7. Kapitel: Die Klimamaschine erDe

7. Kapitel: Die Klimamaschine Erde
Physik und Geographie
Funktionsbedingungen der Klimamaschine Erde
3.2.2 Corioliskraft
Die Corioliskraft entsteht durch die Erdrotation und prägt die Bewegungen der globalen Luftmassen sowie die Meeresströmungen. Durch die annähernde Kugelform der Erde bewegen sich
Orte an verschiedenen Breitengraden unterschiedlich schnell.
Wenn nun Luftmassen ihre geografische Breite verlassen, behalten sie ihre Geschwindigkeit bei und eilen der Erdrotation um
die Differenz der zurückgelegten Wege voraus. Dadurch entsteht
eine Ablenkung in die Richtung der Erdrotation. Luftmassen, die
vom Äquator zu den Polen strömen, erfahren eine Ablenkung
nach Osten. Luftmassen, die von den Polen zum Äquator strömen, werden nach Westen abgelenkt.
PRÄSENTATION 13: Die Corioliskraft (17 Folien)
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ABBILDUNG 452: Ablenkung durch die Corioliskraft - QUELLE: SWR/WDR
3.2.3 Auswirkungen am Äquator und an den Wendekreisen
Am Äquator steht die Sonne fast das gesamte Jahr sehr steil
am Himmel. Aufgrund des steilen Winkels geht die Sonne früh
auf und spät unter. Der Weg der Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre ist sehr kurz und die Strahlung verteilt sich auf eine
kleine Fläche. Es ist das ganze Jahr über sommerlich heiß. Die
Temperaturunterschiede von Tag und Nacht sind viel größer als
die jährlichen Schwankungen.
Das Gebiet rund um den Äquator, in dem jeweils die Sonne mittags im Zenit steht, ist der Ausgangspunkt eines riesigen Wäram Äquator: 0°
mekreislaufes rund um den Globus. Durch die intensive Sonneneinstrahlung erhitzt sich die Luft und steigt ständig empor.
Der Luftdruck am Boden nimmt dadurch stark ab und es bildet
sich die innertropische Tiefdruckrinne. Durch den entstehenden
Unterdruck strömt aus dem Norden und Süden ständig Luft in
diese Zone nach, was außerhalb dieser Zone zu kräftigen und
konstanten Nordwest- und Südwestwinden, den Passatwinden,
führt. Durch die Ablenkung der Corioliskraft weht auf der Nordhalbkugel der Nordwestpassat, während auf der Südhalbkugel
der Südwestpassat weht.
in Mitteleuropa: 45° N
ABBILDUNG 453: Sonnenverlauf am Äquator und in gemäßigten Breiten, Himmelspol = Nordpol - QUELLE: Michael Pidwirny
!
Druckausgleichende Luftmasseströme werden in der Meteorologie Konvergenz genannt, woraus sich auch der Begriff der
innertropischen Konvergenzzone ITC ableitet. Ohne die Konvergenz durch Wind wäre es an den Polen um durchschnittlich 25
°C kälter und am Äquator um 14 °C wärmer.
Die heiße Luft, die bei Sonneneinstrahlung aufsteigt, gelangt bis
zur Tropopause in etwa 15 km Höhe und strömt dann als Antipassat in die Richtung der Pole. Durch die Ablenkung der Erdrotation werden die Luftmassen daran gehindert, zu den Polen
zu ziehen, und sinken nach etwa 2.500 Kilometern wieder ab,
wodurch sie einen Hochdruckgürtel erzeugen. Von dort wehen
sie wieder als Passat zurück zur innertropischen Konvergenzzone. Teile der absinkenden Luftmassen, die am subtropischen
Hochdruckgürtel absinken, strömen auch in Richtung des Tiefdruckgürtels an der Polarfront.
PRÄSENTATION 14: Sonnenverlauf verschiedener Breiten (16 Folien)
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Physik und Geographie
Funktionsbedingungen der Klimamaschine Erde
ABBILDUNG 454: Atmosphärische Zirkulation - QUELLE: Murck, Thomson - BILD: NASA
Global lassen sich jeweils weitere großräumige Drucksysteme
erkennen, die sich sowohl nördlich als auch südlich an den subtropischen Hochdruckgürtel anschließen. An den Polen entsteht
jeweils noch ein großräumiges Drucksystem, die Polarzellen. An
den Grenzen dieser Drucksysteme treten durch die Ablenkung
der Corioliskraft in großen Höhen kräftige Starkwindbänder auf,
die auch Jetstream genannt werden. Sie wehen von Westen nach
Osten. Der Jetstream über der Polarfront bildet sich kräftiger
aus; er kann die kälteren Luftmassen aus dem Norden nicht
durchdringen, weshalb er von ihnen auch stärker abgelenkt wird.
!
ABBILDUNG 455: Jetstream über Nordamerika - BILD: NASA
In seinem Zentrum erreicht der polare Jetstream Geschwindigkeiten von 200 bis 500 km/h. Über Japan wurden schon 650
km/h gemessen. Diese Jetstreams werden in der Luftfahrt genutzt. Bei einem Flug von New York nach Frankfurt wird zuerst
nach Norden bis in den Jetstream geflogen; trotz dieses Umweges verkürzt sich die Flugzeit für die gesamte Strecke um eine
Stunde.
3.2.4 Auswirkungen an den Polen und Polarkreisen
An den beiden Polen gibt es nur Sommer und Winter. Während
des Sommers gibt es keine richtigen Nächte, weil die Sonne nie
ganz hinter dem Horizont verschwindet. Der Einfallswinkel der
Sonnenstrahlen bleibt dennoch niedrig, denn ihr Weg durch die
Atmosphäre ist lang und die Strahlung verteilt sich auf einer
großen Fläche. Auch im Sommer ist es auf den Polen verhältnismäßig kalt, weshalb die Pole über das ganze Jahr vereist sind.
am Nordpol, 90° N
Himmelspol
Durch die hohe Albedo von Eisflächen bleibt die Temperatur über
dem Eis das ganze Jahr niedrig. Auch 1.500 km von den Polen
entfernt herrscht noch eisige Kälte. Die Luft über den Polen ist
kalt und somit dicht und schwer, sie sinkt ab und erzeugt ein
Hochdruckgebiet. In Bodennähe wandert sie in Richtung der relativ wärmeren Breiten ab, bis sie an die Polarfront gelangt. Dort
trifft sie auf warme Luft, die von den Subtropen in Richtung der
am nördlichen Polarkreis, 66,5° N
Himmelspol
ABBILDUNG 456: Sonnenverlauf an den Polen und den Polarkreisen - QUELLE: Michael Pidwirny
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