Wind und Strom Navigation: Teil 1 weltweite WindsystemeIch möchte hier auf 2 wichtige Navigationsgrundlagen eingehen, die nicht nur in den
Zeiten der Segelschiffe interessant waren sondern auch heute noch einen wesentlichen
Bestandteil der Navigation darstellen.
Auch heute spielen bei der Routenplanung die Wind- und Stromsysteme eine große Rolle
zwecks Brennstoffersparnis und dem Ausweichen von schlechten Wettergebieten.
Hier im ersten Teil möchte ich die größten und wichtigsten Weltwindsysteme vorstellen..
(Grafiken stammen aus mehreren öffentlichen wissenschaftlichen Berichten)
Wind entsteht grundsätzlich durch folgende Bedingungen.1. unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche (besonders Land / Wasser/ Äquator)
2. Erddrehung
3. Meeresströmungen (Windsysteme und Meereströmungen bedingen sich oft gegenseitig)
Als Unterkategorien kann man folgende nennen:1. generelles Weltwindsystem bestehend aus a. polaren Ostwinden
b. Westwinddrift
c. Passatwinde
d. Monsun
2. Tagesperiodische Winde wie z.b. Land – See Windsysteme- generell sind sie
Druckausgleichsysteme, die sich mehr oder weniger im 24 Stunden Rythmus wiederholen (wie z.B.: der Pampero in Argentinien)
Zu dieser gehören auch die Berg-Tal und die Flurwinde (Stadt - Landwinde).
3.Synoptische Winde sind besondere Luftströmungen bei bestimmten Wetterlagen.
Hierzu gehören auch die Fallwinde. Sie sind Luftmassen, die von Gebirgen
herabströmen und sich dabei erwärmen.
Sie wirken deshalb auf der Leeseite von Gebirgen warm. Es gibt aber auch kalte
Fallwinde; diese entstehen, wenn sie einer kalten Luftmasse entstammen und in
einen warmen Raum strömen. Fallwinde wehen nicht ständig; sie wehen nur bei
bestimmten Wetterlagen. So gibt es Föhn auf der Alpennordseite nur, wenn die
Alpen in Süd-Nord-Richtung von Luft überströmt werden.
Der berühmt berüchtige Mistral im Golf von Lyon gehört ebenfalls zu dieser
Kategorie
4. tropische Wirbelstürme, die regional unterschiedliche Bezeichnungen haben:
• Hurrikan in der Karibik, im Golf von Mexiko und in den USA
• Zyklon im Indischen Ozean
• Taifun in Ostasien
• Willy-Willy in Australien
• Cordonazo an der Westküste Mittelamerikas
• Orkan in anderen Teilen des Atlantiks, im Pazifik oder auch in Mauritius
Beginnen wir mit den Weltwindsystemen:Schon im Mittelalter gab es grundsätzliche Kenntnisse dieser Windsysteme und sie ermöglichten die vielen Entdeckungsreisen. Betrachtet man die globalen Wind- und Stromsysteme, so bekommt man den Verdacht, daß Kolumbus von ganz allein nach Amerika geweht und getrieben worden ist.
Was übrigens Thor Heyerdahl mit seiner Kontiki bewiesen hat.
Wie entsteht Wind?[/b]
Die Sonnenstrahlen fallen in den Tropen fast senkrecht auf die Erde und können dort die Luft viel stärker erwärmen als in den gemäßigten Breiten, wo sie schräg einfallen oder an den Polen, wo die Strahlen nur noch in einem sehr flachen Winkel auf die Erde treffen. Deshalb herrschen sehr große Temperaturunterschiede zwischen dem Äquator und den Polargebieten. Da sich warme Luft ausdehnt, damit leichter wird und aufsteigt, entsteht in warmen Gebieten an der Erdoberfläche ein Unterdruck (Tiefdruckgebiet). Kalte Luft dagegen ist viel schwerer und sinkt deshalb nach unten, so dass sich an der Erdoberfläche ein Überdruck (Hochdruckgebiet) bildet. Zwischen solchen Luftmassen mit starken Druckunterschieden findet eine Strömung statt, die bestrebt ist, die Druckunterschiede auszugleichen. Daher sind die Luftmassen, welche die Erde umgeben, ständig in Bewegung. Die Ausgleichsbewegung der Luftmassen wird als Wind wahrgenommen. Der Wind weht dabei immer vom Hochdruck- zum Tiefdruckgebiet. Je größer die Druckunterschiede sind, umso stärker ist auch der Wind. Winde werden immer nach der Richtung benannt, aus der sie kommen.
Planetarische ZirkulationAuf der Erde gibt es mehrere große Windströmungen. Sie verhindern, dass die äquatornahen Gebiete immer wärmer und die Polargebiete immer kälter werden. Insgesamt werden diese Windsysteme auch als planetarische Zirkulation bezeichnet. Die beiden wichtigsten Windsysteme der Erde sind die Passatzone in den Tropen und die Westwindzone in den gemäßigten Breiten.
Wie entstehen diese Windsysteme?Die starke Erwärmung der äquatornahen Gebiete führt zum Aufsteigen der Luftmassen. An der Erdoberfläche entsteht folglich ein Tiefdruckgebiet, die äquatoriale Tiefdruckrinne, in welche von den Polen her beständig Luft einströmt. Man nennt dieses Gebiet daher auch Innertropische Konvergenzzone (ITC). Die über dem Äquator aufsteigende Luft führt dazu, dass sich in den höheren Schichten ein Hochdruckgebiet ausbildet. Von dort strömen die Luftmassen wiederum in Richtung der Pole ab. Würde sich die Erde nicht drehen, so würde sich ein geschlossener Kreislauf ausbilden, in dem die Luftmassen an der Erdoberfläche zum Äquator strömen, dort aufsteigen und in den höheren Schichten wieder zu den Polen hin fließen, wo die Luftmassen aufgrund der Abkühlung wieder absinken und sich ein Hochdruckgebiet bildet. Das Ergebnis wäre ein einziges riesiges Zirkulationssystem, in dem der Luftmassenaustausch entlang der Meridiane stattfinden würde.
Auswirkungen der ErdrotationDa die Erde aber rotiert, unterliegen die ursprünglich meridional ausgerichteten Winde der ablenkenden Kraft der Erdrotation, der so genannten Coriolis-Kraft. Diese Kraft bewirkt, dass polwärts strömende Luftmassen nach Osten und äquatorwärts strömende Luftmassen nach Westen abgelenkt werden.
Die Ablenkung der polwärts fließenden Luftmassen und ihre beständige Abkühlung führt dazu, dass ein Teil der Luft bei etwa 30° nördlicher und südlicher Breite bereits wieder abgesunken ist und dort den subtropischen Hochdruckgürtel bildet. Von dort strömt die Luft wieder als sogenannter Passat-Wind in Richtung der äquatorialen Tiefdruckrinne. Auch die Passate werden von der Corioliskraft beeinflusst und nach Westen abgelenkt, weshalb sie auch Nordost- bzw. Südostpassat genannt werden. Die Passate sind sehr beständige Ostwinde, die sich auf ihrem Weg zum Äquator erwärmen und über dem Meer Wasserdampf aufnehmen, was beim Aufstieg der Luftmassen über dem Äquator zu mächtiger Wolkenbildung verbunden mit starken Niederschlägen führt.
Der andere Teil der Luft wird auf seinem Weg zu den Polen immer stärker durch die Corioliskraft abgelenkt, so dass aus dem ursprünglich nord- bzw. südwärts gerichteten Wind ein Westwind wird. Die Zone zwischen dem subtropischen Hochdruckgürtel und etwa 60° nördlicher und südlicher Breite wird deshalb Westwindzone genannt. In der Westwindzone treffen die warmen Luftmassen aus den Tropen auf die kalte Luft, die von den Polen heranströmt. Die Front zwischen diesen Luftmassen ist sehr instabil und es kommt daher ständig zu Verwirbelungen. Aus diesen Verwirbelungen entstehen die Zyklonen, die das Wettergeschehen der gemäßigten Breiten wesentlich beeinflussen. Außerdem findet über diese Wirbel der Luftaustausch zwischen der kalten Polarluft und der warmen Tropenluft statt.
Die Corioliskraft ist also der wichtigste Faktor dafür, dass sich kein meridionales (Nord – Süd und Süd Nord )Zirkulationssystem ausbildet, sondern mehrere Windsysteme, welche eher gürtelförmig angeordnet sind. Daher werden sie auch als Windgürtel der Erde bezeichnet.
Da nun die Sonne zwischen den Wendekreisen jährlich hin und her wandert,( also auch der Himmelsäquator dementsprechend) verschieben sich diese globalen Windsysteme entsprechend.
Der englische Wissenschaftler Hadleigh (1625 – 1768) beschrieb als erster diese globale Zikulation, konnte aber nicht die Ablenkung der Winde nach Westen am Äuator und nach Osten an den Polen erklären.. Erst durch die Berechnungen von Gustave Gaspard Coriolis
(1792 – 1843) der nach ihm benannten Coriolis Kraft (Nebenkraft der Zentrifugalkraft)
Erklärt und berechnet werden.
Die folgende Grafik stellt links den idealen Zustand des Weltwindystems dar. Da aber die Erde
nicht gleichmäßig erwärmt wird (Verhältnis Land- Seemassen) kommt es zu dem Zustand der rechten Grafik
Kommen wir nun zu den Passatkreisläufen.Am Äquator (Himmeläquator) entsteht durch die Sonneneinstrahlung die größte
Lufterwärmung – also steigt die Luft auf – es entsteht ein Tiefdruckgebiet (Kalmen) in das die Luft einströmt. Dies sind die Passatwinde (engl. Tradewinds = Handelswinde).
Die aufströmende Luft kühlt sich in der Höhe wieder ab und sinkt an den Wendekreisen(Roßbreiten wieder ab.
Eigentlich müßten die Passatwinde genau Nord – Süd bzw. Süd – Nord wehen. Durch die die Corioliskraft werden sie aber nach Westen abgelenkt.
Aus diesem Grunde weht auf der Nordhalbkugel der Passat Nord Osten und im Süden aus Südosten.
Anschleißend eine Grafik des Systems.
um den Effekt der Coriolis Kraft besser zu verstehen hier ein link zu einem youtube Film
http://www.youtube.com/watch?v=LAX3ALdienQIm Gebiet der
vorherrschenden Westwinde (Westwinddrift) kommt es besonders im Winter zu gewaltigen Stürmen (Winter Nord Atlantik)
Fährt man im Winter vom englischen Kanal nach New York, wählt man eine längere südliche Route (Azoren Hoch), um zu vermeiden, gegen die gewaltigen Seen andampfen zu müssen.
Das Kap Horn liegt ebenfalls im Gebiet der Westwinddrift.
Da die Westwinde nicht über die Anden wehen können, entsteht am Kap Horn eine Düsenwirkung mit gewaltigen Wellen und Wind. (Es war das Grab vieler Segelschiffe, vor allen Dingen, wenn sie von Ost nach West wollten)
Erst nach Entdeckung der Magellan Straße und des Beagle Kanals konnte man dieses gefährliche Kap umgehen.
Kommen wir nun zu den Monsun Winden:Die Monsunwinde sind eine erweiterte Form der Passatwinde.
Passate wehen ganzjährig aus einer Richtung. Sie werden zu Monsunen, wenn sich die Windrichtung, bedingt durch die Verschiebung der ITC (Innertropische Konvergenz Zone), halbjährig um fast 180 Grad ändert.
Im süd- und südostasiatischen Raum (bis nach Ostafrika) ist der Monsun besonders ausgeprägt. Hier weht im Nordwinter, wenn die ITC weit im Süden liegt, der Nordostpassat als trockener, kühler Wintermonsun (Nordostmonsun), im Nordsommer dagegen, wenn die ITC nach Norden verschoben ist, der zur äquatorialen Westwindzone gehörende Sommermonsum (Südwestmonsun). Wenn letzterer vorher über weite erwärmte Meeresflächen streicht, ist er feuchtwarm und bringt dem Kontinent starke Niederschläge.
In dem auf der Südhalbkugel südöstlich anschließendem Monsungebiet, im Bereich von Indonesien und Nordaustralien, wechselt eine sommerliche (Südsommer) West- bis Nordwestströmung mit einer winterlichen Südost- bis Ostströmung ab.
In den übrigen Tropen sind die diesem Monsun entsprechenden Erscheinungen nicht so deutlich zu erkennen; besonders schwach sind sie im tropischen Amerika ausgeprägt.
http://de.wikipedia.org/w...rtropische_KonvergenzzoneZum Schluß noch die bekanntesten Tagesperiodische und die synoptischen Winde.
MistralDer Mistral ist ein Fallwind, der durch das Rhonetal weht. Er entsteht, wenn sich ein Hochdruckgebiet über der Biskaya und ein Tief über dem Mittelmeer befindet. Dieser Wind erwärmt sich wie der Föhn ebenfalls trockenadiabatisch, aber er wird durch das Rhonetal kanalisiert und erreicht dadurch hohe Windgeschwindigkeiten. Deshalb wirkt der Mistral im warmen Mittelmeerraum als kalter Wind.
BoraDie Bora ist ebenfalls ein Fallwind, der an der istrischen und dalmatischen Küste weht. Bora wirkt trotz trockenadiabatischer Erwärmung ebenfalls kalt, da sie in den warmen Mittelmeerraum strömt.
Leveche, Schirokko, EtesienSchirokko und Leveche sind synoptische Winde. Diese Winde entstehen nur bei bestimmten Wetterlagen. Sie können, da sie aus der Sahara wehen, viel Staub und Sand nach Mitteleuropa verfrachten. Sie sind heiß und trocken; Schirokko kann Italien aber auch sehr schmutzigen Regen bringen, da er über dem Mittelmeer Feuchtigkeit aufnimmt. Die Etesien wehen im Sommer über das östliche Mittelmeer. Nach ihnen wird das Mittelmeerklima manchmal auch als Etesienklima bezeichnet.
Diese Winde können sehr schlagartig einsetzen und Windstärke 10 - 12 erreichen
Die Pamperos in Argentinien kommen mit gewaltigen Gewittern und Hagel der Taubenei groß sein kann. Es war auch in einem solchem Gewitter, daß ich einem Kugelblitz erlebte.
Auch hier konnten Windstärken bis 12 gemessen werden
See-Land Windsysteme
Diese Winde treten besonders stark auf in Gebieten wo große Landmassen auf große
Seegebiete treffen.
Ort und Laufrichtung der bekannsten Wirbelstürme
Zur Entstehung eines Wirbelsturms gehören immer hohe Temperaturen, Luftfeuchtigkeit und die Corioliskraft, die natürlich am Äquator am stärksten ist.
Kurrikane , Taifune und Willy Willys habe ich auf See erlebt - es war schon atemberaubend.
Alle Windsysteme werden natürlich durch regionale Hoch- und Tiefdruckgebiete
sowie Wetterfronten beeinflußt.
Ich glaube daß auch jedem Nichtseemann klar wird, wie wichtig es ist, bei einer Routenplanung detailierte Kenntnisse über diese Windsysteme zu haben.
Wettergeshehen wie der
„El Nino“ oder die
„La Nina“ können diese regionalen Wettergeschehen total verändern oder auch verstärken
http://de.wikipedia.org/wiki/El_Ni%C3%B1ohttp://de.wikipedia.org/wiki/La_Ni%C3%B1aich hoffe ich habe dieses Thema einigermaßen verständlich und interessant rübergebracht.
In Costa Rica haben wir zur Zeit einen Ausläufer eines „ El Nino“ , der das sonst sehr stabile Sommerwetter ziemlich durcheinander bringt.
Viele Grüße
Hans
