Sonntag, 29. Juli 2007

Meteorologie

Hurrikane und Meeresströmungen


Tropische Wirbelstürme spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Meeresströmungen, die zusammen mit den globalen Luftströmungen für einen gewissen Temperaturausgleich zwischen Tropen und Polen sorgen. Das fand eine Forschergruppe der Purdue Universität (West Lafayette, Indiana, USA) um Professor Matthew Huber (earth and atmospheric sciences) heraus.


Tropische Wirbelstürme (Hurrikane, Taifune) können normalerweise nur
über offenem Wasser entstehen und auch immer nur dann, wenn die
Wassertemperatur ausreichend hoch ist, also mindestens 26°C beträgt.
Je höher wärmer das Meerwasser ist, je mehr Wasser also verdunstet, desto
mehr Energie steht dem Wirbelsturm zur Verfügung. Die über dem Wasser
erwärmte, feuchte Luft steigt auf und kühlt dabei ab. Die kältere Luft kann
weniger Wasser aufnehmen als zuvor, bis es schließlich kondensiert und
die Wolkenbildung einsetzt. Dabei wird fortlaufend die für die Verdunstung
des Wassers zuvor verbrauchte Energie (latente Wärme) wieder freigesetzt.
Das wiederum verstärkt den Auftrieb der Luft, die solange weiter aufsteigt,
wie sie noch eine höhere Temperatur als die kältere Luft der Umgebung hat.
Es bilden sich gewaltige Wolkentürme die bis in enorme Höhen anwachsen
können. Die Luft wird durch den Einfluss der Erdrotation (Corioliskraft)
abgelenkt und es entsteht ein Wirbel, der ein sich verstärkendes
Tiefdruckgebiet bildet, das immer mehr feuchtheiße Luft von allen Seiten
ansaugt. Das ganze Wolkensystem beginnt sich zu drehen, verstärkt sich über
dem warmen Wasser immer weiter und dreht sich immer schneller.
Im Zentrum bildet sich ein beinahe windstilles Auge, durch das kalte Luft aus
der Höhe angesaugt wird, die sich auf ihrem Weg nach unten immer mehr erwärmt. Der neu
entstandene Wirbelsturm bewegt sich mit der jeweils vorherrschenden Luftströmung..
(Quelle: NOAA)

Weiterhin wirken sie auch direkt als Thermostaten, die bei Gefahr einer Überhitzung für eine schnelle Abkühlung der Tropen sorgen. Das könnte mit ein Grund dafür sein, daß die Temperaturen in den Tropen auch in deutlich wärmeren Zeiten als heute nur geringfügig höher waren.
.
Die hohen Wolkentürme eines tropischen Wirbelsturms reichen bis in
die obere Tropossphäre und oft noch darüber hinaus. Ein tropischer
Wirbelsturm wirkt deshalb wie eine Kühlmaschine, die Wärme von der
Erdoberfläche in große Höhen abtransportiert, wo sie dann in den
Weltraum abgestrahlt wird. (Quelle: NASA)
Alle Meeresströmungen werden zunächst einmal hauptsächlich durch Winde angetrieben.
Jedoch gibt es noch einen "Hilfsantrieb", denn das zu den Polen strömende Wasser gibt seine Wärme allmählich ab und wird durch Verdunstung immer salzhaltiger. Das Wasser bekommt dadurch eine höhere Dichte und beginnt irgendwann abzusinken, wodurch wiederum die aus den Tropen kommenden Meeresströmungen wie durch eine Pumpe verstärkt werden. Das zuvor am Äquator erwärmte Oberflächenwasser gibt seine überschüssige Wärme nach und nach an die darüber befindliche Luft ab. So wird die Wärme, die beispielsweise der Golfstrom in den Norden transportiert hat, durch die Westwindzone letztendlich bis nach Europa gebracht.

Das kalte und salzhaltige Tiefenwasser strömt wieder zurück in die Tropen. Doch wie kommt es dort wieder nah oben, obwohl es doch viel schwerer ist als das warme und salzhaltige Oberflächenwasser vor Ort? Genau da kommen die tropischen Wirbelstürme ins Spiel:
Das warme Oberflächenwasser verdunstet in großen Mengen und liefert so den "Treibstoff" für die tropischen Wirbelstürme, die abgekühltes Oberflächenwasser zurücklassen, wo immer sie auch entlang ziehen.


Abkühlung des Oberflächenwassers durch tropische Wirbelstürme (blau)
(Bild kann durch Anklicken vergrößert werden)
(Quelle: Matthew Huber, Purdue University)

Das Oberflächenwasser ist nun nicht mehr leichter als das Tiefenwasser und eine Durchmischung ist nun leichter möglich. Auch das bewerkstelligen die tropischen Wirbelstürme, indem sie das Wasser kräftig aufwühlen. So gelangt das kalte Tiefenwasser schließlich wieder an die Oberfläche und kann durch die Sonnenstrahlung wieder erwärmt werden. Damit ist der Kreislauf der Meeresströmungen geschlossen.
Die Wissenschaftler konnten in Temperaturdaten des Oberflächenwassers die "Spuren" der tropischen Wirbelstürme finden. Sie waren im Durchschnitt 200km breit und 1000km lang, und das Wasser war dort bedeutend kühler als in der Umgebung.
Jens Christian Heuer

Quellen:
Purdue University News
NASA
NOAA

 
Blog Directory - Blogged