Wissensbibliothek

Klima – Phänomen in stetigem Wandel

Jahrhundertelang war die Mehrheit der Bevölkerung in der Landwirtschaft tätig, und das Klima beeinflusste tagtäglich ihr Leben. Ein einziges Unwetter oder ein verregnetes Frühjahr konnten Hungersnöte und Auswanderungswellen nach sich ziehen. Deswegen behielt man den Himmel stets im Blick und tauschte Hinweise auf das Wetter der nächsten Zeit aus. Heute lassen wir die Entwicklung der Klimaelemente – etwa Temperatur, Luftdruckschwankung, Feuchtigkeit, Wind, Niederschlag, Ozonwerte – weltweit von einem dichten Netz von Instrumenten verfolgen, um die Folgen extremer Witterungsereignisse rechtzeitig zu erkennen und einzudämmen.

Der wichtigste Klimaproduzent, der Motor des ganzen Wettergeschehens, ist ein riesiger Kernreaktor in 150 Mio. km Entfernung: die Sonne. Ihre energiereichen Strahlen fallen mit unterschiedlichem Winkel auf die Erdoberfläche ein und lassen verschiedene Klimazonen entstehen: Am Äquator, wo die Sonneneinstrahlung am intensivsten ist, liegen die niederschlagsreichen und heißen Tropen, nach Norden und Süden schließen sich die warmen Subtropen an, weiter polwärts folgen die gemäßigten Breiten und die kalten Subpolar- und Polarzonen.

Nicht weniger entscheidend für das Klima und das Leben auf der Erde ist die Atmosphäre. Wir verdanken ihr unsere Luft zum Atmen. Auch filtert sie die gefährliche ultraviolette Strahlung aus dem Sonnenlicht. Die Sonnenstrahlen, die es bis zur Oberfläche der Erde schaffen, werden zunächst an der Erdoberfläche und anschließend an der Atmosphäre reflektiert. Ohne diesen »natürlichen Treibhauseffekt« würden Pflanzen, Tiere und Menschen nicht überleben.

Durch Langzeitmessungen ist in den letzten Jahrzehnten immer deutlicher geworden, dass Lebewesen – allen voran der Mensch – nicht nur Nutznießer oder Opfer des Klimas sind, sondern es auch verändern. Vieles deutet darauf hin, dass die Luftverschmutzungen der Industrie, des Verkehrs und der Haushalte die Atmosphäre – den Schutzschild der Erde – bereits stark geschädigt haben.

Atmosphäre: Lufthülle der Erde

Warum brauchen wir die Atmosphäre?

Ohne die Atmosphäre könnte auf der Erde kein Leben existieren, unser Planet wäre so unwirtlich wie die übrigen im Sonnensystem. Die Atmosphäre schenkt den Erdbewohnern nicht nur die zum Atmen notwendige Luft, sie schützt auch vor den tödlichen Teilchen und Strahlen aus dem Weltall, deren Bombardement die Erde ständig ausgesetzt ist. In der Atmosphäre spielen sich alle wetterbestimmenden Vorgänge ab. Die Schwerkraft bindet diese Lufthülle an die Erde.

Woraus besteht die Atmosphäre?

In den untersten 20 km besteht die Atmosphäre aus Gasen und gasförmigen Elementen. Stickstoff nimmt mit 78 % den größten Teil ein, Sauerstoff macht etwa ein Fünftel aus, die restlichen Bestandteile sind Wasserdampf, Argon, Wasserstoff, Kohlendioxid und Edelgase. In den unteren Abschnitten der Atmosphäre sind daneben erhebliche Mengen an Schwebeteilchen (Aerosole) vorhanden. Zu diesen Verunreinigungen zählen Staub, Rauch, Dämpfe und Mikroorganismen.

Wo spielt sich das Wetter ab?

Für das Wetter von entscheidender Bedeutung ist die je nach Breitenlage 9–18 km hohe untere Schicht, die Troposphäre.

Je 100 Höhenmeter nimmt die Temperatur um 0,5–0,6 °C ab. In der oberen Grenzschicht, der Tropopause, schwankt die Temperatur zwischen –50 °C und –60 °C. Darüber schließt sich bis in Höhen von etwa 50 km die Stratosphäre an. Die Temperatur ändert sich mit zunehmender Höhe nur wenig. In der oberen Stratosphäre steigt sie sogar auf 10 °C an, weil das in ihr schichtartig angereicherte Gas Ozon die UV-Strahlung der Sonne aufsaugt.

Über der Grenzschicht Stratopause folgt die gut durchmischte Mesosphäre, in der die Temperatur wieder abnimmt. An der oberen Grenzschicht, der Mesopause, die in einer Höhe von etwa 85 km liegt, beträgt die Temperatur –80 °C. Die nachfolgende Thermosphäre reicht bis in Höhen von 450 km. Die starke Einwirkung der Sonnenstrahlen lässt die Temperatur auf 1700 °C ansteigen. Mit den unteren Luftschichten findet kaum noch ein Wärmeaustausch statt. Die anschließende, 500 km dicke Exosphäre regelt den Stoffaustausch mit dem weiten interplanetaren Raum.

Wie viel Sonnenenergie gelangt auf die Erde?

Die Atmosphäre filtert einen großen Teil der Sonnenenergie: Von der Sonnenstrahlung, die auf die Erde strahlt, gelangt nur ein Viertel ungestört zur Erdoberfläche. Der Rest der Strahlen wird von der Atmosphäre reflektiert oder absorbiert, also »geschluckt«. Auch ein Teil des reflektieren Lichtes gelangt als sog. diffuses Himmelslicht auf die Erde. Die Erdoberfläche erreicht so – direkte und indirekte Strahlung zusammengerechnet – etwa die Hälfte der auf die äußere Erdatmosphäre einfallenden Sonnenenergie.

Strahlt auch die Erde?

Ja, wenn auch nur indirekt. Wenn die Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche ankommt, ist sie kurzwellig. Dort wird sie in langwellige Strahlung umgewandelt und als sog. Gegenstrahlung wieder ausgestrahlt.

Ein Teil der Gegenstrahlung geht direkt in den Weltraum. Die Atmosphäre absorbiert eine weitere Portion. Der größte Teil der Gegenstrahlung wird jedoch in der Atmosphäre reflektiert und gelangt wieder auf die Erde zurück. Diese langwellige Strahlung erwärmt die unteren Luftschichten und regt den Wasserkreislauf der Erde an. Der Wechsel von Ausstrahlung und Gegenstrahlung hält die globalen Durchschnittstemperaturen bei etwa 15 °C. Ohne ihn wäre die Erde mit einer Durchschnittstemperatur von –18 °C eine Eiskugel.

Wie entstehen Polarlichter?

Polarlichter entstehen, wenn energiegeladene Sonnenteilchen – Elektronen und Protonen – mit hoher Geschwindigkeit auf die Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle der Luft treffen und diese zum Leuchten bringen. Doch Sonnenteilchen können nur in der Nähe der magnetischen Pole der Erde zwischen 65 ° und 75 ° geografischer Breite in die Atmosphäre eintauchen. Daher gibt es nur dort Polarlichter.

Bei außergewöhnlich starkem Sonnenwind können die Nordlichter auch von Mitteleuropa aus beobachtet werden. Zuletzt war das 2003 der Fall. Die Lichterscheinungen werden auf der Nordhalbkugel als Nordlicht (Aurora borealis) und auf der Südhalbkugel als Südlicht (Aurora australis) bezeichnet. Das Farbenspiel findet in Höhen von 70–1000 km statt.

Wussten Sie, dass …

man erst mit der Erfindung bemannter Heißluftballons – 1783 durch die Brüder Montgolfier – in die höheren Schichten der Troposphäre vorstoßen konnte?

1960 der erste Wettersatellit in eine polare Umlaufbahn geschossen wurde und man schon 1961 mithilfe der Satellitenbilder einen Hurrikan vorhersagen konnte?

Atmosphärische Zirkulation: Luft in ständiger Bewegung

Wie bewegt sich die Luft um den Globus herum?

Die Luftmassen der unteren Atmosphäre gleiten in gewaltigen Strömen um die Erde. So steigen sie am Äquator in die Höhe und strömen von dort nach Norden und Süden.

Motor und Steuerung der Luftmassen ist der Luftdruck. Dieser hängt vor allem von der unterschiedlichen Erwärmung der Erde in den verschiedenen Breitenlagen der Erde ab, da warme Luft auf- und kalte Luft absteigt. Das weltweite Rotieren der Luftmassen wird als atmosphärische Zirkulation bezeichnet. Durch Auf- und Abstieg ordnen sich die Luftmassen zu Luftdruckgürteln.

Welche Luftdruckgürtel gibt es?

Es wechseln sich Gürtel hohen und niedrigen Luftdrucks ab: Der sog. äquatorialen Tiefdruckzone am Äquator schließen sich nach Norden und Süden die subtropischen Hochdruckgürtel, die subpolaren Tiefdruckgürtel und schließlich die Polarhochs an.

Am heißen Äquator ist die Sonnenstrahlung besonders hoch. Die erwärmte Luft steigt nach oben. Am Boden »fehlt« sie dann, und es entsteht eine Zone niedrigen Luftdrucks, die sich als äquatoriale Tiefdruckzone um den Erdball zieht. An den beiden Wendekreisen sinkt die Luft dagegen aus der Höhe auf die Erdoberfläche herab und lässt am Boden einen subtropischen Hochdruckgürtel entstehen. An den Polarkreisen verlaufen die beiden subpolaren Tiefdruckgürtel, über den Polen thronen die beiden Polarhochs.

Wie entstehen Passatwinde?

Die tropische Zirkulation sorgt für einen ständigen Luftaustausch zwischen der Tiefdruckzone am Äquator und den beiden subtropischen Hochdruckgürteln. Daher ist sie auch für die Passatwinde verantwortlich.

Dem Druckgefälle folgend, wehen die Passatwinde in Bodennähe von den Subtropen zum Äquator. Die Erdrotation macht aus ihnen Ostwinde, die Reibung an der Erdoberfläche lenkt sie zu Nordost- und Südostpassaten ab. Mit durchschnittlich 20 km/h treffen die Passate am Äquator aufeinander und vereinigen sich im Bereich der äquatorialen Tiefdruckrinne zur innertropischen Konvergenzzone (ITC). In dieser 100–200 km breiten Zone steigen die Luftmassen nach oben. In der Höhe strömt die Luft nach Norden bzw. nach Süden in Richtung der beiden Wendekreise. Dort sinkt sie, mittlerweile abgekühlt, im subtropischen Hochdruckgürtel zur Erdoberfläche und richtet sich abermals als Passatwind auf den Äquator aus – der Kreislauf beginnt von neuem.

Übrigens: Jahrhundertelang ließen sich die Seefahrer mit den verschiedenen Winden treiben. Besonders beliebt war der Nordostpassat, mit dem die Schiffe von Europa nach Zentral- und Südamerika gelangten. Die Passate wurden zu regelrechten Handelswinden. Auf Englisch heißen die Passate noch heute »trade wind« (Handelswind). Der deutsche Begriff Passat leitet sich dagegen von »Passage« ab. In den gemäßigten Breiten treiben die Westwinde die Seefahrer und ihre Schiffe dagegen schnell von Westen nach Osten.

Warum ist das Wetter bei uns so wechselhaft?

Wir leben in der Zyklonenzone. Zyklonen sind große Luftwirbel, die in den gemäßigten Breiten mit dem Westwind nach Osten wandern. Sie sind für unser unbeständiges Wetter, mal mit Sonnenschein, mal mit Regen, verantwortlich.

Die Luftzirkulation der gemäßigten Breiten wird durch das Luftdruckgefälle zwischen den subtropischen Hochdruckgürteln und den subpolaren Tiefs in Gang gehalten – starke Westwinde versuchen die Luftdruckunterschiede auszugleichen. Doch beim Zusammentreffen der heißen Tropenluft und der kalten Polarluft entsteht in der schmalen Zone höchster Temperaturunterschiede eine Polarfront. Sie bildet keine einheitliche Linie, sondern wird von den großen Luftwirbeln der Zyklonen durchsetzt, die Durchmesser von bis zu 1000 km erreichen. Sie driften mit dem Westwind nach Osten.

Was bringen Warm- und Kaltfront?

Immer Regen. Auf ihrer Vorderseite besteht eine Zyklone aus Warmluft, die gegen die polare Kaltluft vorrückt. Diese sog. Warmfront wird von großflächigem Dauerregen begleitet. Hinter der Warmfront reißt die Bewölkung auf und für einige Zeit ist es trocken. Dann folgt die Kaltfront. Sie entlässt heftige Schauer aus ihren hoch reichenden Wolken. Meistens bilden vier bis sechs Zyklonen, die nacheinander in Richtung Osten jagen, eine sog. Zyklonenfamilie. Für ihren Auf- und Abbau benötigt eine Zyklonenfamilie etwa ein bis zwei Wochen. Besonders häufig treten Zyklonen im Spätherbst auf und werden dann von heftigen Schauern und kräftigen Winden begleitet. Aus einzelnen Zyklonen können sich Sturmzyklonen entwickeln, die mit orkanartigen Winden einhergehen.

Wie ist das Wetter in der Arktis?

Garantiert »schlecht«, denn nach dem gleichen Prinzip wie die Polarfront entsteht in der Arktis die Arktikfront. Allerdings wird es in der Arktis nicht so kalt wie in der Antarktis mit ihren riesigen Eismassen.

Über der Arktis trifft relativ warme Luft, die sich auf ihrer weiten Reise über das Meerwasser der gemäßigten Breiten erwärmt hat, auf die eiskalte Arktisluft. Auch die Arktikfront weist Wellenstörungen wie die Polarfront auf, die sich zu Zyklonen weiterentwickeln. Besonders häufig ziehen sie vom Seegebiet zwischen dem Nordkap und Spitzbergen nach Westsibirien.

Warum regnet es am Mittelmeer im Winter?

Im Winter gerät die Region in den Einflussbereich der Westwindzone mit ihren Niederschlag bringenden Zyklonen. Im Sommer steht das europäische Mittelmeer dagegen unter dem Einfluss des trockenen subtropischen Hochdruckgürtels – es regnet kaum. Der Grund für das unterschiedliche Wetter im Sommer und Winter liegt in der »Wanderung« der verschiedenen Luftdruckgürtel und des Systems der atmosphärischen Zirkulation: Im Nordsommer pendelt es nach Norden und im Südsommer nach Süden.

Ausgelöst wird diese Wanderung durch die Verschiebung der innertropischen Konvergenzzone (ITC), also der Zone des Zusammenfließens der Passate. Die ITC orientiert sich an der Zone der höchsten Sonneneinstrahlung, die im Laufe des Jahres zwischen den beiden Wendekreisen hin und her pendelt. Dabei wandert die ITC nicht ganz so weit, sie schafft es nur wenige Breitengrade über den Äquator hinaus. Mit der Verlagerung der ITC verschiebt sich die gesamte atmosphärische Zirkulation. Das Mittelmeer liegt im Sommer in der subtropischen »Schönwetterzone« und im Winter in der »Wind- und Regenzone« der gemäßigten Breiten. Allerdings wird es auch im Winter am Mittelmeer nicht so kalt wie in Mitteleuropa.

Warum wehen die Westwinde auf der Südhalbkugel so heftig?

Weil durch die riesige Eismasse der Antarktis das Temperaturgefälle zwischen Pol und Äquator sehr ausgeprägt ist. Diese durchgehend beständigen Westwinde bringen die Segelschiffe schnell von West nach Ost und heißen in der Seemannssprache auch die »Braven Westwinde«. Je weiter sich die Seefahrer jedoch nach Süden wagen, desto heftiger wehen die Winde um sie herum. So heißen die Breiten zwischen 40° und 50° Süd die »Roaring Forties« (»Brüllende Vierziger«), die zwischen 50° und 60° die »Furious Fifties« (»Wilde Fünfziger«) und die Zone zwischen 60° und 70° die »Screaming Sixties« (»Heulende Sechziger«).

Wussten Sie, dass …

eine überwiegend windstille Zone im subtropischen Hochdruckgürtel rund um die Wendekreise auch Rossbreiten genannt wird? Zur Zeit der Segelschifffahrt kamen die Schiffe in dieser Gegend kaum voran. Da der Proviant für die mitgeführten Pferde oft nicht reichte, wurden die Tiere geschlachtet oder einfach über Bord geworfen.

es am Äquator so viel regnet, weil die Passatwinde dort »zusammenprallen«, die Luftmassen nach oben schnellen und hoch aufragende Gewitterwolken bilden? Diese entladen ihre feuchte Fracht in heftigen Schauern über den inneren Tropen.

das Elbhochwasser 2002 die Folge eines außergewöhnlichen zyklonalen Wirbels über der nördlichen Adria war? Durch ihn wurde feuchte und warme Mittelmeerluft nach Norden gepumpt. Die folgenden ungewöhnlich starken Niederschläge lösten das Hochwasser aus.

ein »Hoch« auf der Wetterkarte bedeutet, dass der Druck im Zentrum eines Gebietes stärker ist als in der Umgebung? Bei einem »Tief« ist er dagegen im Zentrum niedriger.

Warum hoffen die Menschen in Asien auf den Monsun?

Der Sommermonsun wird in Südasien sehnlich erwartet. Er treibt nach der winterlichen Trockenzeit Feuchtigkeit vom Indischen Ozean auf das Land. Weite Regionen Südasiens verwandeln sich dann in fruchtbares Gebiet. Das Umschlagen des trockenen, winterlichen Nordostmonsuns in den feuchten, sommerlichen Südwestmonsun bezeichnet man als das »Kentern des Monsuns«.

Welcher Wind bremst sogar Düsenjets aus?

Im Zweiten Weltkrieg entdeckten amerikanische Piloten die Jetstreams, starke Strahlströme mit einer Geschwindigkeit zwischen 150 und 600 km/h, die in einer Höhe von 10–15 km dahinsausen. Ihre Flugzeuge kamen trotz höchster Schubkraft kaum voran. Diese unbeständigen Luftströmungen wehen von West nach Ost. Es gibt zwei Typen: Der Polarjet strömt um den 35. Breitengrad, der Subtropenjet bewegt sich zwischen 20 ° und 35 ° geografischer Breite. Die Jetstreams entstehen in Frontalzonen durch den großen Temperaturunterschied zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten.

Was ist ein Zyklonenfriedhof?

So nennen die Meteorologen umgangssprachlich die Gebiete, in denen die Zyklonen immer langsamer werden und schließlich von den nächstfolgenden eingeholt werden. Ganze Familien – die Zyklonenfamilien – finden auf dem Zyklonenfriedhof ihre letzte Ruhe. Die meisten der über Mitteleuropa hinwegziehenden Zyklonen »sterben« auf dem Zyklonenfriedhof zwischen dem Baltikum und Nordwestrussland.

Warum hoffen die Menschen in Asien auf den Monsun?

Der Sommermonsun wird in Südasien sehnlich erwartet. Er treibt nach der winterlichen Trockenzeit Feuchtigkeit vom Indischen Ozean auf das Land. Weite Regionen Südasiens verwandeln sich dann in fruchtbares Gebiet. Das Umschlagen des trockenen, winterlichen Nordostmonsuns in den feuchten, sommerlichen Südwestmonsun bezeichnet man als das »Kentern des Monsuns«.

Welcher Wind bremst sogar Düsenjets aus?

Im Zweiten Weltkrieg entdeckten amerikanische Piloten die Jetstreams, starke Strahlströme mit einer Geschwindigkeit zwischen 150 und 600 km/h, die in einer Höhe von 10–15 km dahinsausen. Ihre Flugzeuge kamen trotz höchster Schubkraft kaum voran. Diese unbeständigen Luftströmungen wehen von West nach Ost. Es gibt zwei Typen: Der Polarjet strömt um den 35. Breitengrad, der Subtropenjet bewegt sich zwischen 20 ° und 35 ° geografischer Breite. Die Jetstreams entstehen in Frontalzonen durch den großen Temperaturunterschied zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten.

Was ist ein Zyklonenfriedhof?

So nennen die Meteorologen umgangssprachlich die Gebiete, in denen die Zyklonen immer langsamer werden und schließlich von den nächstfolgenden eingeholt werden. Ganze Familien – die Zyklonenfamilien – finden auf dem Zyklonenfriedhof ihre letzte Ruhe. Die meisten der über Mitteleuropa hinwegziehenden Zyklonen »sterben« auf dem Zyklonenfriedhof zwischen dem Baltikum und Nordwestrussland.

Luftdruck und Luftfeuchtigkeit: Motoren des Klimas

Wie viel Druck lastet auf der Erde?

Die Atmosphäre lastet mit etwa 1 kg Gewicht auf jedem Quadratzentimeter der Erdoberfläche. Je höher man sich von der Erdoberfläche nach oben bewegt, desto geringer wird die Last des Luftdrucks. Der Luftdruck liegt auf Meereshöhe bei ca. 980–1040 hPa (Hektopascal) und nimmt pro 8–16 Höhenmeter um etwa 1 hPa ab.

Herrscht auf gleicher Höhe auch der gleiche Luftdruck?

Nein! Die Unterschiede des Luftdrucks hängen von der jeweiligen Lufttemperatur ab. Diese variiert mit der unterschiedlichen Erwärmung durch die Sonne und der Ausstrahlung warmer Wasser- oder Landmassen. Bei warmer Luft bewegen sich die Gasmoleküle aufgrund ihrer höheren Energie stärker und halten mehr Abstand zueinander – die Luftmasse ist also weniger dicht.

Erwärmte Luft steigt als Blase nach oben und hinterlässt am Boden ein Tiefdruckgebiet. Dieses »Loch« gilt es zu füllen. Je größer das Druckgefälle zum Umland, desto heftiger fällt die Ausgleichströmung in Richtung dieses Tiefs aus. Wenn sich die warme Luft in den kühleren höheren Atmosphärenschichten abkühlt, wird sie wieder dichter. Sie strömt zur Seite und dann wieder zum Boden zurück – so schließt sich der Luftkreislauf. Eine solche sog. Konvektion wird häufig durch Wolken sichtbar, denn wenn sich die aufsteigende Luft abkühlt, kann sie nicht mehr so viel Wasserdampf halten, und dieser kondensiert zu Tröpfchen. Daher sind Tiefdruckgebiete oft mit Regenwetter verbunden.

Wie funktioniert ein Barometer?

Den Luftdruck an einem bestimmten Ort auf der Erde misst man mit Barometern. Flüssigkeitsbarometer messen die Gewichtskraft einer Flüssigkeitssäule, die mit dem Luftdruck das Gleichgewicht hält. Dazu füllt man ein etwa 1 m langes, an einer Seite geschlossenes Glasrohr mit Quecksilber. Das Rohr taucht man in ein offenes, ebenfalls mit Quecksilber gefülltes Gefäß. Aus dem Rohr läuft anschließend so lange Quecksilber aus, bis das im Rohr verbleibende Quecksilber den gleichen Druck wie das Quecksilber im Gefäß ausübt. Bei steigendem Luftdruck hebt sich die Oberfläche des Quecksilbers im Messrohr, bei fallendem Luftdruck sinkt die Oberfläche ab. An der Länge der Quecksilbersäule lässt sich der jeweilige Luftdruck ablesen.

Bei einem sog. Aneroid-Barometer handelt es sich um ein Metallbarometer. Es besteht aus mehreren übereinander angeordneten, luftdicht abgeschlossenen Metalldosen. Bei einer Änderung des Luftdrucks werden die Dosen deformiert. Ein Hebelsystem überträgt diese Deformierung auf eine Skala mit Zeiger.

Übrigens: Den genauen Luftdruck in einer bestimmten Höhe berechnet man mit der sog. barometrischen Höhenformel, die die Lufttemperatur einbezieht.

Wieso dreht nachts der Wind an der Küste?

Die unterschiedliche Wärmespeicherkapazität von Land und Meer – und damit auch die unterschiedlichen Druckverhältnisse – sorgen für die See-Landwind-Zirkulation: Am Tage weht vergleichsweise kühle Seeluft an Land, nachts kühlt sich das Land so schnell ab, dass nun hier der höhere Luftdruck herrscht und der Wind vom Land aufs Meer hinaus streicht.

Wann verdunstet Wasser am schnellsten?

Je stärker die Sonneneinstrahlung, je schneller der Wind und je trockener die Luft, desto stärker ist die Verdunstung. Außerdem hängt sie von der jeweiligen Oberfläche der Erde ab: Ein Gebiet mit einer üppigen Vegetationsdecke befeuchtet die Atmosphäre viel stärker als ein kahles Stück Boden. Etwa 90 % des Wasserdampfes in der Atmosphäre stammt aus der Verdunstung von Meerwasser, der Rest vom Festland.

Was unterscheidet absolute von relativer Luftfeuchtigkeit?

Die absolute Luftfeuchtigkeit gibt die Menge Wasserdampf pro Kubikmeter in Gramm an. Dagegen drückt die relative Feuchte den prozentualen Anteil an der maximalen Wasserdampfmenge bei einer bestimmten Temperatur aus.

Die absolute Feuchtigkeit sagt weniger über das Wetter und das Klima aus als die relative Feuchte. Je kühler die Luft ist, desto weniger Wasserdampf kann sie halten. Wann immer sich Luft abkühlt und dabei den sog. Sättigungs- oder Taupunkt erreicht, an dem die relative Feuchte 100 % beträgt, wird das gasförmige Wasser flüssig: Es kondensiert zu Nebel, Tau oder Wolken und setzt zugleich die Wärme wieder frei, die es beim Verdunsten gebunden hat. Bei Temperaturen unter 0 °C kann es auch sofort in den festen Aggregatzustand übergehen und Reif oder Eiswolken bilden.

Was ist eigentlich ...

ein Millibar? Eine ältere physikalische Maßeinheit für den Luftdruck, wobei ein Millibar (mbar) einem Hektopascal (hPa) entspricht.

Wind? Horizontale Luftbewegungen, die durch Unterschiede des Luftdrucks innerhalb der Atmosphäre entstehen.

Wasserdampf? Verdampftes, also gasförmiges Wasser, dessen Anteil in der Luft für die Luftfeuchtigkeit verantwortlich ist.

Wolken und Niederschläge: Wasser in der Luft

Wo kommt eigentlich unser Regen her?

Das meiste Wasser, das als Regen oder Schnee auf die Erde fällt, ist zuvor als Wasserdampf aus dem Meer verdunstet. Das Regenwasser, das über Mitteleuropa niedergeht, stammt ursprünglich aus dem Atlantik. Dort ist es als Wasserdampf mit den Westwinden nach Europa verfrachtet worden. Ein Wassermolekül verweilt nach der Verdunstung im Durchschnitt neuneinhalb Tage als Wasserdampf in der Atmosphäre. Dort setzen sich die Wassermoleküle zu Wolken zusammen.

Woraus bestehen Wolken?

Wolken bestehen aus Luft, in der sich Wasserdampf zu Wasser verflüssigt bzw. zu Eis verfestigt hat.

Da die Sonnenstrahlen die Luft über dem Meer erwärmen und warme Luft relativ leicht ist, steigen Wassermoleküle mit der warmen Luft schnell auf. Mit zunehmender Höhe kühlt die Luft ab. Im Gegensatz zu warmer Luft vermag es kalte Luft nicht, große Mengen an Wasserdampf aufzunehmen und zu halten. Der Wasserdampf kondensiert zu flüssigem Wasser. Dabei lagern sich die Wassermoleküle an winzigen, in der Luft schwebenden Partikeln an und schließen sich zu Wassertropfen zusammen. Als diese sog. Kondensationskerne dienen z. B. Salze, die durch den Schaum von brechenden Meereswogen in die Atmosphäre geschleudert werden.

Wird es kälter, gefrieren die Wassertröpfchen zu Eis, oder es lagern sich Eiskristalle an die in der Luft schwebenden Partikel an, die dann als sog. Gefrierkerne dienen. Während Wasserdampf in der Luft unsichtbar ist, sind flüssiges Wasser und festes Eis in der Atmosphäre als Wolken sichtbar.

Wie schichten sich die Wolken?

Wie Wolkenkratzer können sich Wolken über mehrere Stockwerke erstrecken. Andere Wolken treten nur in bestimmten Stockwerken auf. Diese unterscheidet man in hohe, mittelhohe und tiefe Wolken.

Ganz oben dominieren die aus Eiskristallen bestehenden Eiswolken. Im mittleren Stockwerk gibt es Wolken aus unterkühltem Wasser und Mischwolken, die sich aus flüssigem und gefrorenem Wasser zusammensetzen. Im niedrigsten Wolkenstockwerk schließlich finden sich nur noch Wasserwolken. Je nach Höhe und Form unterscheidet man zehn Wolkengattungen.

Welches Wetter bringen Federwolken?

Entgegen landläufiger Meinung schönes und schlechtes Wetter. Vereinzelt ziehende, weiße Federwolken, sog. Cirren, kommen als hohe Wolken in Höhen von 5–13 km vor. Bei uns kündigen die aus Eiskristallen bestehenden Wolken oftmals die Warmfront eines Tiefdruckgebiets an. Allerdings können die kleinen Federwolken auch als Schönwettercirren bei ausgesprochen stabilen Wetterlagen auftreten.

Zu den hohen Wolken zählen auch die sog. Cirrostratuswolken. Das sind Schleierwolken, die einen durchscheinenden, weißlichen Wolkenschleier bilden. Durch sie können Sonne und Mond mit einem Halo erscheinen. Dieser weiße Ring umgibt die Himmelskörper, wenn sie durch die Wolken zu sehen sind.

Werfen alle Wolken Schatten?

Nein. Hohe Wolken werfen keine Schatten auf die Erdoberfläche. Dagegen halten die mittelhohen Wolken die Sonne vom Erdboden fern: Es ist im Wortsinn »bewölkt«. Die mittelhohen Wolken reichen in den gemäßigten Breiten in Höhen von 2–5 km. Zu ihnen zählen u. a. die Altocumuluswolken – grobe Schäfchenwolken aus weißen oder grauen Flecken. Altostratuswolken bilden graue oder bläuliche Wolkenfelder oder -schichten.

Wann ist das Wetter »grau in grau«?

Für »graues« Wetter sind Schicht- bzw. Stratuswolken verantwortlich. Sie entstehen, wenn warme, feuchte Luft bei ihrer horizontalen Bewegung auf ein Hindernis prallt und so zum Aufstieg gezwungen wird. Dadurch kühlt die Luft ab, und es bilden sich Schichtwolken.

Solche Wolken können sich horizontal über mehrere 1000 km² erstrecken. Aus der durchgehend grauen Wolkenschicht mit ihrer einheitlichen Untergrenze fallen Sprühregen, Eisprismen oder Schneegriesel.

Welche Wolken zeigen ein Gewitter an?

Cumulonimbuswolken. Massig und dicht erscheinen sie wie ein riesiges Himmelsgebirge. Der obere Teil breitet sich oftmals in der Form eines Ambosses aus. Die Gewitterwolke durchzieht alle drei Wolkenstockwerke.

Wärmegewitter entstehen durch starke Aufheizung an der Erdoberfläche bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit. Deswegen treten sie in den gemäßigten Breiten nur im Sommer auf, in den Tropen dagegen ganzjährig. Durch die Erhitzung wird viel Luft nach oben getrieben, die in den höheren Regionen rasch abkühlt und dabei Wolken bildet. Dagegen bauen sich Frontgewitter unabhängig von der Erdoberfläche und deren Erhitzung auf.

Wie entstehen Blitz und Donner?

Gewitter sind stets an Cumulonimbuswolken gebunden. Durch heftige Aufwinde reichen diese Quellwolken sehr hoch. Die oberen Wolkenschichten vereisen, wodurch sich Ladungsdifferenzen zwischen den oberen, positiv geladenen und den unteren, negativ geladenen Wolkenteilen aufbauen. Die Gewitterelektrizität entlädt sich in Blitzen.

Wolkenblitze zucken innerhalb der Gewitterwolke, Erdblitze zwischen der Wolke und der Erde. Selten sind Kugelblitze, eine kugelförmige leuchtende Masse, die sich mit mäßiger Geschwindigkeit nahe der Erdoberfläche fortbewegt. Die Blitzenergie verursacht eine schlagartige Erhitzung in der Blitzbahn. Dabei dehnen sich die Luftmassen explosionsartig aus. Die Druckwelle pflanzt sich als rollendes oder krachendes Geräusch fort – der Donner ist weithin hörbar.

Können Wolken bis auf die Erde herabsinken?

Ja, denn Nebel ist nichts anderes als eine auf dem Boden liegende Wolke.

Winzig kleine Wassertröpfchen schweben in der Luft und lassen die relative Luftfeuchtigkeit auf nahezu 100 % ansteigen. Der weit verbreitete Strahlungsnebel entsteht, wenn durch starke Ausstrahlung – etwa in sternenklaren Nächten – die Temperaturen der bodennahen Luft kräftig zurückgehen. Die kalte Luft kann den Wasserdampf nicht mehr halten, und die Feuchtigkeit kondensiert zu kleinen Tröpfchen. Besonders häufig entsteht Strahlungsnebel in der Nacht oder in den frühen Morgenstunden relativ windstiller Herbst- oder Wintertage. Erwärmt sich die Luft bei Tag, löst sich der Nebel rasch wieder auf.

Wie groß werden Hagelkörner?

In den gemäßigten Breiten erreichen sie Durchmesser von bis zu 55 mm, in den Tropen können sie sogar bis auf 12 cm anwachsen. Hagel und Graupeln, beides Wasser in fester Form, entstehen durch mehrmaliges Auf- und Absteigen innerhalb von hoch türmenden Wolken.

Reifgraupeln sind undurchsichtige Bällchen mit schneeartiger Beschaffenheit, die mehrere Millimeter groß werden können. Sie entstehen bei der Bildung weit verzweigter Schneesterne. Griesel sind eine Vorstufe von Reifgraupeln – sie werden nicht größer als 1 mm. Lagern sich unterkühlte Wassertröpfchen an die Reifgraupeln, entstehen Frostgraupeln. Sie sind halb durchsichtig und haben einen weißen Kern.

Alle Graupelarten können nur aus Quellwolken fallen, denn nur dort wachsen sie durch mehrmaliges Auf- und Absteigen innerhalb der Wolke heran. In stark aufgetürmten Cumulonimben werden durch Aufwind immer neue Schichten an Frostgraupeln angelagert: Es entstehen Hagelkörner.

Wann wird Tau zu Reif?

Tau und Reif können nur entstehen, wenn Wasserdampf auf eine kalte Oberfläche trifft, die ihre Kälte an die Umgebung abgibt. Dadurch kondensiert der Wasserdampf der umgebenden Luft zu Wassertropfen, der sich als Tau auf den kalten Gegenstand niederschlägt. Liegt die Lufttemperatur unter dem Gefrierpunkt, bilden feine Eiskristalle Reif.

Raureif entsteht, wenn es bei hoher Luftfeuchtigkeit – z. B. bei Nebel – friert. Die kleinen Eisnadeln wachsen stets dem Wind entgegen, denn mit diesem wird neue feuchte Luft zugeführt, aus der die Eisnadeln die Feuchtigkeit »aussaugen« und zu Eis verwandeln. Weht dabei ein kräftiger, kalter Wind, entsteht Raufrost.

Wussten Sie, dass …

sich die meisten Wolken auflösen, ohne dass aus ihnen Regen oder Schnee gefallen ist? Tatsächlich muss sich eine Wolke etwa zehnmal neu bilden, bis die Tropfen so groß geworden sind, dass sie zu Regentropfen werden.

Wassertröpfchen in den Wolken teilweise bei –25 °C noch flüssig sind? Man spricht dann von unterkühltem Wasser.

die höchste Niederschlagsmenge, die bisher innerhalb von 24 Stunden gemessen wurde, mit 1870 mm im März 1952 auf die Insel Réunion fiel? Die größte Jahresmenge wurde 1860/61 in Cherrapunji in Indien gemessen: 26 461 mm!

Wie schnell sind Regentropfen?

Das hängt von ihrer Größe ab. Bei Regenschauern variiert die Größe der Tropfen zwischen 0,5 mm und 5 mm. Größere Tropfen werden bei ihrem Fall durch den Luftwiderstand auseinandergerissen. Die dicksten Tropfen sausen mit 9 m/s der Erde entgegen. Dagegen bringen es Tropfen mit 1 mm Durchmesser auf nur 5 m/s. Die Tröpfchen von Niesel- oder Sprühregen sind mit 0,05–0,25 mm winzig klein und erreichen gerade mal eine Geschwindigkeit von 20 cm pro Sekunde.

Wie wird Niederschlag gemessen?

Die Niederschlagsmenge in einer Region wird in Millimeter pro Zeitraum und Fläche berechnet: Die Zahl gibt also an, wie hoch eine Wassersäule auf einem Quadratmeter in einem bestimmten Zeitraum steht. Wegen des Flächenmaßes von einem Quadratmeter liefert die Zahl bei den Millimetern automatisch auch die Literzahl an Niederschlag. Für Berlin mit einem Jahresniederschlag von etwa 600 mm bedeutet dies, dass statistisch auf einen Quadratmeter in Berlin pro Jahr 600 Liter Niederschlag fallen.

Tornados und Hurrikane: Rasante Drehungen der Luft

Wann toben Orkane, wann Tornados?

Orkane entstehen durch Zyklonen – Tiefdruckgebiete, die sich infolge starker Temperaturgegensätze zwischen warmer Meeresluft und kalter Polarluft zu einem Sturmtief entwickeln. Dagegen bilden sich Tornados, Wirbelstürme dort, wo über Land feuchte, warme Luft auf kühlere, trockene Luft trifft und dabei riesige Gewitterwolken bildet.

Die Tiefdruckgebiete, aus denen Orkane entstehen, gehören zum normalen Wettergeschehen der gemäßigten Breiten. Dass sich aus ihnen ein Orkan entwickelt, ist jedoch relativ selten. Orkane wehen mit mehr als 118 km/h; sie entwurzeln Bäume, decken Dächer ab und reißen Oberleitungen ab.

Tornados sind noch schneller. Sie sind kurzlebige, verhältnismäßig kleine Wirbelstürme, die über dem Festland beim Zusammentreffen von feuchter, warmer Luft und kühlerer, trockenerer Luft entstehen. Da kalte Luft wesentlich schwerer ist als warme, stürzt sie beim Zusammenprall mit warmer Luft viele Kilometer strudelförmig nach unten; um den Druckausgleich in der Höhe zu gewährleisten, strömt am Rand des Kaltluftzylinders warme Luft nach oben.

Was dreht sich beim Tornado?

Luft und Wolken. Wenn nämlich seitliche aufwehende Gewitterböen die aufsteigende Luft anstoßen, beginnt sie zu rotieren. Aus der rotierenden aufsteigenden Luft kann sich ein Wolkenschlauch bilden. Er reicht von der Gewitterwolke bis zum Boden herab und kreist senkrecht um seine eigene Achse.

Der Rüssel von Tornados hat meist einen Durchmesser von etwa 500 m, manche erreichen mehr als 1 km. Einige Tornados erstrecken sich als sehr dünne Schläuche vom Boden bis zur Gewitterwolke, andere entwickeln sich zu einem breiten, nach oben erweiterten Trichter.

Übrigens: Im Inneren liegt die Windgeschwindigkeit bei 600 km/h. Über Land bewegen sich die Schläuche mit 40–50 km/h fort, aber auch die doppelte Geschwindigkeit wurde schon gemessen. Die hohe Rotationsgeschwindigkeit und der extrem niedrige Luftdruck im Zentrum des Schlauches – er liegt etwa 80–100 hPa unter dem Luftdruck der umgebenden Luft – machen einen Tornado außerordentlich zerstörerisch.

Wie muss man sich einen »unvorstellbaren Tornado« vorstellen?

Ein »unvorstellbarer Tornado« der Stufe F6 der eigens für Tornados entwickelten Fujita-Skala rotiert mit mehr als 510 km/h. Ein solcher Tornado wurde bisher nicht registriert!

Ein »unglaublicher Tornado« der Stufe F5 rotiert mit 417–510 km/h. Für sein Durchzugsgebiet bedeutet es totale Verwüstung, er hebt sogar stabile Gebäude aus ihren Fundamenten. Ein »verwüstender Tornado« (F4) bläst mit seinen 331–416 km/h nur leichte Gebäude fort, schleudert aber noch Autos durch die Luft. Auch ein »schwerer Tornado« der Stufe F3, in dessen Inneren die Winde 252–330 km/h schnell sind, kann noch Dächer und Wände stabiler Häuser zerstören und ganze Wälder entwurzeln. Dagegen sind »gemäßigte« und »bedeutende« Tornados (Stufen F1 und F2) relativ harmlos. Ein Sturmtornado der Stufe 0 bringt es gerade einmal auf 64–116 km/h.

Nur 2 % aller Tornados gelten als verheerend und halten länger als eine Stunde an; 69 % sind schwach und lösen sich nach wenigen Minuten wieder auf.

Welcher Tornado war der stärkste?

Mit 510 km/h wurde am 3. Mai 1999 in einem Tornado der »unglaublichen« Art (F5) in Oklahoma/USA die bisher höchste auf der Erde registrierte Windgeschwindigkeit gemessen. 48 Personen kamen ums Leben, und mit rund 1,1 Mrd. US-Dollar war es die bis dahin teuerste Naturkatastrophe dieser Art.

Mit der außergewöhnlich hohen Geschwindigkeit von 95 km/h zog am 18. März 1925 ein Tornado über die drei US-Staaten Missouri, Illinois und Indiana hinweg. »Tri-State Tornado« nannten die Amerikaner dieses Phänomen, das innerhalb von 3,5 Stunden über 350 km verwüstete und fast 700 Todesopfer forderte. Gleich 148 Tornados querten am 3. und 4. April 1974 im »Super Outbreak« insgesamt 13 Staaten der USA.

Was ist ein Willy-Willy?

Der Name für einen tropischen Wirbelsturm in Australien. In anderen Weltregionen heißen sie anders: Als Hurrikane peitschen tropische Wirbelstürme über die karibischen Inseln und die südliche Ostküste der USA. Als Taifune fegen sie über die Philippinen, Japan und die Ostküste Chinas einschließlich Taiwan hinweg. Im Golf von Bengalen heißen sie Zyklone und im Seegebiet nördlich von Madagaskar Mauritius-Orkane.

Was macht tropische Wirbelstürme so gefährlich?

An der Küste können Wirbelstürme in kurzer Zeit große Schäden anrichten. Extrem hohe Windgeschwindigkeiten und sintflutartige Regenfälle gehen mit gewaltigen Sturmfluten einher, wenn der Sturm das Meerwasser zu hohen Wellen aufwühlt, die weit ins Landesinnere vordringen. In ihrer Wirkung sind sie dadurch viel verheerender als Tornados.

Tropische Wirbelstürme bauen sich nur über Meeren mit einer Oberflächentemperatur von mindestens 27 °C auf. Die intensive Sonneneinstrahlung lässt große Mengen Wasser verdunsten, das von der Luft als Wasserdampf aufgenommen wird. In der Höhe kühlt die feuchtwarme Luft schnell ab und der Wasserdampf kondensiert zu Wolken und Niederschlägen. Dabei werden erhebliche Mengen an Wärmeenergie freigesetzt. Sie ist der Motor einer riesigen atmosphärischen Wärmekraftmaschine. Durch den Aufstieg warmer Luft herrscht am Boden niedriger Luftdruck. Er saugt von allen Seiten warme und feuchte Luftmassen an, die den Wirbel immer weiter »füttern«. Oberhalb der Wolken wird Luft nach außen geschleudert, wo sie zum Boden zurücksinkt. So entsteht ein ständiger Luftkreislauf.

Welche Geschwindigkeit erreicht ein Hurrikan?

Hurrikane kommen in Äquatornähe mit 8–32 km/h voran; in weiterer Entfernung vom Äquator legen sie bis zu 80 km in der Stunde zurück.

Entscheidend sind die Windgeschwindigkeiten der rotierenden Wolkenringe. Sie erreichen meistens einen Durchmesser von 60 bis 200 km und können sich mit über 300 km/h drehen. Je länger sie über tropische Gewässer ziehen, desto mehr Wasserdampf verdunstet und desto heftiger dreht sich die Luft. Aus der Wolkenwand des Wirbelsturms fallen gewaltige Regenmengen, 500–1000 mm Niederschlag können innerhalb weniger Stunden niedergehen. Zum Vergleich: In Berlin werden pro Jahr durchschnittlich 600 mm Niederschlag verzeichnet.

Warum ist es im Auge des Sturms windstill?

Dort, im Zentrum des Wirbelsturms, liegt eine Zone niedrigen Luftdrucks. Während rundherum der Sturm tobt, ist es im »Auge« windstill und trocken. Das Auge erstreckt sich in der Regel über 30–60 km.

Der Luftdruck in einem Hurrikan fällt vom Rand in Richtung Auge rapide ab. Dagegen nimmt die Windgeschwindigkeit von außen bis zur Wolkenwand, die das Auge umschließt, zu. In dieser Wand erreicht der Hurrikan seine höchste Geschwindigkeit.

Wann gab es besonders viele Hurrikane?

Nie war eine Hurrikansaison so katastrophal wie die von 2005. Vom 1. Juni bis 30. November wüteten gleich 27 tropische Stürme, von denen sich 15 zum Hurrikan entwickelten.

Der stärkste von ihnen war »Wilma«, der sich innerhalb weniger Stunden von einem Tropensturm zu einem Hurrikan der Kategorie 5 entwickelte. In seinem Auge wurde mit 882 hPa der niedrigste jemals auf dem Atlantik gemessene Luftdruck verzeichnet. Den größten Schaden richtete »Katrina« an. Der Hurrikan brach zwei Deiche von New Orleans und setzte fast die gesamte Stadt unter Wasser. Zerstörte Erdölpipelines und -raffinerien ließen den Rohölpreis kurzzeitig ansteigen.

Wussten Sie, dass …

im mittleren Westen und dem Süden der USA jedes Jahr rd. 1200 Tornados wüten?

auch in Europa jährlich 170 Tornados registriert werden?

ein tropischer Wirbelsturm, der das Festland erreicht, schnell an Energie verliert? Die Reibung bremst ihn ab, außerdem versiegt über dem Land mit der fehlenden feuchten Luft seine Energiequelle.

der längste bisher gemessene tropische Wirbelsturm 31 Tage wütete? Diesen Rekord stellte 1994 Hurrikan »John« auf.

Wer jagt Tornados?

Nicht nur Wissenschaftler jagen die großen Wirbel, auch Hobbymeteorologen und Fotografen sind dabei. Einem Tornado Auge in Auge gegenüberzustehen, ist das große Ziel aller Tornadojäger. Bei ihrer Jagd nach dem Sturm liefern sie der Tornadoforschung wertvolle Informationen. Sie ergänzen damit das Netz der ehrenamtlichen Beobachter, der sog. Spotter. Alle Informationen über gesichtete Tornados gehen in ein Kurzzeitwarnsystem ein. Zusätzlich werden Radarmessungen zur Früherkennung von Tornados eingesetzt. Mit ihrer Hilfe lassen sich verdächtige Rotationen in Gewitterwolken entdecken.

Wie gliedert man Wirbelstürme mit der Saffir-Simpson-Skala?

Tropischer Sturm: 55,6–118,5 km/h

Kategorie 1 (schwach): 118,5–153,7 km/h, Zentraldruck > 980 hPa

Kategorie 2 (mäßig): 153,7–177,8 km/h, Zentraldruck 965–979 hPa

Kategorie 3 (stark): 177,8–209,3 km/h, Zentraldruck 945–964 hPa

Kategorie 4 (sehr stark): 209,3–250,0 km/h, Zentraldruck 920–944 hPa

Kategorie 5 (verwüstend): > 250,0 km/h, Zentraldruck < 920 hPa

Wer vergibt die Hurrikan-Namen?

Heute wählt die World Meteorological Organization die Namen für die Stürme. Seit 1979 wird zwischen weiblichen und männlichen Vornamen abgewechselt. Der erste Sturm eines Jahres über dem Atlantik beginnt stets mit dem Buchstaben A. Die ersten Stürme der Jahre 2006 bis 2011 heißen »Alberto«, »Andrea«, »Arthur«, »Ana«, »Alex«, »Arlene«. Um sich nicht ständig neue Namen ausdenken zu müssen, wiederholen sich die Namenslisten alle sechs Jahre, d. h., der erste Sturm des Jahres 2012 heißt wieder »Alberto«. 2005 übertraf die Anzahl der Hurrikane erstmals die in der Liste für ein Jahr vorgesehenen 21 Namen. Die folgenden Hurrikane wurden nach dem griechischen Alphabet benannt: »Wilma«, dem 21. Hurrikan, folgten »Alpha«, »Beta« und »Delta« sowie »Epsilon«, »Zeta« und »Eta«. Wenn ein Hurrikan besonders schlimm wütet, kann sein Name aus der Liste gestrichen werden – so wurde »Ivan«, der 2004 schwere Schäden anrichtete, auf der Liste 2010 zu »Igor«.

Klimazonen: Von tropischheiß bis arktischkalt

Wie viele Klimazonen gibt es?

Sechs große Klimazonen spannen sich um die Erde: die Tropen und die Subtropen, die kühlgemäßigten und die kaltgemäßigten Breiten sowie die Subpolar- und die Polarzonen. Nicht nur die Breitenlage bestimmt die Lage der Klimazonen, auch die Höhenlage, die Verteilung von Land und Meer, der Verlauf von Gebirgen und der Weg von Meeresströmungen spielen eine große Rolle.

Ist es in den Tropen immer heiß?

Zumindest warm, denn auch der kälteste Monat erreicht 18 °C. Im Jahresverlauf schwanken die mittleren Monatstemperaturen am Äquator allenfalls um 1–5 °C. Am Tag hingegen variieren die Temperaturen oft stark.

Am Äquator regnet es das ganze Jahr über, insgesamt mehr als 1500 mm. Je weiter man sich vom Äquator entfernt, desto mehr schwanken die Temperaturen im Jahresverlauf. In diesen äußeren, sog. sommerfeuchten Tropen fallen dagegen im Winter kaum Niederschläge.

Die Tropen nehmen den Raum zwischen den beiden Wendekreisen ein, reichen also von 23° 27' südlicher Breite bis 23° 27' nördlicher Breite. Der größte Teil Südamerikas und Teile der Karibik zählen dazu, ebenso das mittlere Drittel des afrikanischen Kontinents. In Asien reichen die Tropen weit nach Norden bis zum Südrand des Himalaya.

Gibt es in den Tropen nur Regenwälder?

Nein, in den Tropen gibt es auch Savannen. Der tropische Regenwald wächst unter den heißen Temperaturen und den starken Regenfällen der inneren Tropen. Nördlich und südlich des Regenwaldes schließen sich die weiten Grasfluren der Savannen an, die von einzelnen Bäumen oder Baumgruppen durchsetzt sind. Polwärts werden die Savannen immer trockener: Der Feuchtsavanne folgen die Trockensavanne und die Dornsavanne.

Sind die Subtropen trocken oder feucht?

Sie sind beides. Zwei große Klimagürtel lassen sich unterscheiden: die ausgedehnten Trockengebiete und die warmgemäßigten Klimazonen. Die Sommer sind in den gesamten Subtropen wegen der hohen Sonneneinstrahlung heiß. Die Jahresmitteltemperatur beträgt etwa 15–20 °C.

Die subtropischen Westseiten der Kontinente liegen im Winter in der Regen bringenden Westwindzone, die Sommer sind dagegen trocken. Die subtropischen Ostseiten der Kontinente stehen unter dem Einfluss der Monsune, die im Sommer kräftige Schauer bringen. Im Zentrum der Kontinente herrscht ein trockenes subtropisches Klima wie in der Sahara und den Wüsten Australiens.

Die Subtropenzone erstreckt sich auf der Nord- und Südhalbkugel zwischen Wendekreis und 45. Breitengrad. In Eurasien gehört dazu ein gigantischer Streifen zwischen dem Mittelmeerraum und China. In Nordafrika zählen die Sahara und die südliche Mittelmeerküste zu den Subtropen, in Nordamerika das Gebiet von der Küste Kaliforniens bis zu den US-Staaten im Südosten sowie ein Teil der Karibik. In Südamerika reicht die subtropische Zone vom nördlichen Chile bis zur argentinischen Pampa. Die Südspitze Afrikas zählt ebenso zu den Subtropen wie der größte Teil Australiens.

Wo in den Subtropen wächst Wald?

In den Winterregengebieten gedeiht eine Hartlaubvegetation. Nach den trockenen und heißen Sommern können sich die Pflanzen in den feuchten, milden Wintern erholen. In den Subtropen an den Ostküsten der Kontinente wachsen subtropische Feuchtwälder. Entsprechend der verschiedenen Klimate der Subtropen unterscheidet sich auch deren Vegetation. In den Wüsten wachsen nur vereinzelte Büsche und Dornsträucher. In den etwas feuchteren Halbwüsten können sich speziell an die Trockenheit angepasste Pflanzen behaupten.

Welche Elemente kennzeichnen die gemäßigten Breiten?

Im Vergleich zu den anderen Klimazonen der Erde erreichen die Temperatur- und Niederschlagswerte in den gemäßigten Breiten keine extremen Ausmaße. Das Klima wird durch die Jahreszeiten geprägt: Die Sommer sind warm und hell, die Winter dagegen kalt und dunkel. Die gemäßigten Breiten gliedern sich in eine kühlgemäßigte und eine kaltgemäßigte Zone. Zusammen erstrecken sie sich zwischen dem 45. Breitengrad und den Polarkreisen auf 66,5 °. Die Jahresmitteltemperaturen betragen in den kühlgemäßigten Breiten 8–12 °C.

Die kühlgemäßigte Zone bedeckt in Nordamerika einen breiten Streifen, der sich zwischen Nordkalifornien und der kanadischen Provinz British-Columbia bis zur Ostküste erstreckt. In Eurasien zieht sie sich als breites Band von West- und Mitteleuropa bis nach Ostasien. Auf der Südhalbkugel zählen das südliche Chile, Südostaustralien und die Südinsel Neuseelands zu den kühlgemäßigten Breiten.

Wo ist es im Winter knackig kalt?

Im Innern von Europa, Asien und Nordamerika. Dort herrscht kontinentales Klima: Im Sommer wird es sehr heiß, und aus Gewitterwolken fällt heftiger Regen. Die Winter sind dagegen kalt und trocken. So ist es in Moskau im Januar im Durchschnitt –9,9 °C kalt, im Juli dagegen 19 °C. Die Ostseiten der Kontinente werden das ganze Jahr von Kaltlufteinbrüchen heimgesucht. Dort erreichen die Niederschläge im Sommer ihr Maximum.

An den Westseiten der Kontinente hingegen sind die Temperaturen im Sommer und im Winter mild. Das ganze Jahr über treiben Westwinde regenreiche Zyklonen über die küstennahen Gebiete.

Was ist ein A-Klima?

Ein tropischer Klimatyp, in dem der kälteste Monat einen Mittelwert von mindestens 18 °C hat.

Einer der bekanntesten Versuche, die Klimate der Erde in einem Schema zu ordnen, ist die von Wladimir Peter Köppen entworfene Klassifikation. Er gliedert die Erde in fünf Hauptklimazonen und ordnet ihnen die Buchstaben A bis E zu. Als Hauptkriterien dienen die Temperaturmittelwerte bestimmter Monate. Diese Hauptklimatypen werden nach der Verteilung und Menge der Niederschläge sowie nach der Differenzierung der Sommerwärme und Winterkälte weiter untergliedert, die Untertypen erhalten Kleinbuchstaben.

Die gemäßigten C-Klimate grenzen sich von den Schneeklimaten der D-Klimate durch die –3 °C-Grenze als Mittelwert des kältesten Monats ab. C- und D-Klimate erreichen in ihrem wärmsten Monat eine Mitteltemperatur von über 10 °C. Diese Temperatur spielt für das Pflanzenwachstum eine wichtige Rolle, bei tieferen Temperaturen können keine Bäume wachsen. In den Eisklimaten, den E-Klimaten, liegt die Mitteltemperatur des wärmsten Monats unter diesen 10 °C. Als weitere, eigenständige Gruppe gibt es die Trockenklimate, die B-Klimate.

Wo liegen die kaltgemäßigten Breiten?

Die kaltgemäßigten Breiten sind auf die Nordhalbkugel beschränkt. In Eurasien erstrecken sie sich von Skandinavien über das Uralgebiet bis nach Ostasien. In Nordamerika zählen große Teile Alaskas sowie fast ganz Kanada zu diesen Breiten.

In den kaltgemäßigten Breiten ist es zwar kalt, aber nicht so kalt wie in den Polarzonen. Das Mittel des kältesten Monats liegt unter –3 °C, in den kältesten Bereichen unter –25 °C. Im wärmsten Monat ist es immer wärmer als 10 °C. Niederschlag fällt das ganze Jahr über, im Sommer als Regen, im Winter als Schnee.

Gibt es Wüsten nur im Süden?

Nein. Wüsten gibt es auch im hohen Norden, denn durch die Kälte der Subpolar- und Polarzone kann nur wenig Wasser verdunsten, so dass es kaum regnet. Aus diesem Grund spricht man von Kältewüsten.

In den ozeanisch geprägten Bereichen der Subpolar- und Polarzonen erreichen die Temperaturen im Winter –8 °C bis +2 °C, im Sommer 5–12 °C. Im Innern der Kontinente fallen die Temperaturen im Winter auf unter –8 °C. In den Regionen mit polarem Eisklima (Antarktis und Grönland) ist es noch kälter: An der Antarktisstation McMurdo zeigt das Thermometer im Winter weniger als –25 °C an!

Die subpolare Klimazone erstreckt sich im nördlichen Nordamerika als 2000 km breiter Streifen quer über den Norden des Kontinents. Im nördlichen Eurasien nimmt sie einen 100 bis 1000 km breiten Gürtel ein. Zu den Polen hin schließt sich das Polarklima an.

Wussten Sie, dass …

die höchste jemals registrierte Temperatur im August 1923 im libyschen El Asisija mit 57,3 °C gemessen wurde, die tiefste Temperatur dagegen im Juli 1983 auf der russischen Antarktisstation Wostok mit sage und schreibe –89,2 °C?

die Temperaturen in der Sahara zwischen 40 °C am Tag und 0 °C in der Nacht schwanken können?

Was wächst im kühlen Klima?

In den ozeanisch geprägten Teilen der kühlgemäßigten Breiten sind sommergrüne Laubwälder weit verbreitet. Eichen, Buchen, Hainbuchen, Birken und Eschen bilden hier von Natur aus dichte Laubwälder. Die trockenen, baumlosen Steppengebiete werden von üppigen krautreichen Grasländern eingenommen. Dazu zählt in Eurasien die Schwarzerdesteppe, die sich vom Schwarzen Meer in einem 300 bis 500 km breiten Streifen nach Osten zieht. Im westlichen Nordamerika liegen die Grassteppen und -prärien unter dem Steppenklima.

Warum wachsen in den kaltgemäßigten Breiten nur Nadelbäume?

Die niedrigen Temperaturen der kaltgemäßigten Breiten schränken die Vegetationszeit  – die Zeit, in der Pflanzen wachsen können  – auf weniger als 120 Tage ein. Laubhölzer haben hier keine Überlebenschance mehr, nur die Nadelholzwälder der Taiga haben sich an die extremen Klimabedingungen angepasst. Die Wälder bestehen im westlichen, ozeanisch geprägten Abschnitt überwiegend aus Fichten und Waldkiefern. Im noch kälteren Innern der Kontinente wachsen u. a. die Sibirische Fichte und die Sibirische Tanne.

Klimawandel: Nichts bleibt, wie es ist

Steht uns ein Klimawandel bevor?

Da gehen die Expertenmeinungen auseinander, aber extreme Wetterereignisse haben in den letzten Jahren immer öfter Schlagzeilen gemacht.

Auch in Deutschland hat die Zahl und Heftigkeit von Stürmen, Überschwemmungen und Hitzewellen zugenommen. Die zunehmende Häufung und die globale Verteilung dieser außergewöhnlichen Ereignisse lassen darauf schließen, dass wir uns in einer Phase des Klimawandels befinden. Das ist an sich nichts Besonderes, denn Klima ist nichts, was über Jahrhunderte hinweg konstant bleibt. Sorge bereitet der Menschheit aber die Geschwindigkeit des Wandels, die sie möglicherweise selber beeinflusst hat.

Haben Klimaschwankungen die Geschichte beeinflusst?

Im Laufe der Menschheitsgeschichte gab es mehrere Klimaschwankungen, doch deren Einfluss auf die menschliche Entwicklung ist nicht eindeutig zu klären.

In den letzten 11 000 Jahren betrugen die Klimaschwankungen etwa 1–2 °C. Kühl war es vor 4500–2500 Jahren, danach wurde es wieder wärmer, 500–1000 n. Chr. dann erneut kälter. Im mittelalterlichen Klimaoptimum (ca. 1100–1300) erlebte Europa die wärmsten Zeiten seit 4000 Jahren, sogar in England und Norwegen wurde Wein angebaut.

Zwischen dem 15. und der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde es wieder kälter. In dieser sog. kleinen Eiszeit gaben die Wikinger ihre Siedlungen in Grönland auf, während sich die Inuit von der Nordküste Kanadas weit nach Süden ausbreiteten. 1900–1940 stieg die Temperatur um etwa 0,4 °C an und blieb bis 1980 im Wesentlichen konstant. Doch seit den 1980er Jahren stieg sie erneut um mehr als 0,3 °C.

Was versteht man unter Eiszeitalter?

Das Eiszeitalter war die geologische Epoche des Pleistozäns (vor 1,81 Mio. bis 11 000 Jahren), als Nordeuropa, Westsibirien und große Teile Kanadas unter einer bis zu 2 km dicken Eisschicht lagen.

Grob lässt sich das Eiszeitalter in Warmzeiten und Kaltzeiten gliedern – also Perioden mit ausgedehnten Vereisungen und eisfreie Perioden. Die Geologen unterscheiden je nach Region vier bis fünf Eiszeiten. Ende der 1980er Jahre brachten die ersten Temperaturkurven aus Eisbohrkernen eine Überraschung: Alle paar tausend Jahre wechselte das Klima zwischen einem wärmeren und einem kälteren Zustand, wobei sich die Temperatur jeweils in nur wenigen Jahrzehnten um 5–10 °C änderte.

Was hat sich mit dem Ende der Eiszeit geändert?

Das Ende der Eiszeit vor rd. 11 000 Jahren ähnelte einem der vielen Klimaumschwünge des Pleistozäns: Wieder stieg die Temperatur innerhalb von Jahrzehnten um etwa 10 °C. Doch diesmal blieb das Klima im wärmeren Zustand. Innerhalb von Jahrtausenden verschwand das Eis auf der Nordhalbkugel fast vollständig und der Meeresspiegel stieg um mehr als 100 m. Klima- und Vegetationszonen verschoben sich um 20–30 Breitengrade nordwärts: Aus der Tundra Mitteleuropas wurden warmgemäßigte Laubwälder.

Kann man das Klima vorhersagen?

Die Vorhersage von langfristigen Werten ist einfacher als die von Details – man kann Tendenzen angeben und mögliche Szenarien skizzieren. Leider können Klimaforscher keine Experimente machen. So verwenden sie Computermodelle, die die bekannten physikalischen Gesetze nutzen, um die Bewegungen, den Wärmeaustausch und andere Prozesse in Atmosphäre und Ozean zu simulieren.

Wie wird das Klima des 21. Jahrhunderts?

Die Durchschnittstemperaturen dürften um 1,5–5,8 °C ansteigen. Die große Schwankungsbreite beruht u. a. darauf, dass der von den Menschen verursachte Kohlendioxidausstoß schwer abzuschätzen ist. Auf jeden Fall geschieht dieser Anstieg viel schneller als der im 20. Jahrhundert.

Gerade die Geschwindigkeit ist ein Problem, denn an schnelle Änderungen kann sich die Pflanzen- und Tierwelt wie auch der Mensch schlecht anpassen. Auch mit veränderten Niederschlägen ist zu rechnen, so dass Extremereignisse wie Dürren, Stürme und Flutkatastrophen wahrscheinlich zunehmen.

Wer ist für den Treibhauseffekt verantwortlich?

Seit Jahrmillionen gibt es einen natürlichen und nützlichen Treibhauseffekt. Der Mensch verstärkt diesen Effekt durch Schadstoffe der Industrien und Autos.

Wie warm es auf der Erde ist, hängt zum einen von der Intensität der Sonnenstrahlung, zum anderen von der Energieabstrahlung durch die Erde ab. Die Atmosphäre speichert die von der Erde abgestrahlte Energie. Ohne die Atmosphäre würde die globale Mitteltemperatur –18 °C betragen, mit ihr sind es etwa +15 °C. Die Speicherfähigkeit der Atmosphäre hängt mit dem Gehalt bestimmter Gase wie Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan zusammen. Diese Gase lassen einerseits die energiereiche UV-Strahlung der Sonne durch, andererseits behindern sie die Abstrahlung der Wärmeenergie in den Weltraum. Das Grundprinzip kommt auch beim Treibhaus zur Anwendung, wo das Glas die UV-Strahlung einlässt, die Wärmestrahlung aber zurückhält. Deswegen bezeichnet man u. a. Kohlendioxid und Methan als Treibhausgase und den Effekt als natürlichen Treibhauseffekt.

Wie heizt der Mensch das Klima auf?

Besonders klimaschädlich ist das Kohlendioxid, das bei Verbrennung fossiler Rohstoffe wie Kohle und Erdöl frei wird. Zu Beginn der Industrialisierung, also um 1850, lag der Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre bei ca. 280 ppm (parts per million, Teile pro Million). Heute sind es 370 ppm.

Auch Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) trägt zum Treibhauseffekt bei. Ein FCKW-Molekül hat dasselbe Treibhauspotenzial wie 3400 Kohlendioxid-Moleküle. FCKW ist überaus reaktionsträge – gerade deswegen eignet es sich als Kühlmittel und Treibgas in Spraydosen –, so dass es sehr lange in der Atmosphäre verbleibt. Durch die Erwärmung der Atmosphäre steigt der Meeresspiegel spürbar an, und die Klimazonen verschieben sich.

Warum ist die Ozonschicht so wichtig?

Sie schützt die Erdoberfläche vor schädlicher UV-Strahlung.

Ozon ist ein süßlich nach Nelken und Chlor riechendes Gas, das die Schleimhäute stark reizt, die mit einem stechenden Schmerz auf Ozonkontakt reagieren. In hoher Konzentration ist es tiefblau und stark giftig.

Ozon ist in der Stratosphäre in einer Höhe von 15–30 km relativ hoch konzentriert vorhanden. Man nennt diese Schicht daher Ozonschicht. Bis hierher dringt die im Sonnenlicht reichlich vorhandene, kurzwellige ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) ungehindert vor. Die besonders kurzwellige UV-C-Strahlung spaltet hier das normale Sauerstoffmolekül (O2) in Sauerstoffatome (O) auf. Dabei wird die Strahlung absorbiert und extrem abgeschwächt. Aus einem einzelnen Sauerstoffatom und einem »normalen« Sauerstoffmolekül entsteht das dreiatomige Ozon (O3). Würde dieser Prozess weiterlaufen, hätte sich sämtlicher Sauerstoff längst in giftiges Ozon umgewandelt. UV-B-Strahlung sorgt aber dafür, dass Ozon wieder in Sauerstoffmoleküle und -atome aufgespalten wird. Bildung und Zerfall stehen im dynamischen Gleichgewicht. Es bleibt genügend Ozon übrig, um die meiste UV-Strahlung aus der Atmosphäre zu filtern.

Wodurch wird das Ozon vernichtet?

Stickoxide, Chloroxide und Bromoxide beschleunigen den Abbau von Ozon. Als Quelle für die gefährlichen Chloroxide gelten Chlor- und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (CKW und FCKW). Ein einziges Chloratom kann eine Reaktion auslösen, der bis zu 10 000 Ozonmoleküle zum Opfer fallen.

Die Chlor enthaltenden Chemikalien, aber auch Bromverbindungen, sind größtenteils industrielle Produkte, die u. a. in Kühlschränken und Klimaanlagen als Treibgase oder Lösungsmittel eingesetzt wurden. Die Produktion wurde zwar weitgehend eingestellt, aber die Zerfallsprodukte halten sich immer noch in der Atmosphäre auf. Mit einem spürbaren Rückgang wird erst ab 2010 gerechnet.

Wieso gab es das erste Ozonloch über dem Südpol?

Während die Ozonkiller Chlor und Brom in anderen Breiten durch Methan oder Stickstoffoxid gebunden werden, versagen diese natürlichen Bremsen der Ozonzerstörung bei Temperaturen von unter –80 °C, wie sie in der Stratosphäre über der Antarktis herrschen.

Im Winter bildet sich über der Antarktis ein riesiger Kaltluftwirbel, der den Zustrom warmer Luft verhindert. Der Wasserdampf gefriert dann in der Stratosphäre zu polaren Eiswolken. Chlor-Reservoirmoleküle wie Salzsäure oder Chlornitrat, also solche Verbindungen, die Chlor enthalten, setzen an den Oberflächen der Eiskristalle Chlormoleküle frei. Sobald der Südwinter zu Ende geht, zerlegen die ersten energiereichen Sonnenstrahlen diese Moleküle zu sog. Chlorradikalen, die die Umwandlung von Ozon zu Sauerstoff bewirken und dadurch das Ozon abbauen. Erst wenn die Sonne die Eiswolken auflöst, wird der Prozess gebremst. Daher tritt das Ozonloch über der Antarktis immer zum Ende des Südwinters im September und Oktober auf und schließt sich im November.

Übrigens: 1993 und 2001 hatte das antarktische Ozonloch mit etwa 25 Mio. km² eine Ausdehnung von der Größe Nordamerikas erreicht. 2002 war es deutlich kleiner und erstmals zweigeteilt.

Kommt das Ozonloch nach Europa?

Wenn nichts unternommen wird, ist das nicht auszuschließen: Im Winter 1999/2000 und im Winter 2004/05 kam es auch über der Arktis zu einem rapiden Ozonschwund. Polarluftwirbel trugen das nördliche Ozonloch bis weit nach Europa hinein. Dadurch nimmt die Ozonkonzentration in der Stratosphäre in den mittleren Breiten bedenklich ab: derzeit um 5–10 % pro Jahrzehnt, gekoppelt an eine immer noch steigende Chlorkonzentration. In den letzten 30 Jahren hat die UV-Strahlung im Februar um etwa 15 %, im Sommer um 5 % zugenommen; manche Forscher sprechen gar von einer Zunahme um über 20 %.

Wie entsteht das Klimaphänomen El Niño?

Während die Gewässer des Pazifiks vor der südamerikanischen Küste normalerweise kalt, nährstoffreich und daher reich an Kleinfischen sind, erwärmt sich das Wasser etwa alle vier (manchmal nur zwei, manchmal auch zehn) Jahre abrupt. Diese klimatische Unregelmäßigkeit tritt in wechselnder Stärke auf. Weil es immer zur Weihnachtszeit passiert, tauften peruanische Fischer dieses Klimaphänomen El Niño (das Christkind). Die Ursachen liegen in einem zeitweiligen Umkippen der Luftdruckverhältnisse zwischen dem West- und Ostpazifik. Noch konnten Wissenschaftler nicht endgültig klären, wodurch diese Luftdruckschwankungen entstehen.

Was passiert, wenn El Niño kommt?

Kommt El Niño um die Weihnachtszeit, dann sterben die winzigen Meeresorganismen, das Plankton, vor der Küste Perus.

Die Kleinlebewesen, die am Anfang der marinen Nahrungskette stehen, sind in dieser Region an das etwa 10 °C kalte Wasser des Humboldtstroms angepasst. Die darauf angewiesenen Fischschwärme wandern ab. Meeressäuger und Seevögel folgen ihnen – oder verhungern. 1983 starben in Peru 85 % aller Seevögel. Die vom warmen Wasser aufgeheizte Luft steigt auf und es beginnt heftig zu regnen. Während des El Niño von 1982/83 verwandelten sich die trockenen Küstenwüsten Perus in ein üppig grünes, seenreiches Grasland.

Dagegen kam es in Südostasien und Australien zu Dürreperioden. Während des El Niño von 1997/98 waren auch Südostafrika und Nordbrasilien von Trockenheit betroffen. Auf Borneo und Sumatra ausgebrochene Waldbrände gerieten außer Kontrolle.

Übrigens: El Niño hat wahrscheinlich auch die Französische Revolution beeinflusst. Nach dem harten Winter 1787/88 bescherte ein ungewöhnlich langer und heftiger El Niño 1789–93 den Europäern weitere Rekordfröste und einen Dürresommer mit schlechten Ernten. Die Nahrungsknappheit trug mit zum Ausbruch der Revolution bei.

War die Sahara einst eine blühende Landschaft?

Vor rd. 8000 Jahren war die heute so lebensfeindliche Sahara ein Gebiet voller Leben: Wälder und Savannen waren von Elefanten, Giraffen, Affen, Flusspferden und eben auch Menschen bevölkert. Schätzungsweise 400 mm Niederschlag pro Jahr machten aus der Region einen Gunstraum. Dann, vor etwa 5000 Jahren änderte sich das Klima, die Niederschläge ließen immer öfter auf sich warten, Wüste breitete sich aus. Felsmalereien und Gravuren aus der regenreichen Zeit im Tassili-Gebirge in Algerien zeigen das Bild einer blühenden Landschaft: weite Savannen, in denen Wildrinder, Giraffen und Elefanten lebten.

Wird »The Day after Tomorrow« Wirklichkeit?

Die Eiskappe der Antarktis schmilzt, der Meeresspiegel steigt rapide und führt zu Überflutungen. Das zusätzliche Süßwasser bringt die Meeresströmungen zum Erliegen, eine neue Eiszeit beginnt – so zeigt es der Film »The Day after Tomorrow«. Viele der dargestellten Mechanismen sind möglich und werden in der Wissenschaft als Folgen der Erderwärmung diskutiert. Die Hauptkritik an dem Film bezieht sich auf die Zeitskala: Wenn Klimaforscher von »schnellen Veränderungen« reden, meinen sie damit nicht Tage, sondern Jahrzehnte.

Welche Gefahr geht von ultravioletter Strahlung aus?

Die sehr energiereiche UV-B-Strahlung kann Erbgut und Proteine schädigen und die Embryonalentwicklung stören. Durch UV-B-Strahlen ausgelöste Sonnenbrände können Hautkrebs verursachen. Die Strahlung dringt bis zu 20 m tief ins Meer ein und schädigt dort nicht nur Tierlarven, sondern vor allem das Phytoplankton, die Basis der marinen Nahrungsketten. Bei Landpflanzen wird die Photosynthese gestört. Nur Tiere mit Fell und Federn oder einer nächtlichen Lebensweise sind einigermaßen geschützt.

UV-B ist gleichzeitig unerlässlich für die Bildung der Vitamine D3 und D2. Diese fördern die Aufnahme von Calcium und Phosphat aus der Nahrung, was wiederum wichtig für den Aufbau des Knochengerüsts ist.

Welches Ereignis wird als La Niña bezeichnet?

Hat sich ein El Niño besonders gut entwickelt, kann es zu einem radikalen Umschwung kommen, der als »La Niña«, also Christkinds kleine Schwester, bezeichnet wird. Bei La-Niña-Ereignissen ist das Wasser vor der südamerikanischen Westküste deutlich kälter als sonst üblich, und das Festland leidet unter starken Dürren. Dagegen kommt es in Australien und Indonesien zu Überschwemmungen.

Wetter: Beständig bis veränderlich

Kann man das Wetter wirklich vorhersagen?

Jeder wird Beispiele kennen, bei denen er ein deutliches »Nein« sagen würde. Nicht umsonst gehören unzutreffende Wetterprognosen zu beliebten Gesprächsthemen.

Die Wettervoraussage hängt eng mit den Abläufen in der unteren Atmosphäre zusammen. Kurzfristige Prognosen lassen sich relativ einfach aufstellen, wenn man die jeweiligen Wetterelemente zu bekannten Erscheinungen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Atmosphäre auftreten, in Beziehung bringt. Längerfristige Voraussagen lassen sich erheblich schwerer machen. Hilfe bringen von Großrechnern aufgestellte Simulationsmodelle, die atmosphärische Vorgänge nachahmen.

Übrigens: »Wetter« bezeichnet nur den augenblicklichen physikalischen Zustand der Atmosphäre, dagegen umfasst »Witterung« den Wetterverlauf über mehrere Tage bis Monate. »Klima« ist eine weitere Verallgemeinerung, die den mittleren Zustand der Witterung beschreibt, der aus jahrelangen Datenreihen abgeleitet wird.

Woher bekommen die Meteorologen ihre Daten?

Für die Wettervorhersage benötigen die Meteorologen eine große Anzahl von exakten Daten über den Zustand der unteren Atmosphäre. Diese physikalischen Daten werden von Wetterstationen laufend ermittelt. Mit Helium oder Wasserstoff gefüllte Wetterballons steigen bis in Höhen von 30–35 km auf und gewinnen mithilfe von Radiosonden auch Messwerte aus der oberen Atmosphäre. Der Deutsche Wetterdienst schickt täglich 18 Wetterballons von neun verschiedenen Bodenstationen in die Luft.

Wettersatelliten beobachten auch die Ozeane und Polargebiete. Dort befinden sich keine oder nur wenige Wetterstationen, die Wetterdaten ermitteln könnten. Schon in den 1960er Jahren wurde eine erste Serie von Wettersatelliten ins Weltall geschickt. Aus der auf Satellitenbildern erkennbaren Verlagerung von Wolkenformationen lassen sich Windrichtung und Windgeschwindigkeit voraussagen, ebenso Tiefdruckwirbel und der Verlauf von Kalt- und Warmfronten. Die Zugbahn von Hurrikanen und Taifunen kann ebenfalls relativ genau berechnet werden.

Was leistet eine Wetterstation?

Mindestens dreimal am Tag werden u. a. die Lufttemperatur, der Niederschlag, der Luftdruck, die relative Luftfeuchte, die Windgeschwindigkeit und -richtung und die Globalstrahlung gemessen. Die Klimadatenbank des Deutschen Wetterdienstes nutzt die Messwerte von weit mehr als 200 voll ausgerüsteten Wetterstationen in Deutschland. Dazu kommen die vielen privaten Wetterstationen und Wetterdienste. Ihre Zahl wächst ständig. Im weltweiten Netz der WMO, der Weltorganisation für Meteorologie, fließen die Messwerte von mehr als 20 000 Wetterstationen zusammen und werden von Großrechnern ausgewertet.

Warum ist Stadtluft so schlecht?

Das größte Problem der Stadtluft ist die Anreicherung mit Luftschadstoffen. Vor allem durch die Verbrennung fossiler Kraftstoffe in Autos, Heizungen und Industrieanlagen werden zahlreiche Partikel freigesetzt, die gemeinsam als Aerosol bezeichnet werden. Während man über den Ozeanen knapp 1000 Kerne pro Kubikzentimeter misst und auf dem Land noch unter 10 000, sind es in Großstädten im Durchschnitt fast 150 000. Größere Feinstaubpartikel setzen sich rasch ab, aber die kleinen schweben als Dunst in der Luft.

Ozon reizt die Atemwege, Stickstoffverbindungen säuern den Nebel und Regen an. Smog entsteht, wenn sich die Luftschadstoffkonzentration infolge besonderer meteorologischer Bedingungen stark erhöht. Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid sind aufgrund verbesserter Filter bei Industrie und Autos sowie aufgrund sauberer Brennstoffe bereits zurückgegangen.

Wegen der Lichtstreuung an Partikeln und Wasserdampf erscheint der Himmel über Städten eher weiß als blau. Die Dunstwolke verhindert, dass Wärme entweichen kann. Aus diesem Grund sind die Städte unserer Breiten im Jahresdurchschnitt etwa 1 °C wärmer als ihr Umland.

Wussten Sie, dass …

bereits im 4. Jahrhundert v. Chr. der Grieche Aristoteles atmosphärische Erscheinungen und Wetterphänomene beschrieb? Genaue Wetterbeobachtungen sind aber erst seit der Erfindung des Thermometers und des Barometers im 17. Jahrhundert möglich.

die drei meteorologischen Weltzentren in Washington, Melbourne und Moskau liegen? Daneben gib es 25 Regionalzentren, eines davon in Offenbach.

die Station Hohenpeißenberg in Oberbayern seit 1781 ihre Messungen ohne Unterbrechungen durchführt? Sie ist eine der wichtigsten Klimastationen in Deutschland.

Sind Bauernregeln Hokuspokus?

Nicht unbedingt. Viele Bauernregeln enthalten einen wahren Kern. Sie beruhen auf der genauen Beobachtung der Natur. Die meisten dieser Regeln stammen wohl aus dem 13. und 14. Jahrhundert und wurden zur besseren Einprägung in Reimform mündlich überliefert. Beim Vergleich von mehr als 400 Bauernregeln mit Wetterdaten aus fast 200 Jahren trafen in etwa 80 % der Fälle die kurzfristigen Wetterregeln zu. Aktuelle Wetterprognosen für zwei Tage erreichten auch nur eine Trefferquote von 90 %. Relativ genau ist die Wetterregel zum Siebenschläfertag, dem 27. Juni: »Ist der Siebenschläfer nass, regnet's ohne Unterlass.«

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