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Die atmosphärische Zirkulation der Subtropen und Tropen

Hausarbeit 2015 10 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Meteorologie, Aeronomie, Klimatologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Die historische Bedeutung der Passatwinde

2 Die atmosphärische Zirkulation der Subtropen und Tropen

2.1 Zusammenfassung der allgemeinen Zirkulation

2.2 Hadley-Zelle

2.3 Walker-Zelle

3 Ursachen und Auswirkungen nicht komplett geklärt

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Meridionale Vertikalschnitte zur stufenweisen Erläuterung der planetarischen Zirkulation: a) Eine „Zelle“, b) Drei „Zellen“

Abbildung 2: Die Passatzirkulation (Querschnitt)

Abbildung 3: Jahresgang der allgemeinen Zirkulation (Januar)

Abbildung 4: Jahresgang der allgemeinen Zirkulation (Juli)

Abbildung 5: Schematisierte Druck- und Windverhältnisse sowie Meeresströmumgen über dem Pazifik; a) häufigste bzw. „normale“ Verhältnisse

Abbildung 6: Schema des Zustandes des tropischen Pazifiks der Südhemisphäre (Meeresspiegel, Thermokline und Relativströmumg) im a) Normalmodus (Südostpassat), bei b) El Niño (Warmwasser-Ereignis vor der Küste von Peru) und c) La Niña (Kaltwasser-Ereignis)

Abbildung 7: Schematisierte Druck- und Windverhältnisse sowie Meeresströmumgen über dem Pazifik; b) episodische Umkehrung der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation während eines Warmwasserereignisses („El Niño“)

Abbildung 8: Jährliche El Niño-(EN)-Indexwerte 1871-2011 (SST im Bereich 5° S – 5° N, 120°-170°W, sog. Niño 3.4 Region; nach Trenberth und Stepaniak 2001, ergänzt nach NOAA 2012), schwarz, und zugehörige Indexwerte der Southern Oscillation (SO; nach CRU 2012 bzw. NOAA 2012), blau. Die Jahre einiger bedeutender El-Niño-Ereignisse sind mit angegeben, systematische Trends nicht ersichtlich

1 Die historische Bedeutung der Passatwinde

Als Christoph Kolumbus 1492 Amerika entdeckte, machte er sich Passat- und Westwinde zu nutze. Er wusste, dass auf Höhe der Kanarischen Inseln ein östlicher Wind weht, mit dessen Hilfe er den Atlantik überquerte. Zur Rückfahrt segelte er weiter nördlich und machte sich so die Westwinde zunutze. Diese Arbeit wird sich mit der atmosphärischen Zirkulation der Subtropen und Tropen befassen, welche auch die Entstehung der Passate thematisiert. Ziel wird es sein, sowohl die meridionale als auch die zonale Komponente hinsichtlich ihrer Entstehung und Auswirkungen zu erörtern. Zur Einführung findet eine Zusammenfassung der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre statt. Im Anschluss werden die beiden Komponenten, genauer die Hadley- und Walker-Zelle, behandelt. Dabei wird auch auf den indischen Monsun und das El Niño-Phänomen eingegangen. Diese stellen Sonderfälle der jeweiligen mittleren Zirkulation da.

2 Die atmosphärische Zirkulation der Subtropen und Tropen

2.1 Zusammenfassung der allgemeinen Zirkulation

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Meridionale Vertikal-schnitte zur stufenweisen Erläuter-ung der planetarischen Zirkulation: a) Eine „Zelle“, b) Drei „Zellen“

Quelle: Kuttler 2013, S. 143.

Generell herrscht in den Tropen im Vergleich zu den Polargebieten eine höhere Durchschnittstemperatur. Verursacht wird dies durch die unterschiedlichen Strahlungsbilanzen. Dadurch entstehen ein Energieüberschuss in den Tropen und ein Energiedefizit an den Polen (Kuttler 2013, S. 140f). Würde die Erde nicht rotieren, würde das Einzellenmodell gelten (vgl. Abb 1a). Hier findet der Luftmassenaustausch nur aufgrund des Luftdruckgradienten statt. Aufgrund der starken Sonneneinstrahlung am Äquator steigen hier die Luftmassen auf. Es entsteht ein thermisches Tief am Boden und in thermisches Hoch in der Höhe. An den Polen hingegen sinken die Luftmassen aufgrund der niedrigen Temperaturen ab. Es bildet sich ein thermisches Tief in der Höhe und ein thermisches Hoch am Boden. Nun strömt die Luft am Boden vom polaren Hoch zum tropischen Tief. In der Höhe findet genau der gleiche Vorgang nur in die entgegengesetzte Richtung statt. So ergibt sich auf den beiden Hemisphären jeweils eine Zirkulationszelle. Die Erde aber rotiert in der Realität, deshalb müssen weitere Größen mit einbezogen werden. Dazu zählen der Drehimpuls, die Zentrifugalkraft und die Corioliskraft. Daraus resultiert das Dreizellenmodell (vgl. Abb. 1b). Dieses setzt sich aus der Polar-, Ferrel- und Hadley-Zelle zusammen (Kuttler 2013, S. 142f). Die dritte Zelle, die sich zwischen 30° und 0° befindet, wird im Folgenden umfassend erklärt.

2.2 Hadley-Zelle

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Die Passatzirkulation (Querschnitt)

Quelle: http://www.klima-der-erde.de/zirk_passat.html

Die meridionale Komponente der atmosphärischen Zirkulation der Subtropen und Tropen ist die Hadley-Zelle (vgl. Abb. 2), benannt nach ihrem Entdecker George Hadley (1685-1768). Am Äquator, wo ein Tageszeitenklima vorherrscht, trifft die Sonneneinstrahlung im rechten Winkel auf die Erdoberfläche. Dies verursacht eine sehr starke Erwärmung der Luftmassen. Sie steigen somit auf und bilden ein thermisches Hoch in der Höhe und folglich ein thermisches Tief in Bodennähe. Es entstehen große Cumuluswolken, welche sich am Nachmittag abregnen, was auch als sogenannter Zenitalregen bezeichnet wird. Durch die Konvektion findet eine Divergenz der Luftmassen aus dem thermischen Hoch in der Höhe statt. Diese Luftmassen fallen danach über den Wendekreisen ab. Da der dadurch entstandene Wind entgegengesetzt zu den Passaten weht, wird er als Antipassat bezeichnet. Die Passate hingegen entstehen durch das Druckgefälle zwischen dem subtropischen Hochdruckgürtel an den beiden Wendekreisen und der innertropischen Konvergenzzone (ITC) am Äquator. Der Nord-Ost-Passat auf der Nordhalbkugel und der Süd-Ost-Passat auf der Südhalbkugel führen zu einem Druckausgleich. Das ist nur möglich, da die bodennahen Passate geotriptische Winde sind. Beeinflusst durch die Reibung findet im Gegensatz zur isobarenparallelen Strömung der geostrophischen Winde ein Druckausgleich statt. Die Zone der Passate ist meist trocken. Verursacht wird dies durch die Passatinversion. Wenn die Passate von den Wendekreisen zum Äquator wehen nehmen sie aufgrund der Flächendivergenz eine immer breitere Fläche ein. Dies geht mit einer Abnahme der Höhe der Luftmassen einher, da das Volumen das gleiche bleiben muss. Deshalb sinken hier die Luftmassen ab. Die zweite Komponente zur Entstehung der Passatinversion ist die Konvektion der Luftmassen. Durch den zunehmenden Einstrahlungswinkel hin zum Äquator wird die Konvektion immer größer. Deshalb steigt auch die Höhe der Inversion auf dem Weg zum Äquator und wird dort schließlich auch durchbrochen. Es findet also ein dynamisches Absinken und ein thermisches Aufsteigen statt. Die Passatinversion verhindert deshalb die hochreichende Konvektion der Luftmassen, wie sie an der ITC vorherrscht. Es entstehen lediglich schwache Schauerniederschläge. Ausgenommen sind hier Niederschläge, die durch topographische Hindernisse wie beispielsweise die Ostküsten Afrikas und Südamerikas auf der Südhalbkugel verursacht werden. Durch den erzwungenen Aufstieg der Passate bilden sich Stauniederschläge auf der Luv-Seite. Die Passatinversion wird also unterbrochen. Neben den bodennahen, geostrophischen Passaten herrscht in der oberen Troposphäre auch noch die tropische Ostströmung vor, ein geostrophischer Wind, der auch als Urpassat bezeichnet wird. Die gesamte Hadley-Zirkulation wandert mit dem Sonnenhöchststand. Dadurch verändern sich auch die Gebiete, in denen der Zenitalregen fällt. Auch zu erwähnen ist, dass die Hadley-Zelle eine idealtypische Darstellung ist. Die ITC verläuft beispielsweise nicht in einer geraden Linie um die Erde. Im Südsommer wird sie über den Kontinenten durch die dortigen Hitzetiefs nach Süden verschoben (vgl. Abb. 4). Auch der subtropische Hochdruckgürtel verläuft nicht als eine lückenlose zonale Hochdruckzone um den gesamten Globus. Er wird ist mal stärker und mal schwächer ausgeprägt (Kuttler 2013, Schönwiese 2013,Weischet, Endlicher 2008).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Jahresgang der allgemei-nen Zirkulation (Januar)

Quelle: Häckel 2012, S. 307

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Jahresgang der allgemei-nen Zirkulation (Juli)

Quelle: Häckel 2012, S. 307.

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Details

Seiten
10
Jahr
2015
ISBN (eBook)
9783668254381
ISBN (Buch)
9783668254398
Dateigröße
1.1 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v335341
Institution / Hochschule
Universität Augsburg – Geographie
Note
1,6
Schlagworte
Zirkulaion Tropen Subtropen Winde Passat

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Titel: Die atmosphärische Zirkulation der Subtropen und Tropen