Beleuchtungszonen und Jahreszeiten

Die Erde wird in fünf Beleuchtungszonen eingeteilt: nördliche und südliche Polarzone, nördliche und südliche Mittelbreiten und die Tropenzone. Diese Zonen werden durch den Äquator (0°), die Wendekreise $23,5° n./s. Br.$ und die Polarkreise $66,5° n./s. Br.$ begrenzt.

In den Polarzonen erlebst du extreme Lichtbedingungen mit einem halben Jahr Polartag im Sommer und einem halben Jahr Polarnacht im Winter. Die Mittelbreiten, in denen auch Deutschland liegt, haben im Sommer lange Tage (17h) und kurze Nächte (7h), im Winter ist es umgekehrt. In der Tropenzone ist es das ganze Jahr über gleich mit jeweils 12 Stunden Tag und Nacht.

Die Jahreszeiten entstehen durch die Neigung der Erdachse. Wichtige Daten sind der 21. März (Frühlingsanfang), 21. Juni (Sommeranfang), 23. September (Herbstanfang) und 21. Dezember (Winteranfang). Der Zenitstand (wenn die Sonne senkrecht steht) tritt am Äquator zweimal im Jahr auf, an den Wendekreisen einmal jährlich.

Gut zu wissen: Selbst Orte auf gleicher Breite können unterschiedliche Sonneneinstrahlung haben! Faktoren wie Land-Meer-Verteilung, Meeresströmungen, Höhenlage, Bewölkung und Relief beeinflussen das lokale Klima erheblich.

Föhnwind und seine Entstehung

Der Föhnwind entsteht, wenn Luftmassen über Gebirge ziehen. Du kennst vielleicht die Kopfschmerzen, die manche Menschen bei Föhnwetter bekommen - das hat einen physikalischen Hintergrund!

Auf der windzugewandten Seite (Luv) steigt feuchte Luft auf und kühlt sich dabei ab. Zunächst kühlt sie trockenadiabatisch um 1°C pro 100 Meter ab. Sobald die Luftfeuchtigkeit 100% erreicht, bilden sich Wolken (Kondensationsniveau), und es beginnt zu regnen (Steigungsregen). Ab dann kühlt die Luft nur noch feuchtadiabatisch um 0,6°C pro 100 Meter ab.

Auf der windabgewandten Seite (Lee) sinkt die nun trockene Luft wieder ab und erwärmt sich dabei trockenadiabatisch um 1°C pro 100 Meter. Da die Luft durch den Regen Feuchtigkeit verloren hat, wird sie beim Absinken wärmer als sie ursprünglich war. Deshalb ist der Föhnwind auf der Lee-Seite warm und trocken.

Merkhilfe: Auf der Luvseite regnet es, auf der Leeseite ist es warm und trocken. Föhnwinde können im Alpenraum die Temperatur um mehr als 10°C ansteigen lassen!

Druckgebiete und Land-See-Windsystem

Luft strömt immer vom Hochdruckgebiet (H) zum Tiefdruckgebiet (T) - das nennt man Gradientkraft. In einem Hochdruckgebiet presst sich die Luft zusammen, in einem Tiefdruckgebiet dehnt sie sich aus. Diese Druckunterschiede erzeugen Wind.

Das Land-See-Windsystem ist ein Paradebeispiel für lokale Windsysteme. Tagsüber erwärmt sich das Land schneller als das Wasser. Die warme Luft über dem Land steigt auf (Bodentief), während über dem Meer ein Bodenhoch entsteht. Dadurch weht der Wind vom Meer zum Land - ein auflandiger Wind.

Nachts kehrt sich das System um: Das Land kühlt schneller ab als das Wasser. Über dem Land bildet sich ein Bodenhoch und über dem Meer ein Bodentief. Der Wind weht nun vom Land zum Meer - ein ablandiger Wind.

Prüfungstipp: Die Entstehung des Land-See-Windsystems ist ein klassisches Prüfungsthema! Zeichne eine einfache Skizze mit den Luftbewegungen für Tag und Nacht, um das Prinzip zu veranschaulichen.

In der Allgemeinen Zirkulation entstehen durch Temperaturunterschiede zwischen Äquator und Polen verschiedene Druckgürtel. Die Corioliskraft, die durch die Erdrotation entsteht, lenkt die Winde auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab. In unseren Breiten leben wir in der Westwindzone.

Polarfrontzyklone und Wetterwechsel

Die Polarfrontzyklone ist das typische Wettersystem in den mittleren Breiten und verursacht unser wechselhaftes Wetter. Sie entsteht entlang des Polarfrontjetstreams und wandert von Westen nach Osten.

Bei einer Zyklone treffen Warmluft aus dem Süden und Kaltluft aus dem Norden aufeinander und bilden Fronten. Die Warmfront bewegt sich langsam und bringt anhaltenden Regen, wenn die warme Luft über die kältere aufsteigt. Dahinter liegt der Warmluftsektor mit sonnigem und warmem Wetter.

Die Kaltfront ist schneller und holt schließlich die Warmfront ein. Sie bringt heftige, aber kurze Niederschläge, wenn die kalte Luft sich unter die warme schiebt. Wenn beide Fronten aufeinandertreffen, entsteht eine Okklusion - die Zyklone stirbt langsam ab, da der Temperaturunterschied verschwindet.

Wettervorhersage verstehen: Wenn im Wetterbericht von "durchziehenden Fronten" die Rede ist, handelt es sich um Teile einer Zyklone. Der Durchzug einer Warmfront bringt länger anhaltenden Regen, eine Kaltfront kurze, heftige Schauer.

Im Gegensatz dazu bringen Antizyklonen (Hochs) stabiles Wetter. Hier sinkt die Luft ab, erwärmt sich dabei und kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen - deshalb gibt es bei Hochdrucklagen normalerweise keine Wolken und keinen Regen.

Passatzirkulation und tropisches Klima

Die Passatzirkulation ist ein wichtiges globales Windsystem in den Tropen. Am Äquator erwärmt sich die Luft stark, steigt auf und bildet die ITC (Innertropische Konvergenzzone) - eine Tiefdruckrinne. Von Norden und Süden strömen Winde zum Äquator - die Passatwinde.

Durch die Corioliskraft kommen die Passate aus Nordost $NO-Passat$ bzw. Südost $SO-Passat$. Sie treffen sich an der ITC, wo die heiße, feuchte Luft aufsteigt und heftige Niederschläge verursacht. In etwa 30° nördlicher und südlicher Breite sinkt die Luft wieder ab und bildet die subtropischen Hochdruckgürtel.

Beim Absinken erwärmt sich die Luft stark und kann viel Wasser aufnehmen - daher entstehen die großen Wendekreiswüsten wie die Sahara und die Kalahari. Die ITC verschiebt sich im Jahresverlauf mit dem Zenitstand der Sonne, wodurch in den wechselfeuchten Tropen Regen- und Trockenzeiten entstehen.

Klimazusammenhang: Die Passatzirkulation erklärt, warum wir an den Wendekreisen $23,5° n./s. Br.$ große Wüsten finden, während am Äquator üppige Regenwälder wachsen!

In den immerfeuchten Tropen direkt am Äquator regnet es das ganze Jahr über, während in den wechselfeuchten Tropen zwischen Äquator und Wendekreisen die Regenzeiten mit dem Durchzug der ITC zusammenhängen.

Klimazonen und Klimadiagramme

Die Erde wird in Klimazonen eingeteilt, die sich hauptsächlich durch ihre Temperaturen unterscheiden. Von kalt nach warm sind das: Polarzone (unter 0°C), Subpolarzone (um 0°C), gemäßigte Zone $8-12°C$, Subtropenzone $15-20°C$ und Tropenzone (über 25°C).

Klimadiagramme sind wichtige Werkzeuge, um das Klima eines Ortes zu verstehen. Sie zeigen die monatlichen Durchschnittstemperaturen und Niederschlagsmengen. Aride Monate sind trocken, humide Monate sind feucht. Die Temperaturamplitude (Unterschied zwischen wärmstem und kältestem Monat) gibt Auskunft über die Kontinentalität.

In den wechselfeuchten Tropen (z.B. Jamaika, Kuba) erkennst du im Klimadiagramm konstant hohe Temperaturen (etwa 26°C) mit geringer Amplitude $0-1°C$ und deutliche Unterschiede zwischen Regen- und Trockenzeiten. Die Zenitalniederschläge treten auf, wenn die Sonne im Zenit steht.

Prüfungswissen: Für die Klassenarbeit solltest du die typischen Merkmale der Klimadiagramme verschiedener Klimazonen kennen: Tropen (konstante Temperaturen), gemäßigte Zone (deutliche Jahreszeiten), Subpolarzone (kalte Winter) und Polarzone (ganzjährig kalt).

Typische Vertreter der verschiedenen Klimazonen sind: immerfeuchte Tropen (Argentinien, Bolivien, Venezuela), wechselfeuchte Tropen (Jamaika, Kuba), Subtropenzone (Portugal, Italien), gemäßigte Zone (Deutschland, England), Subpolarzone (Skandinavien) und Polarzone (Grönland, Arktis).