Wirbelstürme und Klimaveränderungen

von Madeleine Hofstadler

Übersicht

Wirbelsturm: Windsysteme mit einer vertikalen Drehachse

Unterscheidungskriterien: Größe, Struktur, Entstehungsort

• Tropische Wirbelstürme

- Hurrikan: N-Atlantik, N-Pazifik östlich der Datumsgrenze, S-Pazifik östlich des 160°

Breitengrades - Taifun: N-Pazifik westl. der Datumsgrenze - Zyklon: v. a. im Indischen Ozean u. anderen

Gebieten

• Tiefdruckgebiet (Sturmtief): in gemäßigten Breiten

• Großtrombe (Tornado)

• Kleintrombe (Staubteufel)

Übersicht

Tropische Wirbelstürme

- Saison: Nordhalbkugel → Juni – OktoberSüdhalbkugel → Februar – April

- Bereich: zw. 5°-25° Breitengradam Äquator nicht, weil Corioliskraft zu

geringInnertropische Konvergenzzone (ITC)

• Entstehung:

- Voraussetzung: weite 26°warme Wasseroberflächen Verdunstung – Kondensation

- S-Atlantik/SO-Pazifik: keine Wirbelsturmbildung, wegen kalten Benguela- u. Humboldtstrom

Bildquelle: http://bluewaterlife.de/Blauwassersegeln/Wirbelstuerme/body_wirbelstuerme.html

• Entstehung:

- Konvektion:Unterdruck an Wasseroberfläche → Tief

- Rotation:Luftmassen rotieren durch Corioliskraft um Low Level Circulation Centre (LLCC)

Nordhalbkugel: gegen UhrzeigersinnSüdhalbkugel: im Uhrzeigersinn

- Intensivierung: solange gute Bedingungen herrschenbis Oberflächenreibung zu groß wirdDurchmesser: 500-700km größter Sturm: 2200km

• Entwicklungsstadien:

- Auge: wolkenfreier, windstiller Bereich um LLCCkalte Luft sinkt abEyewall: Bereich um Auge mit hohen

Quellwolken u. höchsten Windgeschwindigkeiten

Bildquelle:http://www.planet-wissen.de/pics/IEPics/intro_orkane_auge.jpg

• Entwicklungsstadien:

• Entwicklungsstadien:

- Abschwächung: Zugbahn W→ NO/SO durch schlechte Bedingungen

z.B. kaltes Wasser, Land,...

• Gefahren:

- Wind: Böen mit 350km/h - Sturmflut u. Wellen: auflaufende Flut bis 10m hoch

20m hohe Wellen - Niederschlag: Starkregen → 500l/m2

Überschwemmungen u. Erdrutsche

• Klassifizierung:

- Einheiten: Knoten (kn) = Seemeilen (sm) / Stunde (h)

- Beaufort-Skala:Windstärke 12118km/h oder 64 Knoten>20m hohe Wellen

- Saffir-Simpson-Skala:

• Saffir-Simpson-Skala:Stufe /

KategorieWindgeschwindigkeit Anstieg des

Meeresspiegels (m)

Zentral-

druck (hPa)

kn mph km/h

Tropisches Tief

< 34 < 34 < 34 < 34

Tropischer Sturm

34-64 34-64 34-64 34-64

Hurrikan Kat. 1

64-83 64-83 64-83 64-83 64-83

Hurrikan Kat. 2

73,7-95,5 73,7-95,5 73,7-95,5 73,7-95,5 73,7-95,5

Hurrikan Kat. 3

96-113 96-113 96-113 96-113 96-113

Hurrikan Kat. 4

110,5-130,0

110,5-130,0

110,5-130,0

110,5-130,0 110,5-130,0

Hurrikan Kat. 5

177,8-209,3

177,8-209,3

177,8-209,3

177,8-209,3 177,8-209,3

Bidquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Saffir-Simpson-Skala

• Vorhersage:

- Wettererkundungsflüge, Wettersatellit, Radar

- Entstehung, Intensität, Zugbahn, Küstenregion

Satellitenbild: Hurrikan Katrina Quelle: http://www.weltderphysik.de/de/4689.php

Tiefdruckgebiet

- Gebiet mit niedrigerem Druck als in der Umgebung.

- rotiert um eine zentrale, aber leicht geneigte Drehachse

- Corioliskraft verursacht die Drehung - Nordhalbkugel: gegen den Uhrzeigersinn

Südhalbkugel: im Uhrzeigersinn

• Definition:

Bildquelle: http//de.wikipedia.org/wiki/Bild:Low_pressure_system_over_Iceland.jpg

• Entstehung:

- Temperaturunterschied: von 2 verschiedenen Luftmassen

- Hitzetief: warme aufsteigende Luft- Höhentief: kalte, herabsinkende Luft

- Polare Ostwinde u. Passatwinde: warme Tropenluft → Nordenkalte Polarluft → Süden

- Corioliskraft: lenkt warme Luft nach Osten u. kalte Luft nach Westen ab

• Entstehung:- N-Atlantik: warme Luft aus Süden → Europa

kalte Luft aus Norden → Westen

- Aufeinandertreffen der Luftmassen:Tiefdruckwirbel entstehen, durch turbulente Strömungenwarme Luft schiebt sich in kaltekalte Luft schiebt sich unter warmeOkklusion: Kaltluft trennt Teil der warmen Luft abwarme Luft steigt auf → Druck sinktLuft strömt nach u. beginnt zu rotieren

• Entwicklung eines Tiefs:

Bildquelle:

GEOkompakt

Nr.9

• Tiefdruckgebiet:

- 2 Fronten: Warmfront u. Kaltfront dazwischen Warmsektor

- Warmfront: lang anhaltende, mäßige Niederschläge

- Warmsektor: keine Wolken, Erwärmung

- Kaltfront: hochreichende Wolken, Abkühlung, Gewitter, Schauer, Hagel

• Tiefdruckgebietanimation: http://www.m-orkel.de/klima/grafiken/zykl_wetter2.gif

Großtrombe (Tornado, Wind-/Wasserhose, Twister)

- kleinräumiger Luftwirbel- fast vertikale Achse- reicht vom Boden bis zu einer Quell- (Cumulus) oder Gewitterwolke (Cumulonimbus)- Wasserhose: Tornado über Wasser

• Definition:

Tornado in Kansas 1949

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Tornade004.jpg

WasserhoseBildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Trombe.jpg

• Entstehung:

- Voraussetzungen: Luft labil geschichtet mit starker vertikalen Temperaturabnahme genügend Feuchtigkeit

Hebung der Luftmassen

- Feuchtekonvektion: Verdunstungswärme bei Kondensation wieder freigegeben

- Zentrum: niedriger Druck u. Abwinde

- Wirbel: Aufwinde

- 2 Typen: mesozyklonale Tornados nicht-mesozykl. Tornados

• Entstehung:

- Aufbau eines mesozyklonalen Tornados

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Superzelle_schema.gif

• Phänomenologie:

- Form u. Größe:erst sichtbar wenn Wasserdampf kondensiertdünn, schlauchartig oder breit, trichterförmigDurchmesser: m – 1kmMultivortex-Tornado: mehrere Wirbel um ein Zentrum

- Lebensdauer u. Geschwindigkeiten:~ 10 min.Bewegungsrichtung gleicht der der MutterwolkeFortbewegungsgeschw.: ~ 50km/hRotationsgeschw.: viel höher 496km/h höchst gemessene Geschw.

• Phänomenologie:- Klassifizierung u. Auswirkungen: Fujita-Skala

F-Skala Umschreibung Windgeschw. (km/h)

Auswirkungen

F0 Sturmtornado 64-116 Einige Schäden Äste brechen, flachwurzelnde Bäume kippen um

F1 gemäßigter Tornado

117-180 schiebt Autos davon, reißt Dachziegel ab, zerstört Garagenanbauten

F2 bedeutender Tornado

181-251 Erheblicher Schaden, entwurzelt Bäume, reißt Dächer weg, wirbelt leichtere Gegenstände auf

F3 schwerer Tornado 252-330 zerstört auch Dächer und Wände von stabilen Häusern, wirft Züge um, entwurzelt ganze Wälder

F4 verwüstender Tornado

331-416 Häuser völlig zerstört, Gebäude mit schwachen Fundamenten als ganzes weggeweht, große Gegenstände und Autos fliegen durch die Luft

F5 unglaublicher Tornado

417-510 stabile Gebäude weggeweht, Autos fliegen 100 Meter weit, beschädigt Stahlbetonkonstruktionen, entrindet Baumstämme

F6 unvorstellbarer Tornado

> 510 unwahrscheinlich u. bisher noch nie erreicht

Quelle: NSSL/NOAA

• Phänomenologie:

- Auftreten: an Land im Frühsommer, über Wasser im Spätsommer

in weiten Ebenen mit Nähe zu warmer, weiter Wasseroberfläche

Bsp.: Great Plains (USA) „tornado alley“ (Nebraska, Kansas, Oklahoma,

Texas) – ca. 500 / JahrDeutschland: 10-20 / JahrÖsterreich: 3-5 / Jahr

- Vorhersage: sehr schwierig Entstehungsdetails noch unklar

Kleintrombe

- kleinräumiger Luftwirbel mit vertikaler Achse- ohne konvektive Bewölkung- aufgewirbeltes Material ist Namensgebend

Bsp.: Staubteufel, Sandteufel, Heuteufel

• Definition:

Bildquelle: http://www.naturgewalten.de/dustdevil.htm

• Entstehung:- Bodenüberhitzung: durch starke Sonneneinstrahlung

erwärmte Luft steigt rasch auf Windscherung verursacht Rotation

- Stärke: bis Orkanstärke (117km/h)meist nur 50km/h

- Größe: Durchmesser 0,5m – 200mHöhe bis 100e m

- Lebensdauer: wenige Sekunden – 30min.

- Auftreten: v. a. in Wüstengebietenim Sommer über offenen Landflächen

Kleintrombenfilm: http://www.naturgewalten.de/dustdevil.htm

Klimaveränderungen

- seit 1970 Satellitenbeobachtung - 2005 aktivstes Hurrikan Jahr - Zunahme der Anzahl u. Intensität der Wirbelstürme

durch wärmere Oberflächenwasser durch wärmere Luft

• Nordatlantik:

• Trenderkennbarkeit: - Faktoren:

z.B.: Rotations-, Zuggeschwindigkeit, Versicherungsschäden

- Versicherungskosten: steigen deutlich an, aber nicht nur wegen der

stärkeren Wirbelstürme

- Faktoren die Intensität bestimmen

- Bohrkerne: seit 5000 Jahren Schwankungen

keine generelle Zunahme erkennbar

heute: aktivere Phase im Nordatlantik

im Pazifik weniger Wirbelstürme

• Uneinigkeit der Wissenschaftler:

Quellen

- www.wikipedia.org - http://wetter.networld.at/lexikon/tropischer-wirbelsturm- http://home.arcor.de/wetterwissen/Hurrikan_and_Co_/

body_hurrikan_and_co_.html - http://lexikon.meyers.de/meyers/Tiefdruckgebiet - http://www.naturgewalten.de/dustdevil.htm - http://www.spiegel.de/wissenschaft

/natur/0,1518,484612,00.html - Zeitschrift: GEOkompakt, Nr.9, „Wetter und Klima“

Ende

Danke für die Aufmerksamkeit!