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(22) Globale Zirkulation Meteorologie und Klimaphysik Meteo 383

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Text of (22) Globale Zirkulation Meteorologie und Klimaphysik Meteo 383

  • (22) Globale Zirkulation

    Meteorologie und Klimaphysik

    Meteo 383

  • Thermische Hochs und Tiefs

    Meteo 384Wir betrachten nun Ursachen fr Druck-Unterschiede hier die Bildung eines thermischen Tiefdruckgebietes: Schnellere Erwrmung ber Land Ausdehnung Isobarenflchen wlben sich nach oben (b). Druck am Boden ndert sich zuerst noch nicht, aber Bildung eines Hhen-Hochs: Luft strmt zu den kalten Seiten, jetzt lastet ber der warmen Flche eine geringere Luftmasse (c): Ein Tiefdruckgebiet entsteht (Th. Rubitzko, SdW 9/2012).

  • Land- und Seewind

    Meteo 385Auf kleinrumiger Skala bildet sich dadurch an Ksten (bei grorumig ausgeglichenem Druck) im Tagesverlauf ein typisches Land- Seewind System aus (http://www.diplomet.info). hnlich entstehen Hangwind und Talwind. Im Jahresverlauf haben wir damit auch schon die Haupt-Zutat fr die im Jahresrhythmus wechselnde Monsunzirkulation: Im Sommer kann sich die Landflche strker aufheizen es bildet sich ein Hitze-Tief, im Winter entsteht dagegen ein Klte-Hoch.

  • Monsun

    Meteo 386Aufgrund der gewaltigen Landmasse Asiens ist die Monsun-Zirkulation hier besonders stark ausgeprgt (Bild: Klett-Verlag; vgl. Kapitel Niederschlag). Auf dieser Skala wirkt sich auch die Coriolis-Kraft aus, fr die konkrete Aus-prgung sind auch Faktoren wie die Schnee-Bedeckung in Tibet wichtig.

  • Monsun

    Meteo 387Dhofar im Oman ist die einzige Region der arabischen Halbinsel, die vom Sommer-monsun erreicht wird (Bild: NASA). Relativ kleine nder-ungen der Monsun-Zirkulation entscheiden darber, ob die Sahara (so wie heute) eine Wste ist, oder ein Tierparadies hnlich wie heute in Ostafrika.

  • Einstrahlungs-Unterschied

    Meteo 388Auf globaler Skala sind die Unterschiede der Strahlungsbilanz in hohen und niedrigen Breiten magebend (Bild: W&K, H. Frater). Auf einer nicht-rotierenden Erde wrde sich dadurch auf jeder Halbkugel eine gewaltige Zirkulationszelle (Hadley-Zelle) ausbilden.

  • Globale Zirkulation

    Meteo 389Auf der (real) rotierenden Erde (Bilder: W&K, H. Frater) verhindert die Coriolis-Kraft den direkten Druck-Ausgleich, es bilden sich je Halbkugel drei Zirkulationszellen aus: Hadley-Zelle und Polar-Zelle sind thermisch-direkt, die dazwischen liegend Ferrel-Zelle ist thermisch-indirekt.

  • Wanderungen

    Meteo 390Die Wanderung der ITCZ ist auch fr eine der grten Wanderung im Tierreich verantwortlich da Gnus nicht lange ohne Wasser auskommen, mssen sie dem Regen folgen, bei der berquerung des Mara River warten die Krokodile (Bild: Michael Poliza).

  • Dynamische DruckgebildeDas grtenteils unbestndige Wetter in den mittleren Breiten verdanken wir wandernden, dynamischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Diese bilden sich an der Polarfront, an der warme und kalte Luftmassen aufeinander prallen. Die Coriolis-Kraft verhindert den dauerhaften Druck-Ausgleich zw. dem Hhen-Hoch ber dem quator und dem Hhen-Tief ber dem Pol, dadurch bildet sich in der Hhe ein geostrophischer (isobaren-paralleler) Westwind der Polarfront-Jetstream.

    Meteo 391Das Druck-Geflle ist so stark, dass die Strmung (mit teils ber 500 km/h) instabil wird, und Mander ausbildet die Planetarische Wellen oder Rossby-Wellen, deren konkrete Ausbildung durch die Orographie und die Land-Meer-Verteilung beeinflusst wird, (Bild: A.N. Strahler).

  • Dynamische DruckgebildeDurch Trgheitseffekte (Luft strmt mit hoher Geschwindigkeit in ein Gebiet mit geringen Druckunterschieden) berwiegt an gewissen Stellen die Corioliskraft die Gradientkraft so stark, dass die Luft vom niedrigen zum hohen Druck strmt. So entsteht ein Tiefdruckgebiet mit niedrigem Druck am Boden und in der Hhe. [In geraden Jahren (z.B. 2014) erhalten Tiefdruckgebiete weibliche, Hochdruckgebiete mnnliche Namen in ungeraden ist es umgekehrt.]Meteo 392Wenn die planetarischen Wellen groe Amplituden haben, sind sie oft annhernd ortsfest Blocking in manchen Regionen dringt arktische Luft weit nach Sden vor und bringt z.B. im Jan. 2014 die Niagara Flle zum Frieren (Reuters) in anderen Regionen (z.B. Mitteleuropa ist es dafr ungewhnlich warm).

  • Die so nrdlich der Hhenstrmung entstandenen Tiefdruckgebiete haben einen kalten Kern und driften verhltnismig langsam mit etwa 1000 Kilometern pro Tag von West nach Ost. Die Driftgeschwindigkeit ist abhngig von der Wellenzahl der Planetarischen Wellen (Rossby-Wellen).

    Am Boden erfolgt die Strmung spiralfrmig nach innen mit Bewegung gegen den Uhrzeigersinn. In einem Tiefdruckgebiet mischen sich dabei die warmen und kalten Luftmassen, treffen an Fronten aufeinander, und schieben sich dabei bereinander. An der Warmfront (rote Halbkreise) schiebt sich warme Luft ber kalte, an der Kaltfront (blaue Dreiecke) wird kalte Luft unter die warme gepresst.

    Dynamisches TiefMeteo 393

  • Warmfront An der Warmfront (Blick von Norden, wikimedia) gleitet warme Luft langsam ber die kltere und dadurch dichtere. Durch die Hebung kommt es zu Kondensation und Wolkenbildung. Typische Abfolge: Cirrus, Cirrostratus, Altostratus und schlielich Nimbostratus mit ergiebigem Niederschlag. Am Boden beobachtet man Druckabnahme und Temperaturzunahme. Meteo 394

  • Kaltfront An der Kaltfront (Blickrichtung von Norden, wikimedia) schiebt sich kalte, dichte Luft unter die warme. Dadurch wird diese abrupt angehoben, khlt rasch ab, und es bilden sich Haufenwolken. Typisch sind Cumulonimbus Wolken, verbunden mit Frontgewittern. Am Boden beobachtet man Druckzunahme und einen Temperatursturz. Meteo 395

  • Kaltfront Kaltfront im Satellitenbild. Bildquelle: NOAA. Im Bereich hinter der Kaltfront ist die Luft klar (und kalt), mit guter Fernsicht und aufgelockerter Bewlkung.Meteo 396

    *********Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten *Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten *Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten *Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten *Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten *Die Atmosphre ist fr einen Groteil der Sonnenstrahlung durchsichtig. Die Troposphre wird nicht durch die Sonnenstrahlung erwrmt, sondern durch Wrmestrahlung vom Erdboden. Die Temperatur nimmt deshalb mit der Hhe ab, da die Atmosphre von unten