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(22) Globale Zirkulation Meteorologie und Klimaphysik Meteo 383.

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Präsentation zum Thema: "(22) Globale Zirkulation Meteorologie und Klimaphysik Meteo 383."—  Präsentation transkript:

1 (22) Globale Zirkulation Meteorologie und Klimaphysik Meteo 383

2 Thermische Hochs und Tiefs Meteo 384 Wir betrachten nun Ursachen für Druck-Unterschiede – hier die Bildung eines thermischen Tiefdruckgebietes: Schnellere Erwärmung über Land – Ausdehnung – Isobarenflächen wölben sich nach oben (b). Druck am Boden ändert sich zuerst noch nicht, aber Bildung eines Höhen-Hochs: Luft strömt zu den kalten Seiten, jetzt lastet über der warmen Fläche eine geringere Luftmasse (c): Ein Tiefdruckgebiet entsteht (Th. Rubitzko, SdW 9/2012).

3 Land- und Seewind Meteo 385 Auf kleinräumiger Skala bildet sich dadurch an Küsten (bei großräumig ausgeglichenem Druck) im Tagesverlauf ein typisches Land- Seewind System aus (http://www.diplomet.info). Ähnlich entstehen Hangwind und Talwind. Im Jahresverlauf haben wir damit auch schon die Haupt-Zutat für die – im Jahresrhythmus wechselnde Monsunzirkulation: Im Sommer kann sich die Landfläche stärker aufheizen – es bildet sich ein Hitze-Tief, im Winter entsteht dagegen ein Kälte-Hoch.

4 Monsun Meteo 386 Aufgrund der gewaltigen Landmasse Asiens ist die Monsun-Zirkulation hier besonders stark ausgeprägt (Bild: Klett-Verlag; vgl. Kapitel Niederschlag). Auf dieser Skala wirkt sich auch die Coriolis-Kraft aus, für die konkrete Aus- prägung sind auch Faktoren wie die Schnee-Bedeckung in Tibet wichtig.

5 Monsun Meteo 387 Dhofar im Oman ist die einzige Region der arabischen Halbinsel, die vom Sommer- monsun erreicht wird (Bild: NASA). Relativ kleine Änder- ungen der Monsun- Zirkulation entscheiden darüber, ob die Sahara (so wie heute) eine Wüste ist, oder ein Tierparadies – ähnlich wie heute in Ostafrika.

6 Einstrahlungs-Unterschied Meteo 388 Auf globaler Skala sind die Unterschiede der Strahlungsbilanz in hohen und niedrigen Breiten maßgebend (Bild: W&K, H. Frater). Auf einer nicht- rotierenden Erde würde sich dadurch auf jeder Halbkugel eine gewaltige Zirkulationszelle (Hadley-Zelle) ausbilden.

7 Globale Zirkulation Meteo 389 Auf der (real) rotierenden Erde (Bilder: W&K, H. Frater) verhindert die Coriolis-Kraft den direkten Druck-Ausgleich, es bilden sich je Halbkugel drei Zirkulationszellen aus: Hadley-Zelle und Polar-Zelle sind thermisch-direkt, die dazwischen liegend Ferrel-Zelle ist thermisch-indirekt.

8 Wanderungen Meteo 390 Die Wanderung der ITCZ ist auch für eine der größten Wanderung im Tierreich verantwortlich – da Gnus nicht lange ohne Wasser auskommen, müssen sie dem Regen folgen, bei der Überquerung des Mara River warten die Krokodile … (Bild: Michael Poliza).

9 Dynamische Druckgebilde Das größtenteils unbeständige Wetter in den mittleren Breiten verdanken wir wandernden, dynamischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Diese bilden sich an der Polarfront, an der warme und kalte Luftmassen aufeinander prallen. Die Coriolis-Kraft verhindert den dauerhaften Druck-Ausgleich zw. dem Höhen-Hoch über dem Äquator und dem Höhen-Tief über dem Pol, dadurch bildet sich in der Höhe ein geostrophischer (isobaren-paralleler) Westwind – der Polarfront-Jetstream. Meteo 391 Das Druck-Gefälle ist so stark, dass die Strömung (mit teils über 500 km/h) instabil wird, und Mäander ausbildet – die Planetarische Wellen oder Rossby- Wellen, deren konkrete Ausbildung durch die Orographie und die Land-Meer- Verteilung beeinflusst wird, (Bild: A.N. Strahler).

10 Dynamische Druckgebilde Durch Trägheitseffekte (Luft strömt mit hoher Geschwindigkeit in ein Gebiet mit geringen Druckunterschieden) überwiegt an gewissen Stellen die Corioliskraft die Gradientkraft so stark, dass die Luft vom niedrigen zum hohen Druck strömt. So entsteht ein Tiefdruckgebiet mit niedrigem Druck am Boden und in der Höhe. [In geraden Jahren (z.B. 2014) erhalten Tiefdruckgebiete weibliche, Hochdruckgebiete männliche Namen – in ungeraden ist es umgekehrt.] Meteo 392 Wenn die planetarischen Wellen große Amplituden haben, sind sie oft annähernd ortsfest – Blocking – in manchen Regionen dringt arktische Luft weit nach Süden vor – und bringt z.B. im Jan die Niagara Fälle zum Frieren (Reuters) – in anderen Regionen (z.B. Mitteleuropa ist es dafür ungewöhnlich warm).

11 Die so nördlich der Höhenströmung entstandenen Tiefdruckgebiete haben einen kalten Kern und driften verhältnismäßig langsam mit etwa 1000 Kilometern pro Tag von West nach Ost. Die Driftgeschwindigkeit ist abhängig von der Wellenzahl der Planetarischen Wellen (Rossby-Wellen). Am Boden erfolgt die Strömung spiralförmig nach innen mit Bewegung gegen den Uhrzeigersinn. In einem Tiefdruckgebiet mischen sich dabei die warmen und kalten Luftmassen, treffen an Fronten aufeinander, und schieben sich dabei übereinander. An der Warmfront (rote Halbkreise) schiebt sich warme Luft über kalte, an der Kaltfront (blaue Dreiecke) wird kalte Luft unter die warme gepresst. T T T Dynamisches Tief Meteo 393

12 Warmfront An der Warmfront (Blick von Norden, wikimedia) gleitet warme Luft langsam über die kältere und dadurch dichtere. Durch die Hebung kommt es zu Kondensation und Wolkenbildung. Typische Abfolge: Cirrus, Cirrostratus, Altostratus und schließlich Nimbostratus mit ergiebigem Niederschlag. Am Boden beobachtet man Druckabnahme und Temperaturzunahme. Meteo 394

13 Kaltfront An der Kaltfront (Blickrichtung von Norden, wikimedia) schiebt sich kalte, dichte Luft unter die warme. Dadurch wird diese abrupt angehoben, kühlt rasch ab, und es bilden sich Haufenwolken. Typisch sind Cumulonimbus Wolken, verbunden mit Frontgewittern. Am Boden beobachtet man Druckzunahme und einen Temperatursturz. Meteo 395

14 Kaltfront Kaltfront im Satellitenbild. Bildquelle: NOAA. Im Bereich hinter der Kaltfront ist die Luft klar (und kalt), mit guter Fernsicht und aufgelockerter Bewölkung. Meteo 396


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