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Passatwinde

Auswirkung auf Segelschiffe
by

Franziska Potrykus

on 19 November 2011

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Transcript of Passatwinde

Passatwinde sind:

mäßig starke und sehr beständige Winde, die in tropischen Seegebieten bis zu etwa 23,5° geographischer Breite rund um den Erdball auftreten
sehr bodennah ganzjährige, richtungsbestimmte Luftströmungen zwischen den subtropischen Hochdruckgebieten und den äquatorialen Tiefdruckgebieten
in 2 unterschiedliche Hauptwind-richtungen eingeteilt: • Nordost-Passat auf der Nordhalbkugel

-->zwischen den Wendekreisen und den Kalmen-Gürteln • Südost-Passat auf der Südhalbkugel

Wie entstehen Passatwinde?
Die erwärmte Luft verliert an Dichte und steigt auf, wodurch darunter (entlang der so genannten innertropischen Konvergenzzone - ITC) über dem Erdboden eine „Tiefdruckrinne“ entsteht.
Beim Aufsteigen kühlt sich die Luft adiabatisch ab, so dass Wasser kondensiert (Wolkenbildung) und oft heftige Gewittergüsse niedergehen. Über die Verdunstung am Boden und die Kondensation in der Höhe, die Wärme freisetzt, wird zusätzliche Wärmeenergie von der Erdoberfläche in die Höhe befördert. An der Tropopause (in etwa 15–18 Kilometer Höhe) strömt die Luft nach Norden und Süden vom Äquator weg. Dabei kühlt die Luft zwar weiter ab, bleibt aber im Vergleich zu den Luftmassen der höheren Breiten dennoch relativ warm. Durch die Temperaturschichtung von der sehr warmen, aus der ITC stammenden Luft über der vergleichsweise weniger warmen Luft der höheren Breiten entsteht die stabile Passatinversion, die den vertikalen Luftaustausch weitgehend verhindert. Bei der Bewegung polwärts werden die Luftmassen auf einen engeren Raum zusammengedrängt, weil sich die Meridiane vom Äquator bis zu den Polen einander immer weiter annähern (zum Vergleich: Abstand zweier Meridiane am Äquator rund 111 km, beim 30. Breitengrad rund 96 km). Diese räumliche Einengung drängt auch die Luftmassen zusammen und zwingt sie näher Richtung Boden. Ein Großteil der polwärts strömenden Luftmassen sinkt im Bereich um ca. 30° Nord bzw. 30° Süd ab. Dadurch entstehen in diesen Regionen stabile Hochdruckgebiete. Beim Absinken erwärmt sich die Luft.
• Die aus dem Hochdruckgebiet ausströmende Luft folgt nun wieder dem Luftdruckgefälle, Hauptströmungen wehen daher zur Äquatorialen Tiefdruckrinne. Diese Winde sind relativ stabil, jedoch werden sie aufgrund der Erdrotation zu leicht östlichen Winden abgelenkt, nämlich auf der Nordhalbkugel in Strömungsrichtung nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links. So entstehen die Nordost-/ Südost-Passate, die sich allerdings im Jahreslauf verändern.

• Wenn in Deutschland der Frühling beginnt (Frühlings Tag und Nacht um den 22. März), steht die Sonne am Äquator im Zenit, d.h. sie strahlt senkrecht vom Himmel direkt auf die Erde herunter. Durch die direkte Sonneneinstrahlung wird das darunter liegende Land und die Luftmasse in Bodennähe sehr stark erhitzt.



Verschiebung im Jahresverlauf
Aufgrund der Schiefe der Ekliptik verändert sich der Zenitalstand der Sonne im Jahreslauf. Diese veränderlichen Strahlungsverhältnisse verlagern die ITC und mit ihr das Windsystem der Passatzirkulationen je nach Jahreszeit nach Norden oder Süden. Dadurch geraten viele tropische Regionen im Jahresverlauf regelmäßig unter den Einfluss unterschiedlicher Winde bzw. Passate. Wechselt der Passat jahreszeitlich bedingt stark die Richtung, so wird er als Monsun bezeichnet.
Der Verlauf der Innertropischen Konvergenzzone kann jedoch aufgrund der Verteilung von Land und Wasser bzw. deren unterschiedlichen Erwärmungsverhaltens beeinflusst werden, über Nordpakistan verlagert sich die Innertropische Konvergenzzone im Nordsommer sogar bis über 35° N hinaus.
Ein Wechsel der Niederschlagseigenschaften des Passats ist z. B. am Golf von Guinea in Westafrika zu beobachten, wo der Wind jahreszeitlich bedingt die Richtung ändert. Die Regenzeit der Monate Mai bis Juli verdanken die Küstenregionen hauptsächlich dem Südostpassat, der freilich beim Übertritt auf die Nordhalbkugel in Strömungsrichtung nach rechts abgelenkt und damit zum Südwestmonsun wird. Dieser Wind bringt hier reichlichen Niederschlag, da er zuvor über dem Golf von Guinea Feuchtigkeit aufnehmen konnte. Während der übrigen Monate weht in den meisten dieser Regionen jedoch der Nordost-Passat aus den Trockengebieten Nordafrikas und Asiens.
Unterscheidung Man unterscheidet zwei Passate mit
unterschiedlichen Hauptwindrichtungen:
Nordost-Passat auf der Nordhalbkugel
Südost-Passat auf der Südhalbkugel
Die Richtung, aus der ein Wind weht, verleiht ihm den Namen. Der Nordost-Passat weht also aus nordöstlicher, der Südost-Passat aus südöstlicher Richtung.

Nordost-Passat: Die am Äquator aufsteigende Luft kann Höhen bis zu 15 km erreichen. Dann teilt sie sich in einen Teilstrom nach Norden und einen nach Süden. Diese ziehen Tausende von Kilometern nord- bzw. südwärts bevor sie wieder absinken(2,5).
Dieser als Antipassat bezeichnete Höhenwind weht in Richtung Wendekreise, wobei sich die Luft abkühlt und absinkt. Beim Absinken (Urpassat) erwärmt sie sich wieder. Die im Bereich der Passatwinde vom Boden aufsteigende Luft kühlt sich ab. Dadurch lagern sich zwei Schichten übereinander: warme abgesunkene Luft und darunter kalte aufgestiegene Luft. So wird ein Luftaustausch verhindert, denn die leichte warme Luft kann nicht weiter absinken, weil darunter die schwere kalte Luft liegt. Dadurch können sich im Bereich der Passatwinde keine hohen Wolken und dadurch keine Niederschläge bilden. Der Hauptteil der absinkenden Luft erreicht bei ca. 30°N bzw. S den Boden. Dabei erwärmt sich die Luft wieder und es werden mehrere Luftschichten übereinander gelagert. Es entsteht ein Hochdruckgebiet(4). Ein solches ist z. B. das Azorenhoch, welches, wenn es an Ort und Stelle liegt, ein Zeichen dafür ist, daß auf La Palma das Wetter mit Nordost Passat stabil bleibt. Da der Zenitstand der Sonne innerhalb eines Jahres vom südlichen Wendekreis zum Äquator und von da zum nördlichen Wendekreis und zurück wandert, verlagert sich auch die Linie der größten Sonneneinstrahlung und mit ihr die gesamte Passatzirkulation (4).
ITC
„Innertropische Konvergenzzone“
Die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ, engl.: Intertropical Convergence Zone) ist die den Erdball umfassende Tiefdruckrinne am Äquator, in der die Passatwinde zusammenströmen, konvergieren. Da die ITCZ von der Sonneneinstrahlung abhängt, verlagert sie sich im Jahreslauf: Im Nord-Sommer liegt sie nördlich des Äquators, im Süd-Sommer südlich des Äquators. Weiter haben auch langfristig periodisch wiederkehrende Phänomene wie El Niño Einfluss auf die Lage der ITCZ, und damit auch auf die Lage der anderen Zonen. Innerhalb der ITCZ geraten die Passatwinde gleichsam ins Stocken, da die bisher horizontale Luftbewegung in eine vertikale übergeht. Dies bedeutet einerseits Flautenhäufigkeit, das Gebiet ist eine Kalmenzone, auch Äquatorialer Kalmengürtel genannt. Das schnelle Aufsteigen feuchtwarmer Luftmassen führt ziemlich oft zu Gewittern.

Weil die beiden Passate am Aequator zusammenfliessen (=lat. convergere), wird der äquatoriale Kalmengürtel auch als "Innertropische Konvergenz" (ITC) bezeichnet.

Zwischen den Passatzonen liegt die innertropische Konvergenzzone, in der der Wind meist schwach und aus unterschiedlichen Richtungen weht (siehe Walker-Zirkulation).
Der Passat ist meist ein trockener Wind, doch kann er je nach Beschaffenheit der überstrichenen Erdoberfläche auch andere Eigenschaften haben. Weht er über Wasserflächen, kann er viel Feuchtigkeit aufnehmen und bringt als auflandiger Wind den Küstengebieten hohe Niederschläge. Überstreicht er jedoch große Landmassen, bleibt sein Feuchtigkeitsgehalt sehr gering und er verursacht trockenes Klima.
Corioliskraft Geschichte: Die Passatzirkulation, also die die Passatwinde umfassende erdumspannende Luftströmungen, wurde erstmals 1735 von George Hadley sachlich richtig beschrieben, rund einhundert Jahre bevor Gaspard Gustave de Coriolis die Corioliskraft allgemeiner als Ursache der Bewegungsablenkung erkannte.
Die Corioliskraft bewirkt, dass die Passate einer besonderen Richtung folgen. Das Luftkreislaufsystem („Zirkulationssystem“), dem die Passate entspringen, wird daher Hadley-Zelle genannt.
Folgen
Der Indische Monsun ist eine Sonderform des Südost-Passats. Durch die Erhitzung der asiatischen Landmasse im Nordsommer verschiebt sich die ITC über Indien bis zu 30° nördliche Breite. Für den Südost-Passat bedeutet das (zurückzuführen auf die Gradientkraft), dass er den Äquator überqueren muss und somit von der Corioliskraft nicht mehr nach links sondern nach rechts abgelenkt wird. Der Südost-Passat wird zum Südwest-Passat, der über den Indischen Ozean zur im Norden Indiens liegenden ITC weht. Die Luftmassen nehmen beim Überqueren des indischen Ozeans viel Feuchtigkeit auf, die über Indien als Monsunregen wieder abfällt.
Der Südost-Passat ist auch maßgeblich an der Bildung zum Beispiel der Atacamawüste im Norden Chiles beteiligt. Durch den Passatwind kommt es zum Upwelling von kaltem Tiefenwasser vor der Küste Südamerikas. Dieses Phänomen ist ein Teil des Humboldtstroms. Das kalte Tiefenwasser bewirkt ein stabiles, niederschlagsarmes Hochdruckgebiet.
Somit kann der Passatwind auch mit der Walker-Zirkulation und dem El-Niño-Phänomen verbunden werden.
Ablenkung der Passatwinde nach West Sonne am Äquator die Luftzirkulation erzeugend



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