Wind-Häckel - Zusammenfassung: kleinräumige Windsysteme - Meteorologie PDF

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Zusammenfassung: kleinräumige Windsysteme...

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5. Wind   

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Windrichtung ist diese, aus der er kommt Windrichtung kann mit 360grad-Skala angegeben werden (Azimutwinkel) o Nord (0), Nord-Nordost (22,5), Nordost (45), Ost-Nordost (67,5), Ost (90), … Windsymbole: Richtung des Pfeils zeigt Windrichtung an, Fiedern geben Stärke des Windes an o Kurze Fiedern: 5Kt, lange Fiedern: 10 Kt, dreieckige Fiedern: 50 Kt (Fiedern sind kombinierbar) o 1 Kt = 1,96 km/h Windgeschwindigkeit nimmt wegen Bodenreibung mit der Höhe zu -> Wind in freier Atmosphäre stärker als in Bodennähe Jetstreams = extrem starke Winde

5.1 Geographische Darstellung des Windes  Stromlinien= Linien, deren Tangenten in jedem Punkt die Windrichtung angeben o Kurven orientieren sich am Verlauf der Richtung der Windpfeile (Windpfeile sind Tangenten der Stromlinien) o Rücken um so näher zusammen, je mehr Fähnchen an den Windpfeilen sitzen  Isotachen = Linien gleicher Windgeschwindigkeit  Luv (dem Wind zugewandt), Lee (vom Wind abgewandt) 5.2 Entstehung des Windes  Wind entsteht immer dann, wenn an 2 Orten unterschiedlicher Luftdruck herrscht  Bleibt solange aufrechterhalten, bis Luftdruckgegensätze ausgeglichen 5.2.1 Land- und Seewind  Ursache: Land wird wärmer als das Meer -> aufwärts gerichtete Luftbewegung über dem Land wird initiiert, führt in Höhe zu Massenverdichtung => für Windentstehung erforderliche lokale Druckerhöhung entsteht o Sonne geht auf und erwärmt Festland und Meer o Erwärmung; Temperatur über Land steigt höher als über Meer o Die Luft dehnt sich aus, Masse wird von unten nach oben verlagert, Luftdruck steigt in der Höhe und bleibt am Boden gleich o An Stelle B ist Luftdruck höher als an gleich hoch gelegener Stelle C; unten bei D und A gleich o Dadurch Luftbewegung von B nach C, Wind transportiert Luft von B nach C o In Luftsäule über D sammelt sich zusätzlich Masse an, Luftdruck in D steigt o Dadurch Luftdruckdifferenz zwischen D und A, verstärkt durch wegfließende Massen bei B o In C und A sammeln sich Luftmassen, von D und B fließen sie ab -> Absinkbewegung von C nach D  Kreislauf tagsüber gegen den Uhrzeigersinn, nachts mit dem Uhrzeigersinn o Land ist kühler, Luft schrumpft stärker zusammen -> Landwind in Bodennähe, überlagert von Seewind in Höhe o Tag: Seewind, Nacht: Landwind; Land-See-Wind  Gemäßigte Breiten: 10-20 km, einige hundert Meter am Tag, teils nur 50 m nachts; Geschwindigkeiten wesentlich kleiner bei uns

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Sub-/ Tropen: höhere Temperaturen -> 100 km, bis 1000 m Knick in vormittäglicher Temperaturkurve durch einsetzenden Seewind -> erfrischende Brise Land-See-Zirkulation kann sich bei windigem Wetter nicht ausbilden/ erfolgt verzögert

5.2.2 Andere kleinräumige Windsysteme  Luftdruckgradient= zwischen 2 Punkten herrschen unterschiedliche Werte des Luftdrucks. Horizontale Luftdruckgradienten üben auf Luftpakete eine horizontal wirkende Kraft aus = Gradientkraft  Typische Winde in Gebirgen: o Besonnte Talseite im Osten erwärmt sich schneller als beschattete Talseite im Westen -> warme Luftpakete gleiten den Hang hinauf, enthalten viel Wasserdampf wegen höherer Temperaturen -> Quellwolken und Schauer mit Gewittern können im Laufe des Tages an Berggipfeln entstehen (dadurch geringe gemessene Globalstrahlung dort) => Hangaufwind o Niederschlagsbildung in sonst trockenen Gebieten möglich o Abgleitvorgänge über Talmitte/ unbesonntem Hang als Ausgleich => Hangwindzirkulation o Nord-Süd-Täler: aufwärts gerichtete Ast am Nachmittag nach Westhang hin; Ost-West-Täler: Ast bleibt den ganzen Tag über dem Südhang o Nachts: Hänge kühlen durch Abstrahlung ab, dadurch auch die darauf liegenden Luftpakete -> Luft wird schwerer und gleitet Hang hinunter => Hangabwind  Berg-Tal-Windsystem in den Gebirgstälern: o Erfasst gesamten Talquerschnitt o Tag: Talwind = Wind vom Gebirgsvorland weht talaufwärts o Nacht: Bergwind = Luft strömt das Tal hinunter ins Vorland o Folge der Hangwindzirkulation und… o Im Tal vergleichsweise geringe zu erwärmende Luftmengen als im Flachland-> Temperatur steigt stärker und schneller an am Tag & kühlt nachts schneller ab als die über dem Flachland lagernde  Dadurch talabwärts gerichtete Strömung o Große Tagesschwankungen der Temperatur im Tal o A: Sonnenaufgang, Hangwind setzt ein. Bergwind von der Nacht weht noch das Tal herunter -> Hangwind wird in Bergwindströmung einbezogen. Absinkende Luft wird von ihr aus dem Tal heraustransportiert o Durch am Vormittag einsetzender Talwind dreht sich die Hauptströmungsrichtung um: B o C: später Nachmittag, Hangwindzirkulation kippt in umgekehrten Drehsinn. Talwind bleibt erst noch erhalten -> über Talmitte aufsteigende Luft wird gleichzeitig talaufwärts geführt o D: nachts, Bergwind setzt ein. Hangabwärts gleitende Luft wird aus dem Tal herausgeführt  Fallwinde entstehen ähnlich wie Hangabwinde o an Hängen, an denen sich unterste Luftschicht stark abkühlt und zu Tal gleitet o z.B. Gletscherwind durch Kälte des Gletschereises  immer hangabwärts gerichtet; keine Tagesperiodik

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Inlandeiswind: Grönland, Antarktis Bora (Adriaküste im Winter)

5.2.3 Großräumige Windsysteme  Ablenkende Kraft der Erdrotation= Corioliskraft wird wirksam o wird bei jeder Bewegung auf der Erde wirksam, egal wohin sie zielt o wird von den Polen zum Äquator immer kleiner (mit abnehmender geografischer Breite verändert sich die Entfernung zur Rotationsachse der Erde pro Grad Breitenänderung immer weniger) o verschwindet am Äquator o auf NHK: rechtsdrehend (je nördlicher desto stärker) o auf SHK: linksdrehend (je südlicher, desto stärker) o bildet mit der Bewegungsrichtung stets einen rechten Winkel o abhängig von Luftdichte (dadurch von Lufttemperatur), von Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation, von geographischer Breite und Strömungsgeschwindigkeit der Luft  Geostrophischer Wind = ergibt sich aus dem Kräfteparallelogramm der Gradient- und Corioliskraft o Bis Gradient- und Corioliskraft genau gleich groß und sich entgegengerichtet sind -> heben sich gegenseitig auf -> Luftpaket wird parallel zu den Isobaren weitergeleitet o In großräumigen Windsystemen weht der Wind unter Einwirkung der Corioliskraft parallel zu den Isobaren (wenn Bodenreibung außer Acht, d.h. in größeren Höhen)  je größer das Druckgefälle, desto größer die Windgeschwindigkeit  Windgeschwindigkeit auch abhängig von der geographischen Breite o Derselbe Druckgradient führt in höheren Breiten zu kleineren Windgeschwindigkeiten als in niedrigen  Auswirkung der Bodenreibung auf den Wind (sonst würden Hochs/ Tiefs ewig leben) o Über glatten Ozeanen ist Reibung viel schwächer als über rauen Festländern-> Luftdruckgegensätze können sich viel leichter und länger halten als über dem Festland  Tiefs zerfallen beim Übertritt von Ozean zu Festland o Kleinere Geschwindigkeit-> kleinere Corioliskraft-> Gradientkraft überwiegt-> Luftpaket strömt nicht exakt parallel zu den Isobaren, sondern behält eine Bewegungskomponente vom hohen zum tiefen Druck bei-> Druckgegensätze brechen irgendwann zusammen 5.3 Besondere Winderscheinungen  Mitteleuropa: Föhn o Rocky Mountains -> Chinook o Über Westhänge der Anden -> der Puelche o Über Osthänge der Kordilleren -> die Zonda o Durchs Rhonetal nach Süden -> Mistral o Östliches Mittelmeer im Sommer aus N/NE -> Etesien o Heißer Wüstenwind im Mittelmeerraum -> Schirokko (nimmt überm Mittelmeer viel Feuchtigkeit auf -> drückende Schwüle an Nordküste)

o Aus Sahara -> Ghibli (erwärmt sich föhnig an Gebirgen der südlichen Mittelmeerküste) o Ägypten, staubreich -> Chamsin o Heiße Wüstenwinde: Haboob (mittlerer Nil), Samum (Palästina), Brickfielder (Australien), Suchowej (Südrussland, Ukraine), Harmattan (von Westafrika/ Oberguinea bis Kapverden) o Kaltlufteinbrüche: Burane (Ostrussland, Sibirien), Blizzards (Kanada-Golf von Mexiko), Pamperos (Winde auf der SHK), Yamase (NO-Japan) o NS-verlaufende Gebirge erlauben Winden freie Bahn bis in Sub-/ Tropen; OWverlaufende Gebirge sind schwer zu überwindende Barriere o Passate, Monsune 5.3.1 Tornados  Heftige, rotierende Luftsäulen, die sich aus schweren, ebenfalls rotierenden Gewitterwolken heraus steil nach unten bewegen  Form eines Elefantenrüssels, dunkel-schwarz  Durchmesser zwischen meist unter 100m, kann aber 1000m  Berührt Boden nur wenige Minuten -> Verwüstung  Hohe Gewalt durch unvorstellbare Rotationsgeschwindigkeit (ca. 550km/h) -> enorme Zentrifugalkräfte -> lassen Luftdruck im Innern massiv absacken; Unterdruck (Abnahme 50-100mbar) -> extreme adiabatische Abkühlung (und explosonsartiges Zerreißen von Häusern) -> bringt reichlich vorhandenen Wasserdampf zum Kondensieren, wodurch Rüssel sichtbar wird  Entstehung: o entwickeln sich aus Superzellen =l angsam ziehende, um eine vertikale Achse rotierende Zirkulationssysteme, 20-50 km Durchmesser; saugen auf der einen Seite feuchtwarme Luft an und reißen diese in durch Corioliskraft angestoßene Wirbelbewegung nach oben. Zum Ausgleich stürzen kalte Luftmassen wirbelnd nach unten o Darin herrschenden Auf- und Abwinde initiieren zusammen mit Eigenrotation der Superzelle Verwirbelungen, aus denen sich der Tornado entwickelt o Oder: kräftigen Aufwinde einer Superzelle erfassen horizontal rotierende Böenwalze und stellen diese auf bis Rotationsachse senkrecht o Förderlich für Entstehung: wenn sehr feuchte, labil geschichtete Warmluft schräg von kalter, trockener Luft überstrichen wird -> Zentrales Nordamerika im Frühjahr: hinter NS-Mauer der Rocky Mountains gelangt warme, feuchte Luft aus Golf von Mexiko nach Norden in Great Plains. Kalte, trockene Luft schiebt sich in höheren Schichten von Bergen aus W bis NW darüber -> dabei kommt es zur schrägen Überströmung  Auch „Windhosen“ bzw. „Wasserhosen“ (über Wasserflächen)  Andere Erscheinungsform: Staubteufel/ Windhexen an heißen Sommernachmittagen o 1-2m Durchmesser, wenige Meter hoch, existieren nur wenige Minuten o Entstehen durch hohe Temperaturunterschiede benachbarter Stellen des Erdbodens 5.3.2 Hurrikane, Taifune, Zyklone  Unterschiedliche Namen für einen tropischen Wirbelsturm  Hurrikane-Amerika, Taifune-Fernost, Zyklone-indischer Ozean

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Tiefer Druck im Zentrum (teils 50-100 mbar tiefer als außerhalb), drum herum wirbelnde Orkanwinde Geschwindigkeit: 80m/s -> 20m Wellen auf Meeren; Geschwindigkeitsmaximum innerhalb 30-50km ums Zentrum Bestehen aus kreisförmiger Wolkenmasse von 500-600km Durchmesser, vielen 1000m Höhe Lebenszeit mehrere Tage/ eine Woche Auge= innerster Bereich, Durchmesser 20-40 km; Heiterer/ wolkenloser Himmel, kaum Wind Begleitet von sinnflutartigen Regenfällen (80-150 mm oder mehr) Bilden sich nur zw. 5-20 grad nördlicher und südlicher Breite -> Einfluss der Corioloskraft Meer muss mind. 26-27 grad haben -> Spätsommer im Westatlantik, Pazifik, indischen Ozean => Wiegen der tropischen Wirbelstürme Energie aus Kondensation von Wasserdampf (unter solchen Bedingungen in Fülle vorhanden) Entstehen aus „easterly waves“ = Störungen im Luftdruckfeld. Erscheinen in Wetterkarte als Wellen. Bewegen sich mit Passatströmung von Osten nach Westen, entwickeln sich dabei zum Wirbel Windgeschwindigkeit muss über 32,7m/s (Windstärke 12) ansteigen, sonst „tropisches Tiefdruckgebiet“ Ziehen als tropische Wirbelstürme weiter nach Westen, biegen bei Annäherung an Kontinente meist nach Norden. Schwächen sich beim Vordringen in höhere Breiten ab, werden zu normalen Tiefdruckgebieten (Energiemangel durch weniger zur Verfügung stehenden Wasserdampf). Auf Festland Bodenreibung -> Geschwindigkeitsverlust Aufbau: o Auge in der Mitte mit absinkender, sich erwärmender, abtrocknender Luft o Spiraliges Aufsteigen feuchtwarmer Luft mit Abkühlung und Kondensation-> energieliefernde Zone mit höchsten Windstärken Lösen Flutwelle aus -> Überflutungen -> Zerstörung, Todesopfer...