposphäre weiter.

Wolken haben übrigens eine ähnliche Wirkung wie die Treibhausgase. Allerdings halten sie die Wärme besser als alle Treibhausgase, da sie die Infrarotstrahlung in allen infraroten Wellenbereichen absorbieren und wieder zum Erdboden zurückschicken! Die Wolken strahlen aber ebenso auch einen Teil der absorbierten Wärmeenergie in den Weltraum ab. Dies tun sie umso weniger, je größer ihre vertikale Ausdehnung ist, denn in größeren Höhen ist die Wolkenoberseite deutlich kälter als die Unterseite. Die Infrarotabstrahlung der Wolkenoberseite in den Weltraum ist damit deutlich geringer als die infrarote Gegenstrahlung an der Wolkenunterseite. In große Höhen hinaufreichende Quellwolken erzeugen also einen deutlich stärkeren Treibhauseffekt als eine flache Schichtbewölkung. Tagsüber wirken alle Wolken mehr oder weniger abkühlend, da sie ja einen Großteil des Sonnenlichts in den Weltraum reflektieren.

Die Erwärmung der Erdoberfläche ist vor allem vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung abhängig. Je flacher die Strahlung einfällt, umso größer ist die Fläche, auf die sie sich verteilt, und umso weniger wird ein beliebiges Flächenstück erwärmt. Bei steil einfallender Strahlung verhält es sich genau umgekehrt.Die Erde dreht sich um die eigene Achse (Eigenrotation), so dass sie einen Wechsel von Tag und Nacht aufweist. Da die Drehachse der Erde zudem nicht genau senkrecht auf der Bahnebene um die Sonne steht, sondern um 23,5° gekippt ist, gibt es auch Jahreszeiten.


Sonneneinstrahlung und Jahreszeiten
Quelle: Celestial Atlas Illustrated Astronomy,
Asa Smith, New York,1849
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Nord- und Südhalbkugel der Erde erhalten während eines Umlaufs um die Sonne abwechselnd einmal mehr und einmal weniger Sonnenstrahlung, denn diese trifft einmal steiler auf die Nordhalbkugel und flacher auf die Südhalbkugel und das andere Mal flacher auf die Nordhalbkugel und steiler auf die Südhalbkugel. Über das ganze Jahr gesehen erhält die Äquatorregion der Erde deutlich mehr Sonnenenergie als die mittleren Breiten oder gar die Polarregionen. Das ist nicht so selbstverständlich, wie es scheint, denn wenn die Drehachse deutlich stärker gekippt wäre, wäre das nicht mehr so. Die globalen Luft- und Meeresströmungen sorgen auf der Erde für einen gewissen Temperaturausgleich.
Die Begleiterscheinungen davon können wir als Wetter Tag für Tag immer wieder neu erleben!

Das Wettergeschehen spielt sich überwiegend in der untersten Schicht der Erdatmosphäre, der Troposphäre ab. Darüber liegt die sehr trockene Stratosphäre, in der die Luft schon sehr dünn ist. Sie enthält das lebenswichtige Ozon, das die gefährlichen Anteile der Uktraviolettstrahlung der Sonne absorbiert (s.u.)und so höheres Leben auf der Erde erst möglich macht.

In der Äquatorregion, den Tropen, wird die Erdoberfläche und damit auch die darüber befindlichen Luftschichten also viel wärmer (Warmluftsektor) als in den Polarregionen(Kaltluftsektor). Warme Luft dehnt sich nun aber mehr in die Höhe aus als kalte Luft, so daß der Luftdruck mit zunehmender Höhe vergleichsweise langsamer fällt. Über den Tropen bildet sich deshalb am oberen Rand der Troposphäre, 18 km hoch, ein Höhenhoch. Über den beiden Polen, wo die Troposphäre wegen der hier recht geringen Sonneneinstrahlung nur ganze 7 km hoch reicht bildet sich jeweils ein Höhentief. In der oberen Troposphäre besteht also ein großer Luftdruckgefälle zwischen dem Höhenhoch über der Äquatorregion und den Höhentiefs über den Polen. Am Boden ist der Luftdruck bei warmer und kalter Luft zunächst gleich, denn das Gewicht der beiden Luftmassen ist ja unabhängig von ihrer Ausdehnung in die Höhe. Das Druckgefälle in der Höhe erzeugt aber eine Gradientenkraft vom Höhenhoch der Warmluft zum Höhentief der Kaltluft, und diese Kraft löst wiederum einen starken Höhenwind (Jetstream) in Richtung der beiden Pole aus.



Die Erdrotation (Corioliskraft) lenkt diesen Wind nach Osten ab, wodurch sich auf der Nord- und Südhalbkugel jeweils eine Westwindzone (Westdrift) herausbildet, die sich bis zum Boden hin durchsetzt. Durch den Höhenwind verliert die Warmluft an Masse, so daß der dort auf dem Boden lastende Luftdruck sinkt. Auf diese Weise entsteht eine durchgehende Reihe von Bodentiefs in der Äquatorregion, die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ).


An den Polen bilden sich linsenförmige Kältehochs aus, da sich die polare Kaltluft kaum in die Höhe ausdehnt sondern vielmehr in Bodennähe ansammelt. Von diesen Kältehochs der Pole strömt die Kaltluft in Richtung Äquator und wird ebenfalls durch die Erdrotation (Corioliskraft)abgelenkt, diesmal aber nach Westen. Warm- und Kaltluft begegnen sich an den sogenannten Frontalzonen (Polarfronten) der Nord- und Südhalbkugel, strömen aber wegen der Ablenkung durch die Erdrotation in entgegen gesetzten Richtungen aneinander vorbei. Die Temperatur- und Druckgegensätze sind nicht an allen Abschnitten der Polarfronten überall genau gleich groß und damit auch nicht die Windgeschwindigkeiten innerhalb der Jetstreams der Westwindzonen. Durch diese Unregelmäßigkeiten beginnen die Jetstreams zu mäandern (Rossby-Wellen).Die Höhenströmung wird dadurch abwechselnd beschleunigt und dann wieder abgebremst.




Ablenkung von bewegten Luftteilchen durch die Erdrotation (Corioliskraft):
Die Erde dreht sich um die eigene Achse (Erdrotation) und die Luftteilchen ihrer Atmosphäre drehen sich mit. Je weiter man nach Norden gelangt, umso langsamer bewegen sich die Luftteilchen in Drehrichtung, denn die Breitenkreise werden ja immer kleiner und somit der zurückzulegende Weg während einer Erdumdrehung immer kürzer. Wenn sich ein Luftteilchen beispielsweise vom Äquator nach Norden bewegt, bekommt es also eine höhere Geschwindigkeit in Drehrichtung der Erde mit, als sie die in den höheren Breitengraden befindlichen Luftteilchen haben. Deshalb eilt es diesen in Richtung der Erdrotation nach Osten voraus, wird also nach rechts abgelenkt. Bewegt sich ein Luftteilchen von Norden in Richtung Äquator, so bekommt es eine niedrigere Geschwindigkeit in Richtung der Erddrehung mit als die sich auf den niedrigeren Breitengraden jeweils schon befindlichen Luftteilchen, und es bleibt diesen gegenüber zurück. Das Luftteilchen wird nach Westen, also ebenfalls nach rechts abgelenkt. Bewegt sich ein Luftteilchen auf einem mittleren Breitenkreis nach Osten in Richtung der Erdrotation, so wird es schneller als die es umgebenden Luftteilchen und bewegt sich zu einem Breitenkreis, der der höheren Geschwindigkeit entspricht, wird also nach rechts in Richtung Süden abgelenkt. Ein Luftteilchen dagegen, das sich auf einem mittleren Breitenkreis nach Westen entgegen der Erdrotation bewegt, verliert gegenüber den Luftteilchen der Umgebung an Geschwindigkeit und sucht sich einen dementsprechenden Breitenkreis. Es wird in Richtung Norden, also ebenfalls nach rechts abgelenkt.

In der Abbildung stehen die blauen Pfeile für die Gradientenkraft (entlang eines Druckgefälles), die die Luftteilchen in Bewegung setzt. Die roten Pfeile stehen für die ablenkende Corioliskraft und die schwarzen Pfeile zeigen die resultierende Bewegung der Luftteilchen. Quelle: Wikipedia


Auf der Rückseite - die Westseite bei einer von West nach Ost gerichteten Höhenströmung - eines Wellentals des Jetstreams (Trog) wird die Luft beschleunigt, denn die Luftteilchen erfahren neben der Gradientenkraft, die vom Höhenhoch zum Höhentief weist, eine Zentrifugalkraft in genau die entgegengesetzte Richtung. Der Höhenströmung wird langsamer und durch die mit noch größerer Geschwindigkeit nachfolgende Luft gibt es einen Luftstau (Konvergenz). Die Luftsäule in diesem Bereich gewinnt an Masse, so daß der Bodenluftdruck steigt. Die Luft weicht ringsherum nach außen aus (Divergenz in Boden) und es bildet sich ein abwärts gerichteter Hochdruckwirbel. Auf diese Weise entstehen die dynamischen Hochdruckgebiete (Anticyclonen), die sich auf der Nordhalbkugel (Südhalbkugel)im Uhrzeigersinn (Gegenuhrzeigersinn)drehen und äquatorwärts ausscheren. Da die Luft in einem solchen Hochdruckgebiet nach unten sinkt und sich dabei erwärmt, lösen sich die eventuell vorhandenen Wolken auf.




Jetstream mit Rossby-Wellen, dynamische Hoch- und Tiefdruckgebiete
Quelle: Lufthansa-Broschüre

Auf der Vorderseite eines Troges - die Ostseite bei einer von West nach Ost gerichteten Höhenströmung - nimmt die Geschwindigkeit der Höhenströmung wieder zu, da die abbremsende Zentrifugalkraft wegfällt. Die mit einer noch geringeren Geschwindigkeit nachfolgende Luft kommt nicht mit, die Luftsäule in diesem Bereich verliert an Masse (Divergenz) und der Bodenluftdruck fällt. Die Luft strömt von ringsherum herbei und es bildet sich ein aufwärts gerichteter Tiefdruckwirbel. Auf diese Weise entstehen die dynamischen Tiefdruckgebiete (Cyclonen), die sich auf der Nordhalbkugel (Südhalbkugel) wegen der Corioliskraft im Gegenuhrzeigersinn (Uhrzeigersinn)drehen und polwärts ausscheren.




Unregelmäßigkeiten im Jetstream der Westwindzone lösen die Bildung der dynamischen Tief- und Hochdruckgebiete aus (die 500mb Isobaren der Westwindzone sind eingezeichnet). Islandtief und Azorenhoch sind sehr gut erkennbar.
Das Islandtief lenkt polare Kaltluft in die Westwindzone. Diese polare Kaltluft ist gut an der zellularen Bewölkung zu erkennen, die immer dann entsteht, wenn kalte Luft über eine noch relativ warme Wasseroberfläche strömt, wobei durch die labile Luftschichtung – die vom Wasser erwärmte Luft steigt wegen ihrer geringeren Dichte in der kalten Luft auf - zahlreiche Konvektionszellen entstehen, in denen sich Quellwolken (Cumulus) bilden. Gegenüber dem Islandtief liegt im Süden das Azorenhoch. Es mischt tropische Warmluft in die Westwindzone. Beide Druckgebilde erhöhen so gemeinsam den Temperaturgegensatz an der Polarfront und fördern dadurch wiederum die Entstehung neuer dynamischer Hoch- und Tiefdruckgebiete. Am unteren Bildrand erscheint auch die ITCZ mit ihrer starken Quellbewölkung, die auch zahlreiche Gewitterzellen enthält. Quelle: Naval Research Laboratory

(Bild kann durch Anklicken vergrößert werden)

Die Ablenkung durch die Corioliskraft sorgt auch dafür, daß der Druckausgleich zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten nicht auf direktem und geradem Wege erfolgt. Die Lebensdauer von Hoch- und Tiefdruckgebieten wird so enorm verlängert.

Durch die von ihrem Tiefdruckzentrum ausgehende Drehbewegung stößt warme Luft polwärts gegen die Kaltluft vor (Warmfront), und im Gegenzug stößt kalte Luft äquatorwärts gegen die Warmluft (Kaltfront) vor. An der Warmfront, wo die warme Luft langsam über die kältere Luft nach oben gleitet, bilden sich Schichtwolken, und es fängt häufig über längere Zeit an zu regnen (Landregen). In größeren Höhen, wo es kälter ist, bilden sich Eiswolken (Cirrus). Die Kaltfront und die dahinter befindliche Kaltluft bewegen sich wesentlich schneller als die vorauseilende Warmluft, die wegen ihrer Aufstiegstendenz eine schwächer ausgeprägte Vorwärtsbewegung hat. Die Warmluft wird so nach und nach von der herannahenden Kaltluft durchdrungen, erfährt dabei, da sie leichter ist, einen starken Auftrieb (labile Luftschichtung), und es bildet sich eine ausgeprägte Quellbewölkung. Bei kräftigen Winden kommt es zu sehr heftigen Regenschauern, oft auch zu Gewittern mit Hagel. Der Warmluftsektor wird nach und nach zusammengeschoben. Warm- und Kaltfront vereinigen sich dabei zu einer Mischfront (Okklusion) bis der Warmluftsektor völlig verschwunden ist.



Entwicklung und Aufbau eines Tiefdruckgebietes Tiefdruckgebietes
nachVilhelm Bjerknes (1862-1951), der die Polarfronttheorie entwickelte;
Erklärungen im Text. Bilder durch Anklicken vergrößerbar!
(Bilder können durch Anklicken vergrößert werden)

Später löst sich das Tiefdruckgebiet dann ganz auf. Die durchschnittliche Lebensdauer dynamischer Tiefdruckgebiete liegt nur bei knapp einer Woche. An den Kaltfronten älterer Tiefdruckgebiete können wiederum kleine Wellenstörungen auftreten und die Bildung weiterer dynamischer Tiefdruckgebiete (Randtiefs, Tochtertiefs) auslösen.

Wenn das Temperaturgefälle an der Polarfront gering wird, kann die Strömungsgeschwindigkeit im Jetstream der Westwindzone so sehr zurückgehen, und die Schwingungen (Rossby-Wellen) innerhalb des Jetstreams so stark werden, daß die Höhenströmung schließlich ganz und gar zusammenbricht. Die dynamischen Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Westwindzone werden dann sozusagen "eingefroren" und bewegen sich nicht mehr weiter nach Osten, denn die sie antreibende Höhenströmung ist ja nicht mehr vorhanden. Polwärts bildet sich eine neue Polarfront ohne Rossby-Wellen aus, mit demzufolge hoher Strömungsgeschwindigkeit. Da so kein Temperaturausgleich stattfinden kann, werden die Temperaturgegensätze zwischen tropischer Warmluft und polarer Kaltluft wieder größer, bis sich durch Instabilitäten erneut Rossby-Wellen bilden und damit auch wieder neue dynamische Hoch- und Tiefdruckgebiete entstehen können. Die "eingefrorenen", stationären Tiefdruckgebiete haben sich also auf diese Weise von der Westwindzone getrennt („cut off“). Da sie ursprünglich auf der Kaltluftseite der Polarfront entstanden sind, handelt es sich bei ihnen um Bereiche kalter Luft, die von der wärmeren Umgebungsluft der Warmluftseite völlig eingeschlossen sind. Sie werden deshalb auch Kaltlufttropfen genannt. Als kalte Höhentiefs über relativ warmer Luft - eine labile Luftschichtung also - „saugen“ sie die Luft nach oben. Diese kühlt dabei ab, und es entwickeln sich viele Quellwolken (Cumulus, Cumulunimbus). Heftige Niederschläge (Regen, Schnee) und auch Gewitter (Hagel) sind dann die Folge.


Rossby-Wellen des Jetstreams mit Cut-Off Prozess und Blocking Action.
Quelle: Wikiservice.at Bilder können durch Anklicken vergrößert werden!

Aus kleinen Wellenstörungen der Jetstreams entstehen also die dynamischen Hoch- und Tiefdruckwirbel, die wie Rührwerke für eine Durchmischung von Warm- und Kaltluft und damit für einen Abbau des Temperatur- und Druckgefälles zwischen der Äquatorregion und den Polen sorgen. Die Tiefdruckwirbel werden in den Westwindzonen nach Osten getragen. In den Gebieten unter ihren Zugbahnen sorgen sie für eine milde und feuchte Witterung. Die äquatorwärts ausscherenden Hochdruckwirbel der Westwindzonen bilden die beiden subtropischen Hochdruckgürtel. Zwischen den Subtropenhochs und den Bodentiefs der ITCZ in der Äquatorregion wirkt wiederum eine Gradientenkraft. Diese sorgt für eine Luftströmung aus den Subtropenhochs in Richtung Äquator, die aber schon bald durch die Erdrotation (Corioliskraft, s.u.) zu einem Ostwind abgelenkt wird (Urpassat).Wegen der Bodenreibung überwiegt aber am Ende die Gradientenkraft, so daß auf der Nordhalbkugel ein Nordostwind (Nordostpassat) und auf der Südhalbkugel ein Südostwind (Südostpassat) dabei herauskommt.. Die Luft wird auf ihrem Weg zu den Bodentiefs in der Äquatorregion immer wärmer bis sie am Ende aufzusteigen beginnt. Damit hat die Luft die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ) erreicht und der Luftkreislauf ist geschlossen.



Die globale Luftzirkulation der Erde
ITCZ=Innertropische Konvergenzzone, H=Hoch,T=Tief,WWZ=Westwindzone
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Die aufsteigende Warmluft über der ITCZ ist sehr feucht, da dort viel Wasser verdunstet. Es stammt aus dem Meer und von dem sehr üppigen Pflanzenbewuchs auf dem Festland. In der feuchten Luft ist Wasser als Gas (Wasserdampf) gelöst. Damit Wasser verdunsten kann, muss eine Menge Energie vorhanden sein, da sich die Moleküle des flüssigen Wassers, die sich relativ stark elektrisch anziehen, nur ungern voneinander trennen lassen, um sich dann in der umgebenden Luft zu verlieren. Doch Energie wird ja von der Sonne ausreichend geliefert.

Warme Luft kann wesentlich mehr Wasser aufnehmen als kalte Luft. Der Grund: In der kalten Luft bewegen sich die Luftteilchen deutlich langsamer und stoßen weniger heftig untereinander und mit den Wassermolekülen zusammen. Daher können die Wassermoleküle leichter über ihre gegenseitigen elektrischen Anziehungskräfte miteinander Verbindung bekommen und zusammenfinden, d.h. das Wasser kann in kalter Luft leichter kondensieren.

Die aufsteigende warme und feuchte Luft kühlt sich mit wachsender Höhe immer mehr ab, bis das so genannte Kondensationsniveau erreicht ist. Das ist die Höhe in der die Luft gerade kalt genug ist, daß der in ihr enthaltene Wasserdampf auskondensieren kann. Es bilden sich dann unendlich viele, mikroskopisch kleine Wassertropfen und es entsteht eine Wolke. Dabei wird Kondensationswärme frei, auch latente Wärme genannt. Sie entspricht der Energie, die nötig war, um die Wassermoleküle voneinander zu trennen und die nun bei dem umgekehrten Vorgang natürlich wieder freigesetzt wird.Die Kondensationswärme gibt der aufsteigenden Luft neuen Auftrieb, denn solange diese wärmer ist als die Umgebungsluft, kann der Aufstieg weitergehen. Auch Wasserdampf kondensiert weiter aus, soweit noch genug davon vorhanden ist. Die bei der Wolkenbildung freiwerdende Kondensationswärme treibt also ihrerseits die Wolkenbildung an. So kann sich eine ausgeprägte Quellbewölkung mit mächtigen Wolkentürmen, ergiebigen Niederschlägen und häufigen Gewittern ausbilden. All das ist typisch für das tropische Klima.

Wichtig noch zu wissen: Die Luft kann nur innerhalb der Troposphäre aufsteigen, weil hier die Lufttemperatur von unten nach oben abnimmt. In der nächsthöheren Schicht, der Stratosphäre, steigt die Lufttemperatur mit zunehmender Höhe aber wieder an. Das liegt an dem dort vorhandenen Ozon, welches sich erwärmt, wenn es die gefährlichen Anteile der von der Sonne kommenden Ultraviolettstrahlung absorbiert. Luft, die in der Troposphäre vielleicht noch gerade wärmer war, als die Umgebungsluft und deshalb weiter aufsteigen konnte, trifft in der Stratosphäre auf deutlich wärmere Luftschichten und verliert ihren Auftrieb. Deshalb flachen die Wolkentürme über der Äquatorregion plötzlich ab, die Wolkenbildung setzt sich nur noch seitwärts fort und so kommt es zu der typischen Ambossform der großen Gewitterwolken. Die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ) bleibt nicht ortsfest am Äquator, sondern wandert in Abhängigkeit vom Sonnenstand und damit von den Jahreszeiten abwechselnd in Richtung einer der beiden Pole. Im Sommer auf der Nordhalbkugel liegt sie etwas nördlich des Äquators, um dann im Herbst auf die Südhalbkugel überzuwechseln. Im Winter liegt sie etwas südlich vom Äquator; auf der Südhalbkugel ist dann Sommer. Die Wanderung der ITCZ verursacht die stetige Abfolge von Regenzeiten im Sommer (Monsun) und Trockenzeiten im Winter in den Regionen um den Äquator herum.

Im Bereich der Subtropenhochdruckgebiete, wo die Luftmassen großflächig absinken und dabei immer wärmer werden, ist es dagegen heiß und trocken. Wolken können sich nur in ganz geringem Umfang bilden. Häufig sind in diesen Regionen Wüstengebiete zu finden, beispielsweise die Sahara.



Infrarotaufnahme der Erde: ITCZ mit Quellwolkenbildung; dynamischen Tiefdruckgebieten,
besonders schön auf der Nordhalbkugel (Quelle: Meteosat, 11.06.2007, 06:00 Uhr)
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Zu guter Letzt soll noch die Rolle der Meeresströmungen bei der globalen Wärmeverteilung vom Äquator in Richtung der Pole behandelt werden. Analog zur globalen Zirkulation durch Luftströmungen, gibt es auch eine globale Zirkulation durch Meeresströmungen in den Ozeanen. Beide Zirkulationssysteme sind an der globalen Wärmeverteilung jeweils etwa zur Hälfte beteiligt.



Die globale Zirkulation der Meeresströmungen: Das Tiefenströmungen sind kalt und salzig,
die Oberflächenströmungen dagegen vergleichsweise warm und salzarm.
Quelle:
http://www.grida.no/climate/vital/32.htm
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Die Meeresströmungen sind turbulent und stark verwirbelt. Sie werden hauptsächlich durch Winde angetrieben. Das vom Äquator zu den Polen strömende Wasser gibt seine Wärme allmählich an die Luft darüber ab und wird dabei immer kühler, aber auch immer salzhaltiger, da auf seinem langen Weg viel Wasser verdunstet. Die Dichte des Wassers nimmt so nach und nach zu, bis es langsam abzusinken beginnt, wodurch wiederum die Meeresströmungen als Ganzes wie durch eine Pumpe verstärkt werden. Das kalte Tiefenwasser strömt dann wieder in Richtung Äquator. Zwischen Meerwasser und Luft besteht ein intensiver Wärmeaustausch. Das am Äquator erwärmte Wasser, das durch oberflächennahe Meeresströmungen in die Nähe der Pole gelangt, gibt dort seine überschüssige Wärme an die Luft ab. So wird beispielsweise die Wärme, die der Golfstrom in den Norden transportiert, durch die Tiefdruckwirbel in der Westwindzone nach Europa transportiert und sorgt dort für eine vergleichsweise milde Witterung.

Jens Christian Heuer

Quellen:

Geo Special Nr. 2 Wetter 1982
Manfred´s Wetterseite (
www.met.fu-berlin.de/~stefan/sturm3.pdf)
Wasserplanet Ernst-Georg Beck (
http://www.biokurs.de/treibhaus/)
Water Planet Nicholas Short (
http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect14/Sect14_1a.html)
Homepage Stefan Rahmstorf (http://www.pik-potsdam.de/~stefan/ )
und nicht zu vergessen:
die vielen interessanten Gespräche mit dem Diplom-Meteorologen Klaus-Eckart Puls !

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