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Die Passatwinde und der Golfstrom. Ein Vortrag von Franziska Umbach und Judith Axt. Veranstaltung: Ingenieurhydrologie 1, SS 2013 Dozent: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch. Gliederung. Die Corioliskraft Die Passatwinde Entstehung der Passatwinde Auswirkung auf das Klima und Wetter
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Die Passatwinde und der Golfstrom Ein Vortrag von Franziska Umbach und Judith Axt Veranstaltung: Ingenieurhydrologie 1, SS 2013 Dozent: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch
Gliederung • Die Corioliskraft • Die Passatwinde • Entstehung der Passatwinde • Auswirkung auf das Klima und Wetter • Der Golfstrom • Lage und Verlauf • Klimatische Bedeutung • Klimawandel – Das Aus für den Golfstrom? • Quellenangaben
1. Die Corioliskraft • gehört zu den Schein- und Trägheitskräften • wurde von Gaspard de Coriolis im Jahr 1835 erstmals beschrieben • tritt in rotierenden Bezugssystemen zusätzlich zur Zentrifugalkraft auf
1. Die Corioliskraft • Beispiel: Drehscheibe • Fall 1: Person, die auf einer sich drehenden Scheibe ruht • erfährt eine nach außen gerichtete Zentrifugalkraft • Fall2: Person, die sich auf der drehenden Scheibe bewegt, • erfährt zusätzlich eine, senkrecht zur momentanen Bewegungsrichtung gerichtete Kraft: die Corioliskraft
1. Die Corioliskraft • festes Bezugssystem • Kugel bewegt sich geradlinig • zum Beispiel Betrachter, der in der Mitte auf einem Podium steht, welches nicht mitdreht • mitrotierendes Bezugssystem • aus Sicht eines mitrotierenden Beobachters bewegt sich die Kugel auf einer Spiralbahn
1. Die Corioliskraft • beschreibt also eine Ablenkung, • diese entsteht dadurch, dass sich eine Scheibe innen langsamer dreht als außen • Bezug zum Thema: • Erde dreht am Äquator am Schnellsten, es entsteht eine Art "Fahrtwind"
1. Die Corioliskraft • Corioliskraft hat Einfluss auf Wind und Wasser, sowie auf den Erdkern • später wurde bewiesen, dass sie für das Magnetfeld der Erde verantwortlich ist • flüssiger Erdkern wird ebenfalls von ihr beeinflusst und erzeugt Magnetfeld
2. Die Passatwinde • Wind der im Bereich der Tropen bis 23,5 ° geographischer Breite auftritt. • Man unterscheidet auf Grund der Hauptwindrichtung den Nordpassat auf der Nordhalbkugel und den Südpassat auf der Südhalbkugel. • Der Passatwind entspringt dem Luftzirkulationssystem der Hadley-Zelle. • Zwischen den Passatzonen liegt die innertropische Konvergenzzone.
2.1 Entstehung der Passatwinde • Im äquatornahen Bereich findet durch die Zenitstellung der Sonne eine starke Erwärmung der Luft statt. • Die warme Luft steigt durch den Dichteunterschied nach oben.
2.1 Entstehung der Passatwinde • Darunter entsteht eine Tiefdruckrinne entlang der innertropischen Konvergenzzone. • Beim Aufsteigen der Luft kühlt diese sich adiabatisch ab, wodurch Wasser kondensiert und sich Wolken bilden.
2.1 Entstehung der Passatwinde • An der Tropopause (15 -18km Höhe) strömt die Luft nach Norden oder Süden vom Äquator weg. • Die Luft kühlt sich leicht ab, ist aber noch wärmer wie die Luft nahe der Erdoberfläche.
2.1 Entstehung der Passatwinde • Es bildet sich eine Passatinversion aus. • Durch die Inversionswetterlage kommt es zu keinen vertikalen Luftaustausch.
2.1 Entstehung der Passatwinde Inversionswetterlage: Die obere Luftschicht ist wärmer wie die bodennahe Luftschicht. Aufgrund der höheren Dichte der bodennahen Schicht gibt es keinen Austausch zwischen den Schichten.
2.1 Entstehung der Passatwinde • Die Luft bewegt sich weiter polwärts und wird enger zusammengedrückt, wodurch die Luft zum Boden hin ausweichen muss. • Bei 30° Nord bzw. Süd sinkt die Luft ab und ein Hochdruckgebiet bildet sich.
2.1 Entstehung der Passatwinde • Die aus dem Hochdruckgebiet ausströmende Luft folgt nun dem Luftdruckgefälle in Richtung der Tiefdruckrinne • Aufgrund der Corioliskraft weht der Passatwind immer von Osten nach Westen • das heißt auf der Nordhalbkugel wird der Wind in Windrichtung nach rechts abgelenkt • auf der Südhalbkugel wird er in Windrichtung nach links abgelenkt
2.1 Entstehung der Passatwinde • Animation Passatzirkulation
2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter • Durch die Veränderung der Erdachsenneigung im Jahresverlauf verschiebt sich die innertropische Konvergenzzone und damit die Passatwinde nach Norden oder Süden. • Dadurch werden Regen- und Trockenzeiten der Tropen beeinflusst. • Der Passatwind über Wasser nimmt viel Feuchtigkeit auf und sorgt für Niederschlag an den Küstengebieten. • Der Passatwind über Land weist nur einen geringen Feuchtigkeitsgehalt auf und sorgt für trockenes Klima.
2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter • Sommermonsun/Südwestmonsun: • Während des Sommers im Norden wird die Landmasse stark erwärmt und es bildet sich ein Tiefdruckgebiet. • Die Innertropische Konvergenzzone verschiebt sich bis über den Himalaya. • Dadurch überschreiten die Südpassatwinde den Äquator. • Diese werden nun durch die Corioliskraft nach rechts abgelenkt, da sie sich nun auf der Nordhalbkugel befinden. • Dieser Sommermonsun nimmt viel Feuchtigkeit auf und sorgt für kräftige Niederschläge über Indien.
2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter • Wintermonsun/Nordostmonsun: • Im Winter verlagert sich die innertropische Konvergenzzone nach Süden. • Über Ostasien bildet sich ein Kältehoch. • Vom Kältehoch wehen Nordostwinde über Indien und dem Indischen Ozean zur Tiefdruckrinne . • Der Wintermonsun ist kühl und trocken und entspricht dem Nordostpassat.
3. Der Golfstrom • auch „Warmwasserheizung Europas“ oder „Wärmepumpe Europas“ genannt • Teil des nordatlantischen Strömungssystems, auch „Globales Förderband“ genannt • komplexes System von Meeresströmungen • wird umgangssprachlich oft im Gesamten „Golfstrom“ genannt • ist aber das „Golfstromsystem“ • genau genommen ist der Golfstrom eine einzelne, warme Meeresströmung im Atlantischen Ozean
3. Der Golfstrom • eine der stärksten Meeresströmung • transportiert mehr Wasser als alle Flüsse der Erde zusammen • durchschnittliche Fließgeschwindigkeit: 6 km/h • 50km bis 150km breit • einige hundert Meter tief • sorgt für warmes Klima in Europa
3.1 Lage und Verlauf • nordatlantisches Strömungssystem ist ein Kreislauf von Meeresströmungen • es gibt drei hier relevante Meeresbewegungen • Gezeitenbewegungen • sorgt nur dafür, dass Meere sich ein wenig hin-und her bewegen
3.1 Lage und Verlauf • Oberflächenströmungen • entstehen durch die Kraft des Windes und durch die Coriolis-Kraft, sind größtenteils sichtbar • Tiefseeströmungen • entstehen durch Dichteunterschiede von Wasser • Temperaturunterschiede: kaltes Wasser ist schwerer als Warmes • Unterschiede im Salzgehalt: salzhaltiges Wasser ist schwerer als salzarmes • kaltes, salzhaltiges Wasser wird also in die Tiefe gezogen
3.2 Klimatische Bedeutung • mildes Klima in Europa verdanken wir dem Golfstrom • in Europa ist es deutlich wärmer als an anderen Orten des gleichen Breitengrades • z.B. der Westen Norwegens mit grünen Pflanzen im Vergleich zum Süden Grönlands mit spärlicher Vegetation, beide liegen auf der gleichen geografischer Breite
3.2 Klimatische Bedeutung Grönland Norwegen
3.2 Klimatische Bedeutung • Warum ist das so? • Wasser ist ein guter Wärmeleiter und erwärmt die Luft • warmer Golfstrom führt also warme Luft mit sich • Wind trägt dann die warme Luft über Europa
3.3 Klimawandel - Das Aus für den Golfstrom? • keine eindeutige Aussage machbar • Golfstrom hat nach Messungen über die letzten Jahre an Kraft verloren • Schmelzen der Polkappen sorgt für mehr Süßwasser • Erwärmung der Erde für wärmeres Wasser • Dichteunterschied ist nicht mehr so groß • Wasserzirkulation/Antrieb schwächt ab
3.3 Klimawandel - Das Aus für den Golfstrom? • Temperaturen in Europa könnten rapide absinken • heißt nicht, dass gleich eine Katastrophe entsteht • Klimaerwärmung sorgt für den Ausgleich • Fazit: Die Fachleute streiten sich und noch weiß keiner, was genau passieren wird