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!