Atmosphärische Zirkulation, Coriolis-Kraft und Windzonen

Atmosphärische Zirkulation und Winde

Bodenwinde sind mit bestimmten Regionen verbunden; sie verlaufen nicht geradlinig, sondern bewegen sich häufig in spiraligen Bahnen. Dieses Verhalten beruht auf der Coriolis-Kraft, also der durch die Rotation der Erde verursachten Ablenkung. Die Erde dreht sich, von oben betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn. Aufgrund der Coriolis-Kraft neigt jede horizontal bewegte Flüssigkeit oder Luft auf der Nordhalbkugel zur Ablenkung nach rechts und auf der Südhalbkugel zur Ablenkung nach links.

Allgemeine atmosphärische Zirkulation

Die Luft in Kontakt mit der Erdoberfläche in äquatorialen Regionen ist wärmer und leichter und steigt zu höheren Breiten hin allmählich auf, wo sie kälter und dichter wird. Wären Erdoberfläche und Erwärmungsbedingungen völlig homogen, könnte man idealisiert jeweils eine einzige konvektive Zelle pro Hemisphäre erwarten. In der Realität führen jedoch Unterschiede zwischen Land und Meer sowie die Erdrotation zur Aufspaltung in mehrere konvektive Zellen und zu komplexeren Zirkulationsmustern.

Das Ergebnis dieser Zellen und ihrer Wechselwirkungen ist das Vorhandensein verschiedener Windzonen und -typen in unterschiedlichen Breiten.

Wichtige Windzonen

• 0° bis 30°: In Äquatornähe entstehen Winde mit nordöstlicher bzw. südöstlicher Komponente – die Passatwinde. Die Konvergenz dieser Winde aus beiden Hemisphären erfolgt über einem Gebiet, das als tropische Konvergenzzone bezeichnet wird.
• 30° bis 60°: In diesen Breiten dominieren die Westwinde (Westströmungen), die signifikanten Einfluss auf das Wetter und die großräumige Zirkulation haben.
• 60° bis 90° (Polregionen): In den polaren Breiten bilden sich die Polarzellen; an der Oberfläche strömt kalte Luft polwärts, und es entstehen polare Ostwinde sowie typische polare Strömungsmuster.

Polarfront und Jetstream

In der Nähe von etwa 60° Breite tritt eine besondere Situation auf: hier konvergiert kalte Polarluft mit wärmerer Luft aus mittleren Breiten. An der Kontaktfläche entsteht die Polarfront, die Ursache für die Ausbildung von kalten und warmen Luftmassen sowie für die Entstehung von Tiefdruckgebieten (Stürmen) und Hochdruckgebieten (Antizyklonen) in diesen Breiten. In der oberen Troposphäre zirkulieren in den mittleren Breiten starke Westwinde mit sehr hohen Geschwindigkeiten (bei Bedarf bis zu ca. 500 km/h), die als Jetstream bezeichnet werden.

Klimazonen und regionale Einflüsse

Als Folge dieser großräumigen Zirkulation lassen sich grob vier Klima- bzw. thermische Zonen unterscheiden: äquatoriale/tropische, warmgemäßigte, polare und Übergangszonen. Darüber hinaus beeinflussen regionale Faktoren wie Küstenlage und Relief das lokale Klima deutlich.

Küstengebiete

Küstengebiete haben oft ein mildes Klima mit geringen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht. Das liegt daran, dass sich Land schneller erwärmt und abkühlt als Wasser; der ozeanische Einfluss mildert Temperaturschwankungen. Der umfassende kontinentale oder ozeanische Einfluss bestimmt somit das charakteristische Klima von Küsten und Binnenländern.

Relief (Höhenlage und Gebirge)

Das Relief beeinflusst das Klima deutlich: Mit zunehmender Höhe nimmt die Temperatur ab. Gebirgsketten wirken als Hindernisse für Luftmassen; beim Aufsteigen kühlt der in der Luft enthaltene Wasserdampf ab und kondensiert. Bei ausreichender Abkühlung fallen Niederschläge, und Gebirge bilden häufig Wasserscheiden, die Niederschlagsverteilung und Flusssysteme beeinflussen.

Hinweis: Die hier dargestellten Prinzipien fassen grundlegende Mechanismen der atmosphärischen Zirkulation zusammen: Coriolis-Effekt, Zellenstruktur, Windzonen, Polarfront, Jetstream sowie die Auswirkungen von Küsten und Relief auf Klima und Niederschlag.