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© Timothy Shivers / WWf Intl.
KlimaWende! - Darum weht der Wind!


von midori
01.04.2015
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Na, habt ihr heute morgen auch aus dem Fenster geschaut und Schnee entdeckt? Ehrlich - kein Aprilscherz! Seit Tagen weht ein starker Sturm über Deutschland, der nicht nur Regenschauer und Hagel, sondern auch Schnee in die Bundesrepublik bringt. Und das kurz vor Ostern! Aber wie kommt es eigentlich dazu? Warum weht der Wind wohin er weht? Das wollen wir euch heute erklären!

Dafür wollen wir uns die globale atmosphärische Zirkulation genauer ansehen, die gemeinsam mit den Meeresströmungen dafür sorgt, dass die Temperaturen zwischen den kalten Polargebieten und dem warmen Äquator ausgeglichen werden.


Wind kann man fühlen und wenn sich die Gräser biegen und die Bäume knarren, kann man ihn sogar sehen und hören!

Lasst uns zunächst mit den Grundlagen beginnen - den Luftdruckgebieten. Täglich begegnet uns dieser Begriff im Wetterbericht. Aber was sind eigentlich Luftdruckgebiete? Der normale Luftdruck beträgt 1013hPa. Alles was darüber liegt, wird als Hochdruck, alles was darunter liegt als Tiefdruck bezeichnet. Je nach Entstehungsart kann man zwischen thermischen und dynamischen Luftdruckgebieten unterscheiden.

Wie entsteht ein thermisches Hochdruckgebiet? Wie wir alle wissen, hat kalte Luft eine größere Dichte als warme Luft. Kühlt sich Luft ab, dann zieht sie sich zusammen, sie wird schwerer und sinkt. Der Druck auf die umliegenden Luftschichten nimmt durch diesen Vorgang zu - der Luftdruck steigt - wir haben ein thermisches Hochdruckgebiet! Ein thermisches Tiefdruckgebiet entsteht logischerweise genau umgekehrt. Da warme Luft eine geringere Dichte als kalte Luft hat, dehnt sie sich beim Erwärmen aus, wird leicht und steigt in die Höhe. Der Druck auf die umliegenden Luftschichten nimmt ab - der Luftdruck fällt - wir haben ein thermisches Tiefdruckgebiet.

Und voilá - schon haben wir auch Wind! Denn wenn es an zwei unterschiedlichen Orten ein Tiefdruck- und ein Hochdruckgebiet gibt, will die Physik diesen Unterschied natürlich ausgleichen. Die Luftteilchen wandern vom Ort des höheren Drucks zum Tiefdruckgebiet - Wind entsteht!


Vom Tiefdruck zum Hochdruck und wieder zurück mit viel Wind! (Quelle: eigene Darstellung)

Bringen wir nun ein wenig Dynamik ins Spiel! Dynamische Hochdruckgebiete, auch als Antizyklone bezeichnet, entstehen im Bereich des subtropischen Hochdruckgürtels, lösen sich dann von diesem ab und wandern nach Osten. Dynamische Tiefdruckgebiete dagegen, entstehen im Bereich der Polarfront und wandern ebenfalls nach Osten. Auf der Nordhalbkugel werden die Zyklonen vom Wind gegen den Uhrzeigersinn, die Antizyklonen im Uhrzeigersinn umweht - auf der Südhalbkugel ist es genau andersherum.

Für die Entstehung von dynamischen Luftdruckgebieten sind außerdem die sogenannten Jetstreams erforderlich! Dieser mäandert, bildet also eine Art Wellenbewegung, in denen sich bei zyklonaler Drehrichtung Tiefdruckgebiete und bei antizyklonaler Drehrichtung Hochdruckgebiete bilden.


Tiefdruckgebiete entstehen dort, wo es warm ist - am Äquator. Hochdruckgebiete dagegen dort wo es kalt ist - in den Polarregionen. Dazwischen arbeitet der Jetstream. (Quelle: eigene Darstellung)

Habt ihr schon mal von der sogenannten Coriolis-Kraft gehört? Diese Kraft entsteht durch die Drehbewegung der Erde um ihre eigene Achse. Am Äquator dreht sie sich schneller als an den Polen. Diese Kraft lenkt Windströmungen auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab. Warum? Wenn ein Luftpaket seine geographischen Breiten verlässt, behält es seine ursprüngliche Geschwindigkeit bei. Strömt es also beispielsweise von der Nordhalbkugel aus Richtung Süden, dann bewegen sich diese Breiten schneller als seine Herkunftsregion. Das Luftpaket bewegt sich langsamer als die Erde unter ihm und wird deshalb nach Westen abgelenkt. Diese Coriolis-Kraft ist auch für die Drehung der Zyklone und Antizyklone verantwortlich.

Wind entsteht also sowohl durch den Druckausgleich zwischen Hochdruck- und Tiefdruckgebieten, als auch durch die Coriolis-Kraft. Die Reibungskraft am Boden sorgt dafür, dass die Erdoberfläche den Wind ein wenig abbremst. Zumindest in den unteren Schichten.

Lasst uns nun noch einen Schritt weiter gehen und das Dreizellen-Modell betrachten. Es besteht vom Äquator bis hin zu den Polargebieten aus drei Zellen. Die sogenannte Hadley-Zelle ist dem Äquator am nächsten. Die warme Luft des Äquators steigt nach oben und bewegt sich Richtung der Pole, um den Druckunterschied auszugleichen. Dabei kühlt sie ab und sinkt in der Region der Subtropen wieder ab. Das dabei entstehende Hochdruckgebiet sorgt dafür, dass die Luft zum Äquator zurückkehrt - ein eigener Kreislauf!


Das Dreizellen-Modell sorgt für ordentlich Wirbel! (Quelle: eigene Darstellung)

Bei der Polar-Zelle sinkt die kalte, verdichtete Luft an den Polen ab und Hochdruckgebiete entstehen, die die Tiefdruckgebiete in den gemäßigteren Zonen ausgleichen wollen. Die Luft bewegt sich zu den mittleren Breitengraden. Die Ferrel-Zelle ist sozusagen ein Überbleibsel der beiden großen Zellen. Sie wird durch die Bewegungen der Hadley-Zelle und der Polar-Zelle bestimmt.

Sicherlich habt ihr auch schon mal von den Passatwinden gehört. Diese lassen sich im Großen und Ganzen mit der Hadley-Zelle erklären! Die Erwärmung der Erde ist am Äquator am größten. Die warme Luft dehnt sich aus, steigt nach oben. Die aufsteigende Luft kühlt sich wiederrum ab, Wolken bilden sich und es beginnt zu regnen, wie das in den Tropen sehr oft der Fall ist! Wenn die Luft am Äquator in die Höhe steigt, entsteht eine Sogwirkung, es bilden sich Tiefdruckgebiete rund um den Äquator. Das ist die sogenannte Äquatoriale Tiefdruckrinne oder auch Innertropische Konvergenzzone (ITC). Wie schon bei der Hadley-Zelle beschrieben, wandert die Luft polwärts, sinkt bei den Subtropen wieder ab und das enstehende Hochdruckgebiet gleich die Tiefdruckgebiete der Äquatorialen Tiefdruckrinne aus - diese Bewegungen sind die sogenannten Passatwinde!

Weil der Zenitstand der Sonne innerhalb eines Jahres wandert, verschiebt sich auch die Äquatoriale Tiefdruckrinne und mit ihr die Niederschläge und auch die trockenen Passatwinde.


Der ganz eigene Kreislauf in den Tropen und Subtropen sorgt für regelmäßigen Niederschlag.

Die Monsunzirkulation ist eine Sonderform der Passatwinde. Im Nordsommer erwärmt sich der Kontinent so stark, dass sich dort Tiefdruckgebiete bilden und die Äquatoriale Tiefdruckrinne sich bis über den Himalaya verlagert. Ausgelöst durch die Coriolis-Kraft werden die Südostpassate, die nach Norden wehen, zu Südwestwinden. Über dem indischen Ozean nehmen sie viel Feuchtigkeit auf, was in Indien zu heftigen Niederschlägen führt. Dieser Vorgang wird als Sommermonsum bezeichnet. Beim Wintermonsum verlagert sich die Äquatoriale Tiefdruckrinne dagegen auf die Südhalbkugel, da der Kontinent stark auskühlt und über Ostasien ein Kältehoch entsteht. So wehen kühle und trockene Nordostwinde über Indien und den Indischen Ozean.

... das war also die atmosphärische Zirkulation im Schnelldurchlauf! Natürlich stark vereinfacht. Es gibt noch zigtausende Strömungen und physikalische Gesetze, die auf unser Weltklima einwirken! Zu den Faktoren, die unser Klima bedingen, gehören unter anderem der Breitengrad - also eben die Entfernung zum Äquator. Außerdem die Entfernung zum Meer bzw. Ozean, die vorherrschenden Windströmungen ebenso wie Meeresströmungen und natürlich auch der Längengrad, auf dem wir uns befinden.

Die meisten klimatischen Prozesse spielen sich übrigens in der Troposphäre ab, die etwa 25 bis 30km über der Erdoberfläche endet. Darüber befindet sich die Ozonschicht und dann geht es weiter mit Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre.

All diese Faktoren und Vorgänge sorgen dafür, dass wir unsere Erde in verschiedene Klimazonen einteilen können. Je nach Perspektive und Wissenschaftler auch unterschiedlich stark konkretisiert. Da reichen die Aufteilungen von Polar, Subpolar, Gemäßigt, Subtropisch, Tropisch bishin zu Immerfeuchte innere Tropen, Sommerfeuchte äußere Tropen, Subtropisch-randtropische Trockengebiete, Subtropische Winterregengebiete, Subtropische Sommerregengebiete, Subtropisches Kontinentalklima, Zyklonales Westwindklima, Kontinentalklima der hohen Mittelbreiten, Außertropisches Ostseitenklima und Polarregionen. Ihr seht ... wenn man will, geht es auch immer noch ein bisschen komplizierter!


Die Klimazonen unserer Erde - in einfach!

Das soll es dann auch erstmal mit der Wissenschaft gewesen sein. Bis nächsten Mittwoch habt ihr Gelegenheit, all diese neuen Informationen zu verarbeiten - dann erfahrt ihr mehr über unseren WWF Jugend Klimabotschafter Johannes! ;o)

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Landschaft Feld © Schrottie / CC BY-NC-SA 2.0 / https://flic.kr/p/6yGzDYLandschaft Regenwald © Matthias Ripp / CC BY 2.0 / https://flic.kr/p/qJpe3i
Klimazonen © Unser-Planet-Erde.de

Klima-der-Erde.de, Zirkulationssysteme.
Eigene Mitschriften der 12.Jahrgangsstufe Gymnasium Geographie Bilingual.
Malberg, Metereologie und Klimatologie, Zyklonen und Antizyklonen, S.123-188.

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Kommentare (3)
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04.04.2015
Sunlight hat geschrieben:
Ich schließe mich an: toll und vor allem super anschaulich erklärt! :)
Schön, das alles noch mal so auf einen Blick nachvollziehen zu können! (auch bei mir gab es den ein oder anderen Aha-Effekt mit vergrabenen Schulerinnerungen ;))
02.04.2015
Luke24 hat geschrieben:
Sehr interessantes Thema. Kann mich noch gut erinnern, dass wir es in der elften Klasse in Erdkunde durchgenommen haben :-)
02.04.2015
MarcelB hat geschrieben:
Super erklärt Uli! :)

Ich hab auch letztens erst gelesen, dass durch den Klimawandel der Luftdruck in den Polarregionen in den letzten Jahren abgenommen und in Südeuropa und Nordafrika zugenommen hat.
Die Folgen wären fatal, denn dadurch verändert sich die Luftzirkulation in Europa. Die warmen Westwinde werden geschwächt und führen dazu, dass es z.B. in Schottland zu massenhaften Starkregen kommt und Spanien immer trockener wird...
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