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Klima & Wetter

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 HOCH- UND TIEFDRUCKGEBIETE
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11/12/10

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Westwindzone, Jetstream, Windsysteme, atmosphärische Zirkulation

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HOCH- UND TIEFDRUCKGEBIETE _wegen unterschiedlicher Beschaffenheit der Erdoberfläche und Geländeformen, wird die bodennahe Luftschicht unterschiedlich stark erwärmt warme Luft steigt, wegen einer geringeren Dichte als kalte Luft, auf, während kalte Luft absinkt Dadurch enstehen am Boden Gebiete mit unterschiedlichem Luftdruck steigt die Luft auf, so fällt der Luftdruck (Tiefdruckgebiet) Sinkt die Luft ab, so steigt der Luftdruch am Boden (Hochdruchgebiet) = Dies sind thermische Hoch- und Tiefdruchgebiete LAND-SEE-SYSTEM Tagsüber weht der Wind an Meeresküsten und großen Seen vom Meer zum Land und nachts genau umgekehrt: ·scheint die Sonne, dann erwärmt sich Luft über dem Festland schneller als über Wasser diese steigt nach oben und eine Verschiebung der Isobaren gegenüber der Wasserflächen entsteht. → beim Aufsteigen kühlt Luft ab und bildet in der Höhe über dem Land ein Höhenhoch und in Bodennähe ein Tief Ⓡ Luftdruck und Wind WIND zw. benachbarten Gebieten passiert häufig ein Druckausgleich, wobei Lufteilchen vom HIT Luft vom Höhen hoch über dem Land strömt entlang des Druckgefälles zum Höhentief über dem Wasser dem Druckausgleich entsprechend in der Höhe, weht am Boden ein Wind von Wasser zum Land (Seewind) nachts kehrt sich die Fließrichtung der Luft (Druck-und Windverhältnisse) um (wasser kühlt nicht so schnell ab, wie Land) => nächtlicher Landwind Tag Seewind H T T Nacht Landvind dadurch ensteht Wind (Druckausgleichsströmung) je höher der Druckunterschied, desto stärker der Wind T Vormittag Windsysteme BERG-TAL-SYSTEM - Gipfel erwärmt sich schneller und damit auch die Luft über Sich → H bildet sich Schwere kalte...

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Luft sinkt ins Tal ab→ erzeugt hohen Luftdruck →→Luftdruckunterschied führt zu Talwind. - in der Nacht umgekehrt, da Gipfel sich schneller abkühlt Talwind : Berg-Tal-Windsystem H Luftdruck durch die Luftsäule auf die Erde ausgeübter Druck gemessen in Hektopascal (hPa) Isobaren: Linien gleichen Luftdrucis (In Wetterkarten mit Bezug auf Meereshöhe eng → starker Wind (hone Luftdruckunterschiede auf engem Raum) | weit auseinander → häufig ensteht نا H Abend Bergwind Aufsicht: $+$ H 1030 1020- Querschnitt: Ausgleichströmungen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebiet - Winde Hohenwind H Isobaren Linien gleichen Luftdrucks LAND-STADT-SYSTEM Bodenwind Land-Stadt-Wind Flurwind -Stadt ist meist 3° wärmer, als Umland bei ruhigem Wetter steigt wärmere "Stadtluf" wegen ihrer geringen Dichte auf -kühlere Landluft zieht sich zusammen & Sinkt ab →Enstehung Wind vom Land in Stadt. →nützlich: Abkühlung + Entsorgung von Abgasen nach oben Wärme-jund Dunstglocke Flurwind: Land-Stadt-Wind -1000- 990 Umland kühler starke Erwärmung der Stadt durch: - dichte Bebauung - dunkler Asphalt (starke Absorption) - Abgase H Land-Stadt-Wind Atmosphärische Zirkulation ENSTEHUNG DEFINITION =bezeichnet die Gesamtheit aller großräumigen. Luftzirkulationen (-bewegungen) auf der Erde - globale Zirkulation gleicht den Temperatur- & Energiegegensatz zw. Aquator und den Polen aus →überschüssige Energie vom Aquator gelangt zu den Polen versch. Luftzirkulationen beruhen auf der unterschiedlichen Energiezufuhr durch die Sonne aufgrund der Kugelgestalt der Erde, die Neigung der Erdachse, Bahn der Erde um die Sonne keine gleichmäßige Verteilung der Sonnenstrahlen. →globale Verteilung bodennaher Druckgebiete und Windgürtel es gibt wegen der unterschiedlichen Drucuverteilung auf der Erdoberfläche 3 Zirkulationssysteme: verlagern sich im Jahresverlauf entsprechend der Sonneneinstrahlung. 1. tropische Passatzirkulation (zw. 35°N und 30°S mit thermischen Tief) tropische Hadley-Zelle (äquatoriale Tiefdruckrinne) am Aquator positive Strahlungsbilanz (= Energieüberschuss) aufgrund der starken Erwärmung und aufsteigenden Luft fällt der Luftdruck und es ensteht am Boden ein thermisches Tief und in der Höhe ein thermisches Hoch aus dem Höhen hoch strömt die Luft polwärts, wobei sie im Bereich der Wendekreise wieder absinut und den subtropischen Hochdruckgürtel bildet von dort aus strömt sie als Passat wieder in Richtung der äquatorialen Tiefdruchrinne, wobei dieser Passat wieder durch die Corioliskraft abgelenkt wird: →Auf der Nordhalbkugel ensteht so der Nordostpassat und auf der Südhalbkugel der Südost passat am Boden & in der Höhe der Antipassat Die Zone in der die Passate aufeinander stoßen ist die: Innertropische Konvergenzzone. (ITC) thermisches Tief 2. außertropische Westwindzirkulation meridionaler Luftaustausch durch Jetstream → polwärts dieser Westwindzone schließt sich die Polarfront (subpolare Tiefdruckrinne) an L dort konvergieren WW mit polaren Ow 3. polaren Ostwinde kalte Luft zieht sich zusammen, wird dadurch schwerer und Sinht ab →→Hochdruchgebiet ensteht sog. Polar hoch - negative Strahlungsbilanz (= Energiemange!) an den Polen fließt kalte Luft aus polaren Hochdruckgebieten (= Polarhoch) oberflächennah nach Süden auf der Nordhalbkugel (bzw. nach Norden auf der Südhalbkugel) durch Corioliskraft enstehen so Ostwinde Januar K Nordost-Passate 4 Höhe: Antipassat Innertropische Konvergenzzone (ITC) (Äquatoriale Tiefdruckrinne) stärke Erwärmung Subtropischer Hochdruckgürtel Hawaiihoch H Aleutentief 27 Südost-Passate LHöhe: Antipassat Subtropischer Hochdruckgürtel Polare Ostwinde Polarfront H (Subpolare Tiefdruckrinne) Außertropische Westwinde Nordost-Passat ITC Südost-Passat H Außertropische Westwinde Polarfront Atmosphärische Zirkulation - Bodennahe Luftdruckgebiete und Winde polare Ostwinde fr (Subpolare Tiefdruckrinne) Polare Ostwinde Islandtief außertropische Westwinde? H Azorenhoch Nordost-Passat KR Südost-Passat H H Polarhoch ITC Luftdruckgebiete und Winde (vereinfacht) Nordost-Monsun 灿 22222 H Polarhoch-kalte Luft zieht zsmd Sight H außertropische Westwinde H Kältehoch Südost-Passat H 90° 60° ♡ 30° 30° T Nordwest- Monsun 6 60° 90° Hitzetief. WESTWINDZONE atmosphärische Luftzirkulation in den mittleren Breiten (40°-60%) → Sie wird verursacht durch die Coriolisablenkung zw. Subtropischen Hochdruckgürtel und etwa 60° Breite → Westwinde wehen zw. suptr. Hochdruchgürtel u. subpolaren Tiefdruckrinne Entstehung 1. am subtropischen Hochdruckgürtel strömen (neben dem Passatwinden in Richtung Äquator) Luftmassen auch polwärts →→ Ablenkung durch Corioliskraft => Entstehung Westwinde Westwinde transportieren Hoch- und Tief druckgebiete (Antizyklonen & Zyklonen) nach Osten 4 deswegen dynamische Druckgebiete (bilden sich stänig neu und lösen sich auf) Corioliskraft - entsteht durch die Drehbewegung der Erde um ihre eigene Achse (Rotation) Rotationsgeschwindigkeit ist am Äquator größer als an den Polen verlässt ein Luftpaket seine geografische Breite, behält es diese Geschwindigkeit bei wenn Luftpaket auf der Nordhalbkugel nach Süden strömt, kommt es in Breiten, wo die Erde schneller rotiert das luft paket bewegt sich also langsamer als die Erde unter ihm und wird nach Westen abgelenkt Strömt es nun wieder in Richtung Norden, gelangt es in "langsamere" Regionen das Luftpaket ist also scheller als die Erdrotation und wird nach Osten abgelenkt auf der Südhalbkugel ist es genau anders herum N Die Corioliskraft lenkt also die Strömungen: W Jetstream = Westwinde in der oberen Troposphäre mit Höchsgeschwindigkeiten von 250-360 km/h (in Tropopause) Typen: 1. tropischer Jetstream: im Sommer über den Tropen in 15-50 km Höhe 2. Subtropen Jetstream: über dem subtropischen Hochdruckigürtel in ca. 12 km Höhe 3. Polarfront- Jetstream: über der Polar front in 10 km Höhe, Lage schwankt zw. 40° 70° N bzw S Stärker im Winter, da stärkere Abkühlung der Pole VA > auf der Nord halbkugel nach rechts ab > auf der Südhalbkugel nach links ab S. → Corioliskraft wirkt nur bei großräumigen Strömungen, nicht bei regionalen Windsystemen weil polargerichtete Höhenwinde durch die Corioliskrafl auf der Nordhalbkugel nach rechts → besonders stark ist sie zw. 35° und 65°Breite, in der sog. planetarischen Frontalzone: PLANETARISCHE FRONTALZONE (30°-60°NIS) = Zone der Westwinde, wo die warme Tropenluft auf die kalte Polailuft trifft geprägt von Jetstream und dynamischen Tiefdruckgebieten (Zyklonen) • Entstehung Ausdehnung der Warmluft am Aquator & kalte Luft am Pol zieht sich zusammen hoher globaler Temperatur- und Luftdruckgegensatz → Enststehung starker Winde durch Corioliskraft werden Winde auf der Nord halbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt => Westwinde diese Druckausgleichsströmung ist sog Jetstream Die Jetstreams werden von versch. Faktoren beeinflusst, durch welche sie sog.. Mäander (Wellen) bilden: = Ross by- Wellen 1. Temperaturunterschiede zw. Polen und Äquator bsp. Nordamerika wenn auf 1000 km ein Temperaturunterschied von 6 Kelvin besteht, dann enstehen under oder über dem Jetstream veränderte Druckgebiete 2. Gebirge geben dem Jetstream einen kurzen Schub wodurch dieser Kurzzeitig schneller wird, jedoch danach wieder an Geschwindigkeit abnimmt. 3. durch starke Reliefsunterschiede (Gebirge. Meer) Meere haben eine geringere Reibung als Landflächen langsamer Schneller Antipassat: starker Westwind, wird zu Suptropen-Jetstream. Jetstream, Schnelll verengt! THERMISCH > Kaltluft hat größere Dichte als Warmluft. zieht sich beim Abkühlen zusammen, wird Schwerer & sinkt ab dadurch höherer Luftdruck im Vergleich zur Umgebung Bsp: Land-See-Windsystem (Tag) BEDEUTUNG DES Polarfront-Jetstream Hochdruckgebiet • - Polarhoch DYNAMISCH ANTIZYKLONE 7 entstehen im Bereich des subtropischen Hochacuchgürtels und wandern von dort nach Osten auf SüdHk zirkuliert Luft gegen Uhrzeigersinn, auf Nord HK mit a Bsp. Azorenhoch THERMISCH. - Tief-druckgebiet > warme Luft hat geringere Dichte, als Kalte Luft dehnt sich beim Erwärmen aus, wird leichter & steigt auf Luftdruch auf umliegenden Schichten fällt Tiefdruchrinne Bsp. Land-See-System (Nacht), in aquatorialen DYNAMISCH → ZYKLONE .> entstehen im Bereich der Polarfront und wandern nach Osten deshalb wanderndes Zyklonen drehen sich auf der Süd HK mit dem Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel gegen Bsp. Islandtief Islandtief Azorenhoch H dyn. Tief (Zyklone) dyn. Hoch (Antizyklone) dynamische Druckgebiete Polarfront: polwarts der Westwindzone Entstehung >an Jetstream gekoppelt: bildet Maander, welche bei zyklonaler Drehrichtung (NHK) Tiefdruckgebiete und bei antyzyklonaler Drehrichtung (NHK) Hochdruckgebiete bilden Ursache für die Drehrichtung ist u.a die Corioliskraft. -> durch Druckgradientenkraft ensteht Wind Austausch durch Jetstram zw. warmer Tropikluft & Polar luft zyklonale Bewegung hier konvergieren Westwinde mit polaren Ostwinden H Antizyklone antizyklonale Bewegung dynamischer Luftdruckgebiete → trockenes Wetter in H Luft sinkt ab. Jetstream Bodenwinde Jetstream und wandernde Druckgebiete ↳wandern mit Jetstream von WO warme Tropikluft G →kalte Polar luft regnerisches Wetter in warme Tropikluf steigt auf, wird welle jeweils zu ÃO. Pol. geöffnet abgekühlt & in Jetstream aufgenommen Zyklone auf einer Ebene nus

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Luftzirkulationen beruhen auf der unterschiedlichen Energiezufuhr durch die Sonne aufgrund der Kugelgestalt der Erde, die Neigung der Erdachse, Bahn der Erde um die Sonne keine gleichmäßige Verteilung der Sonnenstrahlen. →globale Verteilung bodennaher Druckgebiete und Windgürtel es gibt wegen der unterschiedlichen Drucuverteilung auf der Erdoberfläche 3 Zirkulationssysteme: verlagern sich im Jahresverlauf entsprechend der Sonneneinstrahlung. 1. tropische Passatzirkulation (zw. 35°N und 30°S mit thermischen Tief) tropische Hadley-Zelle (äquatoriale Tiefdruckrinne) am Aquator positive Strahlungsbilanz (= Energieüberschuss) aufgrund der starken Erwärmung und aufsteigenden Luft fällt der Luftdruck und es ensteht am Boden ein thermisches Tief und in der Höhe ein thermisches Hoch aus dem Höhen hoch strömt die Luft polwärts, wobei sie im Bereich der Wendekreise wieder absinut und den subtropischen Hochdruckgürtel bildet von dort aus strömt sie als Passat wieder in Richtung der äquatorialen Tiefdruchrinne, wobei dieser Passat wieder durch die Corioliskraft abgelenkt wird: →Auf der Nordhalbkugel ensteht so der Nordostpassat und auf der Südhalbkugel der Südost passat am Boden & in der Höhe der Antipassat Die Zone in der die Passate aufeinander stoßen ist die: Innertropische Konvergenzzone. (ITC) thermisches Tief 2. außertropische Westwindzirkulation meridionaler Luftaustausch durch Jetstream → polwärts dieser Westwindzone schließt sich die Polarfront (subpolare Tiefdruckrinne) an L dort konvergieren WW mit polaren Ow 3. polaren Ostwinde kalte Luft zieht sich zusammen, wird dadurch schwerer und Sinht ab →→Hochdruchgebiet ensteht sog. 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Hochdruchgürtel u. subpolaren Tiefdruckrinne Entstehung 1. am subtropischen Hochdruckgürtel strömen (neben dem Passatwinden in Richtung Äquator) Luftmassen auch polwärts →→ Ablenkung durch Corioliskraft => Entstehung Westwinde Westwinde transportieren Hoch- und Tief druckgebiete (Antizyklonen & Zyklonen) nach Osten 4 deswegen dynamische Druckgebiete (bilden sich stänig neu und lösen sich auf) Corioliskraft - entsteht durch die Drehbewegung der Erde um ihre eigene Achse (Rotation) Rotationsgeschwindigkeit ist am Äquator größer als an den Polen verlässt ein Luftpaket seine geografische Breite, behält es diese Geschwindigkeit bei wenn Luftpaket auf der Nordhalbkugel nach Süden strömt, kommt es in Breiten, wo die Erde schneller rotiert das luft paket bewegt sich also langsamer als die Erde unter ihm und wird nach Westen abgelenkt Strömt es nun wieder in Richtung Norden, gelangt es in "langsamere" Regionen das Luftpaket ist also scheller als die Erdrotation und wird nach Osten abgelenkt auf der Südhalbkugel ist es genau anders herum N Die Corioliskraft lenkt also die Strömungen: W Jetstream = Westwinde in der oberen Troposphäre mit Höchsgeschwindigkeiten von 250-360 km/h (in Tropopause) Typen: 1. tropischer Jetstream: im Sommer über den Tropen in 15-50 km Höhe 2. Subtropen Jetstream: über dem subtropischen Hochdruckigürtel in ca. 12 km Höhe 3. Polarfront- Jetstream: über der Polar front in 10 km Höhe, Lage schwankt zw. 40° 70° N bzw S Stärker im Winter, da stärkere Abkühlung der Pole VA > auf der Nord halbkugel nach rechts ab > auf der Südhalbkugel nach links ab S. → Corioliskraft wirkt nur bei großräumigen Strömungen, nicht bei regionalen Windsystemen weil polargerichtete Höhenwinde durch die Corioliskrafl auf der Nordhalbkugel nach rechts → besonders stark ist sie zw. 35° und 65°Breite, in der sog. planetarischen Frontalzone: PLANETARISCHE FRONTALZONE (30°-60°NIS) = Zone der Westwinde, wo die warme Tropenluft auf die kalte Polailuft trifft geprägt von Jetstream und dynamischen Tiefdruckgebieten (Zyklonen) • Entstehung Ausdehnung der Warmluft am Aquator & kalte Luft am Pol zieht sich zusammen hoher globaler Temperatur- und Luftdruckgegensatz → Enststehung starker Winde durch Corioliskraft werden Winde auf der Nord halbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt => Westwinde diese Druckausgleichsströmung ist sog Jetstream Die Jetstreams werden von versch. 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THERMISCH > Kaltluft hat größere Dichte als Warmluft. zieht sich beim Abkühlen zusammen, wird Schwerer & sinkt ab dadurch höherer Luftdruck im Vergleich zur Umgebung Bsp: Land-See-Windsystem (Tag) BEDEUTUNG DES Polarfront-Jetstream Hochdruckgebiet • - Polarhoch DYNAMISCH ANTIZYKLONE 7 entstehen im Bereich des subtropischen Hochacuchgürtels und wandern von dort nach Osten auf SüdHk zirkuliert Luft gegen Uhrzeigersinn, auf Nord HK mit a Bsp. Azorenhoch THERMISCH. - Tief-druckgebiet > warme Luft hat geringere Dichte, als Kalte Luft dehnt sich beim Erwärmen aus, wird leichter & steigt auf Luftdruch auf umliegenden Schichten fällt Tiefdruchrinne Bsp. Land-See-System (Nacht), in aquatorialen DYNAMISCH → ZYKLONE .> entstehen im Bereich der Polarfront und wandern nach Osten deshalb wanderndes Zyklonen drehen sich auf der Süd HK mit dem Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel gegen Bsp. Islandtief Islandtief Azorenhoch H dyn. Tief (Zyklone) dyn. Hoch (Antizyklone) dynamische Druckgebiete Polarfront: polwarts der Westwindzone Entstehung >an Jetstream gekoppelt: bildet Maander, welche bei zyklonaler Drehrichtung (NHK) Tiefdruckgebiete und bei antyzyklonaler Drehrichtung (NHK) Hochdruckgebiete bilden Ursache für die Drehrichtung ist u.a die Corioliskraft. -> durch Druckgradientenkraft ensteht Wind Austausch durch Jetstram zw. warmer Tropikluft & Polar luft zyklonale Bewegung hier konvergieren Westwinde mit polaren Ostwinden H Antizyklone antizyklonale Bewegung dynamischer Luftdruckgebiete → trockenes Wetter in H Luft sinkt ab. Jetstream Bodenwinde Jetstream und wandernde Druckgebiete ↳wandern mit Jetstream von WO warme Tropikluft G →kalte Polar luft regnerisches Wetter in warme Tropikluf steigt auf, wird welle jeweils zu ÃO. Pol. geöffnet abgekühlt & in Jetstream aufgenommen Zyklone auf einer Ebene nus