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Atmosphärische Zirkulation der Tropen und Subtropen. Passatzirkulation, Monsunzirkulation und die Walker-Zirkulation

Studienarbeit 2012 13 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Meteorologie, Aeronomie, Klimatologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Grundlagen der atmosphärische Zirkulation

2 Die Passatzirkulation
2.1 Die Entstehung der Passatzirkulation
2.2 Die Passatinversion
2.3 Die Wanderung der Passatzirkulation

3 Die Monsunzirkulation
3.1 Entstehung der Monsunzirkulation am Beispiel Indiens
3.2 Auswirkungen des Monsuns

4 Die Walker-Zirkulation
4.1 Die Entstehung der Walker-Zirkulation
4.2 Verbreitung der Walker-Zirkulation
4.3 Der El Niño Effekt

5 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Strahlungsbilanz und potentielle thermische Ausgleichszellen

Abbildung 2: Die Passatzirkulation

Abbildung 3: Luftdruck und Windsituation im Nordsommer

Abbildung 4: Luftdruck und Windsituation im Nordwinter

Abbildung 5: Niederschlagsverteilung während der indischen Monsunzeit

Abbildung 6: Cherrapunji´s Niederschlagssdiagramm

Abbildung 7: Die Entstehung der Walkerzirkulation

Abbildung 8: Die äquatoriale Zonalströmung

Abbildung 9: Der El Niño Effekt

1 Grundlagen der atmosphärische Zirkulation

Die Kugelgestalt und Achsneigung der Erde in Verbindung mit der Revolution um die Sonne und die Rotation um die Erdachse bewirkt, dass die Sonne nur zwischen den beiden Wendekreisen im Zenit stehen kann. Die intensive Einstrahlung bewirkt, dass in diesem Bereich die Strahlungsbilanz positiv ist, wie man in Abbildung 1 erkennen kann. In den mittleren Breiten und vor allem in den polaren Regionen ist die Ausstrahlung höher als die Einstrahlung, sodass dort die Strahlungsbilanz negativ ist. Dieses Ungleichgewicht in der Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche löst Unterschiede in der Energie- und Temperaturverteilung aus, die zu Ausgleichsströmungen in der Troposphäre zwischen den Strahlungsüberschussregionen der Tropen und der kühlen Polarzone führen. Daraus resultieren mehrere erdumspannende Windzonen und Luftdruckgürtel auf beiden Hemisphären der Erde, die als atmosphärische Zirkulation bezeichnet werden (Walch 2004, S. 57).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 : Strahlungsbilanz und potentielle thermische Ausgleichszellen

Quelle: Lauer, Bendix 2006, S. 167.

Die Rotation der Erde bringt neben der unterschiedlichen Temperaturverteilung auch noch weitere Effekte mit sich. Würden für den Energietransport von den äquatorialen zu den polaren Regionen nur die Druckgradienten berücksichtig werden, so würden es eine einzige meridionale Ausgleichsströmung geben. Doch durch die Erddrehung entstehen nördlich und südlich des Äquators ablenkende Kräfte, sodass eine komplett meridionale Wanderung der Luftpakte verhindert wird. Deshalb kommt es zu Auf- und Absenkungsvorgängen, die die atmosphärische Zirkulation in einige Zirkulationssysteme unterteilen lässt (Lauer, Bendix 2006, S. 168).

2 Die Passatzirkulation

Die Passatzirkulation ist Teil der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre. Sie ist eine thermisch bedingte Vertikalzirkulation, die erstmals von George Hadley beschrieben wurde und deshalb auch Hadley-Zirkulation genannt wird. Als Vertikalzirkulation wird dieses Windsystem bezeichnet, da es aufsteigende und absteigende Äste im Bereich von etwa 35° Nord und 30° Süd besitzt. Thermisch induziert ist es, weil die Zirkulation von den meridionalen Temperaturgesetzen angetrieben wird (Lauer, Bendix 2006, S. 191).

2.1 Die Entstehung der Passatzirkulation

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Die Passatzirkulation

Quelle: Geographie Infothek, 2012.

Abbildung 2 zeigt eine stark schematisiere Abbildung der Passatzirkulation. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass die Sonne gerade am Äquator im Zenit steht. Die intensive Einstrahlung führt zu einer starken Erwärmung der Luftmassen in äquatornahen Gebieten. Dabei dehnt sich die Luft aus, wodurch die Dichte abnimmt und es in Folge dessen zu einem trockenadiabatischen Aufstieg kommt. Die Luftmassen kühlen daraufhin um etwa 1°C pro 100 Meter ab. Mit dem Erreichen der Taupunkttemperatur kondensiert die in den Luftmassen enthaltene Feuchtigkeit, sodass es zu massiver Konvektionswolkenbildung, dem sogenannten Cumulonimbus, kommt. Diese mächtigen Quellwolken haben intensive Regenfälle, den Zenitalregen, zur Folge. Durch den Phasenübergang der Kondensation wird latente Wärme freigesetzt, sodass die Abkühlung beim weiteren feuchtadiabatischen Aufsteigen der Luftmassen nur noch 0,5°C pro 100 Meter beträgt. Je länger der feuchtadiabatische Aufstieg andauert, desto größer wird somit der Temperaturunterschied zwischen der relativ warmen, aufsteigenden Luft und den kühleren, umgebenden Luftschichten. Durch die, in Relation zu den umgebenden Luftschichten, geringe Dichte der aufsteigenden Luft, wird das weitere Aufsteigen beschleunigt (Steiner 2003, S. 19). Dieser aufsteigende Ast der Zirkulation reicht bis an den oberen Rand der Troposphäre, wobei gelegentlich sogar ein Durchstoßen der Tropopause, ein sogenanntes overshooting top vorkommt (Lauer, Bendix 2006, S. 191).

Die Aufwärtsbewegung der Luftmassen bewirkt in Bodennähe die Entstehung eines Tiefdruckgebiets, die äquatoriale Tiefdruckrinne und in der Höhe bildet sich ein Hochdruckgebiet. Da die Strahlungsbilanz der Erde je nach Breite variabel ist und deshalb ein permanentes Temperaturgefälle zwischen den äquatorialen und polaren Gebieten herrscht, muss zum Ausgleich ein meridionaler Energietransport erfolgen, sodass die aufgestiegenen Luftmassen divergent polwärts nach Norden und Süden auseinanderströmen. Diese Strömung wird Antipassat bezeichnet. Unterwegs kühlen die Luftmassen wieder ab und sinken trockenadiabatisch im Bereich von 35° Nord beziehungsweise 30° Süd, wobei die Flächenkonvergenz die Abwärtsbewegung verstärkt. Dieser absinkende Ast der Zirkulation wird Urpassat genannt und bewirkt das Entstehen von Hochdruckgebieten, die global gesehen den subtropischen Hochdruckgürtel darstellen (Steiner 2003, S. 19).

Zwischen dem Druckgefälle des subtropischen Hochdruckgürtels und der äquatorialen Tiefdruckrinne bildet sich anschließend eine Ausgleichsströmung, die sogenannten Passatwinde. Bedingt durch die Corioliskraft erfolgt eine Ablenkung der Passatwinde, sodass auf der Nordhalbkugel Nordost-Passate und auf der Südhalbkugel Südost-Passate existieren (Steiner 2003, S. 19). An der äquatorialen Tiefdruckrinne konvergieren die Passatwinde beider Hemisphären, weswegen dieses Gebiet auch innertropische Konvergenzzone oder Kalmengürtel genannt wird, und die Zirkulation wird wieder mit dem aufsteigenden Ast fortgesetzt (Kuttler 2009, S. 141).

2.2 Die Passatinversion

Auf Abbildung 2 ist zwischen der Passatoberschicht und der Passatgrundschicht die Passatinversion zu erkennen. Diese entsteht wenn die bodennahe Luft der Grundschicht im Bereich der Wendekreise durch Einstrahlung erwärmt wird und aufsteigt. In etwa 2 Kilometern Höhe trifft sie dabei auf die noch wärmeren, absinkenden und wasserarmen Luftmassen des Antipassats. An der Grenzschicht, an der die absinkenden und aufsteigenden Luftmassen aufeinandertreffen, entsteht die Passatinversion. Die bodennahe Luftschicht enthält zwar viel Wasserdampf, aber wird durch die absteigende Luftbewegung der Hadley-Zirkulation am Aufstieg gehindert, sodass nur niedere Quellwolkenbildung stattfinden kann. Folglich gibt es im Bereich der Passatwinde wegen der Passatinversion kaum Niederschläge, die erst in höherreichenden Wolken entstehen (Lauer, Bendix 2006, S. 193). Die Festlandmassen, die im Bereich der Passatwinde liegen, zählen deshalb auch zu den ausgeprägtesten Trockengebieten der Erde, den Wendekreiswüsten (Jungfer 1985, S. 63). Zum Äquator hin steigt die Passatinversion an, weil sich die Aufstiegsvorgänge der Bodenschicht intensivieren und die Absinkvorgänge gleichzeitig abschwächen. Im Bereich der innertropischen Konvergenzzone ist die Inversion größtenteils aufgelöst (Lauer, Bendix 2006, S. 193).

2.3 Die Wanderung der Passatzirkulation

Die Passatzone ist nicht das ganze Jahr über statisch in dem gleichen Bereich anzutreffen, denn verschiedene Faktoren führen zu einer Lageveränderung der Passatzone. Zum einen ist vor allem der Zenitstand der Sonne für die Lage ausschlaggebend. Die Passatzirkulation wandert im Jahresgang mit dem Sonnenhöchststand (Walch 2004, S. 61). Des Weiteren spielt auch die Land-Meer Verteilung und die Lage von Gebirgen eine große Rolle. Das starke Erwärmen von Landmassen kann die ITC bis über den 30. Breitengrad hinaus verschieben (Walch 2004, S.86).

3 Die Monsunzirkulation

Die Land-Meer Verteilung spielt gerade bei der Monsunzirkulation eine übergeordnete Rolle. Monsune sind großräumig, beständig wehende Winde, die halbjährlich ihre Richtung um mehr als 120° ändern und sich aus der Passatzirkulation rekrutieren (Walch 2004, S.84). Die Monsune treten auf allen tropischen Kontinenten auf, sind jedoch auf der Nordhalbkugel stärker und weiträumiger ausgeprägt, da dort, aufgrund der gigantischen eurasischen Landmasse, ein größerer Land/Wasser Gegensatz vorhanden ist. Das bekannteste und intensivste Ereignis stellt der indische Monsun dar (Lauer, Bendix 2006, S. 195).

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Details

Seiten
13
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783668112049
Dateigröße
927 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v311920
Institution / Hochschule
Universität Augsburg
Note
1,3
Schlagworte
Geographie Zirkulation Klimatologie Klima Luftmassen Tropen Subtropen Atmosphäre

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Titel: Atmosphärische Zirkulation der Tropen und Subtropen. Passatzirkulation, Monsunzirkulation und die Walker-Zirkulation