Was ist der Luftdruckgürtel & der Windgürtel der Erde? Aufklärung

Was ist der Luftdruckgürtel & der Windgürtel der Erde

Definition Luftdruckgürtel der Erde

Wetterbedingte Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Atmosphäre sind zwar nicht örtlich gebunden, sie haben jedoch in ihrer Entstehung die Tendenz einer globalen Wiederholung, was ihre geometrische Ausdehnung betrifft. In ganz bestimmten Regionen der Erdoberfläche bilden sich in gewissen zeitlichen Abständen Hoch- und Tiefdruckgebiete von unterschiedlicher Intensität und Größe. Diese Erscheinung wird als Luftdruckgürtel der Erde bezeichnet.

Definition Windgürtel der Erde

Entstehende Luftwirbel in der Atmosphäre, deren Ausdehnungen kontinentale Größenordnungen annehmen können, bilden sich vorzugsweise in bestimmten Regionen der Erde. Diese Luftwirbel sind ebenfalls nicht statisch gebunden. Die Beobachtung zeigt jedoch, dass in bestimmten Gebieten der Erde die Winde, die durch Luftwirbel entstehen, immer aus ähnlichen Richtungen kommen. Diese Naturerscheinung ist als Windgürtel der Erde bekannt.

Überlegungen zur Erdatmosphäre

Die Erdatmosphäre reicht von der Erdoberfläche Hunderte von Kilometern in den Weltraum hinein. Der atmosphärische Luftdruck ist auf der Erdoberfläche am größten und wird mit zunehmender Höhe immer geringer. Die einzelnen Luftteilchen werden durch verschiedene Einflussfaktoren, die wir hier etwas genauer betrachten wollen, in unterschiedliche Bewegungen versetzt. Die Art und Weise dieser Bewegungen sind dabei keineswegs ähnlich der Erdrotation. Sie haben aber ihre indirekte Ursache in der Erdrotation, im Wechsel von Tag und Nacht und in der Intensität der Sonneneinstrahlung.

Auswirkungen der Erdrotation

Die Erde rotiert um eine gedachte Linie, der Erdachse, welche durch Nord- und Südpol verläuft. Durch diese Rotation erfährt jeder Körper auf der Erdoberfläche eine Umfangsgeschwindigkeit. Diese Umfangsgeschwindigkeit ist am Äquator am größten, nimmt mit zunehmenden Breitengraden immer mehr ab, bis sie schließlich an den Erdpolen ganz zu Null wird. Bewegt sich nun ein Körper von Polnähe in Richtung Äquator, so kommt er, auch, wenn diese Ortsveränderung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, von Zonen geringerer Umfangsgeschwindigkeit in Zonen größerer Umfangsgeschwindigkeit. Der Körper erfährt dabei eine Coriolisbeschleunigung und damit verbunden auch eine Corioliskraft (benannt nach ihrem Entdecker Coriolis).

Mathematisch definiert sich die Coriolisbeschleunigung zu:

ac = 2 * v * ω

Darin ist

ac die Coriolisbeschleunigung,

v die Relativgeschwindigkeit von der Erdachse in Richtung Äquator,

ω die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Erde.

Es ist leicht erkennbar, dass die Coriolisbeschleunigung und damit auch die Corioliskraft nur dann vorhanden ist, wenn die Relativgeschwindigkeit v einen von null verschiedenen Wert hat.

Auswirkungen der Sonneneinstrahlung

In Äquatornähe ist tagsüber die Sonneneinstrahlung am größten. Dies hat zur Folge, dass am Äquator die warme Luft nach oben steigt. Die Luftbewegung nach oben bewirkt zwangsläufig ein Nachströmen von benachbarten Luftschichten, die aus Gebieten mit größeren Breitengraden der Erde kommen. Dies bedeutet, dass die nachströmenden Luftmassen in Erdnähe Zonen von unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Erde durchlaufen müssen. Damit sind diese Luftmassen zwangsläufig während ihrer Bewegung einer Corioliskraft ausgesetzt, durch welche sie eine zusätzliche seitliche Ablenkung in Ost- Westrichtung erfahren.

Veränderungen in großer Höhe

Die in der Äquatorzone aufsteigenden Luftmassen kühlen sich in großer Höhe wieder ab und sinken dadurch wieder in Richtung Erde. Im Bereich der Erdoberfläche erwärmen sich diese Luftmassen erneut und der gleiche Vorgang wiederholt sich. Der ständige Luftwirbel in der subtropischen Äquatorzone erstreckt etwa über einen Bereich von 30° nördlicher Breite bis 30° südlicher Breite. Im gesamten Äuatorbereich ensteht so ein Tiefdruckgebiet um den gesamten Erdball.

Je Erdhalbkugel drei große Bereiche gegenläufiger Luftzirkulationen

Im Äquatorbereich zirkulieren auf der Nordhalbkugel Luftströmungen aus nordöstlicher Richtung, die auch noch Nordost-Passatwinde genannt werden. Der Wirkungsbereich dieser Nordost-Passatwinde erstreckt sich bis etwa 30° nördlicher Breite. Auf der Südhalbkugel finden wir hierzu spiegelbildliche Luftströmungen aus südöstlicher Richtung, welche unter dem Namen Südost-Passatwinde bekannt sind. Deren Wirkungsbereich reicht bis etwa 30° südlicher Breite.

In Bereichen, die sich etwa 30° bis 60° nördlicher Breite und auch etwa 30° bis 60° südlicher Breite erstrecken, kommt es nun zu gegenläufigen Luftzirkulationen gegenüber den Passatwinden aus dem Äquatorbereich.

In Bereichen von etwa 60° nördlicher Breite bis zum Nordpol bilden sich wiederum große rotierende Luftströmungen, die polaren Ostwinde. Spiegelbildlich geschieht auch hier das Gleiche auf der Südhalbkugel von etwa 60° südlicher Breite bis zum Südpol.

Symbolische Vorstellung dieser rotierenden Luftmassen

Die rotierenden Luftbewegungen dieser jeweils drei beschriebenen Bereiche auf Nord- und Südhalbkugel in etwa vergleichbar mit überdimensional großen Zahnrädern, die miteinander im Eingriff sind und daher immer gegenläufig rotieren. Natürlich sind diese rotierenden Luftwirbel örtlich nicht statisch gebunden, sondern sie bewegen sich je nach Wetterentwicklung in einem gewissen Rahmen. Die vorherrschenden Windrichtungen ändern sich jedoch über das ganze Jahr nicht wesentlich.

Hochdruck- und Tiefdruckgebiete

In den Polarregionen herrschen immer Bereiche höheren Luftdrucks, also Hochdruckgebiete. Dicht am Äquatorbereich sind immer Tiefdruckgebiete vorzufinden. Dies hängt mit der vom Erdboden aufsteigenden warmen Luftströmung zusammen, welche durch die starke Sonneneinstrahlung zustande kommt. In den dazwischenliegenden Breitengraden bilden die rotierenden Luftkreisel, die oft nahezu kontinentale Größenordnungen annehmen, oft abwechselnd jeweils ein Hochdruck- und ein Tiefdruckgebiet.

Fazit

Luftdruck- und Windgürtel der Erde sind wesentliche Bestandteile der sehr komplizierten Wetterkunde. Auch im Computerzeitalter ist es noch nicht möglich, eine zuverlässige Wettervorhersage über einen längeren Zeitraum zu erstellen. Dies unterstreicht die hohe Komplexität vieler Einflussfaktoren auf das globale Wettersystem.

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