Referat Luftdruck - Die planetarische Zirkulation

_{Luftdruck - Die planetarische Zirkulation}

Die planetarische Zirkulation resultiert aus den unterschiedlichen Wärmeverhältnissen auf der Erde und der sich daraus ergebenden Luftdruckunterschiede.

Es gibt markante breitenparallel angeordnete Luftdruckzonen:

) Die äquatoriale Tiefdruckrinne

) der subtropische Hochdruckgürtel

) der subpolare Tiefdruckgürtel

) die polaren Hochdruckgebiete

Die äquatoriale Tiefdruckrinne wird gegen die Pole vom Roßbreitenhoch begrenzt.(hoher Luftdruck)

Das Roßbreitenhoch pendelt, bedingt durch den asiatischen Raum

zwischen dem 30 - und dem 50 igsten Breitengrad.

Anschließend gibt es eine Zone extremen Windes und Tiefdruckgebieten

außertropische Westdriftzone.

Auf der Südhalbkugel Zone starker Winde

40° - roaring fourties

50° - furious fifties

60° - shrieking sixties

Hier liegt der Luftdruck sehr niedrig 9 0 hPa

Nordhalbkugel:

Weiter im Norden schließt sich die subarktische und die subantarktische Tiefdruckrinne mit ausgepr gten Zentren niedrigen Barometerstandes. Islandtief und Aleutentief.

Sturmtiefs entwickeln sich hier.

Auf der Südhalbkugel wehen Winde mit orkanartiger Geschwindigkeit von S od. SE. Über der Antarktis ist hoher Bodenluftdruck ausgebildet.

Die Ursache für die wesentlich größeren Luftdruckunterschiede auf der Südhalbkugel liegt in der Reibung. - Landmasse

Der Kreislauf der athmosphärischen Zirkulation bewegt sich nicht zwischen den warmen Tropen und den Polarregionen indem in der Höhe zu den Polen die Luft abfließt und von den Polen zum Aquator zurückkehrt.

Sie wird modifiziert durch die erdmechanischen Bedingungen, z.B.: die unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche und den darüberliegenden Luftschichten, sowie die unterschiedliche Verteilung von Land und Wasser. Ablenkend wirkt die Erdrotation, sowie die Reibung an unterschiedlichen Materialien der Oberfläche.

Man kann diese modifizierenden Kräfte berechnen.

Überall auf der Erde, wo es Luftdruckunterscheide gibt, haben die Teilchen das Bestreben Gegensätze auszugleichen. Es wirken verschiedene Parameter ein.

) Die Gradient Kraft

Die Gradientkraft setzt ein, sobald ein Luftdruckgefälle entsteht. Sie bewegt dei Luft vom h heren zum tieferen Druck senkrecht zum Verlauf der ISOBAREN.

) Coriolis Kraft, die ablenkende Kraft der Erdrotation

Durch die Rotation der Erde wirkt die ablenkende Kraft der Erde als "Scheinkraft" auf jedes Luftteilchen ein, dass sich auf der rotierenden Erde bewegt. Sie zwingt die Teilchen oberhalb der Peplopause senkrecht zum Druckgefälle und parallel zu den Isobaren zu wehen. Der Wind wird als Gradientwind bez. da er dem Luftdruckgradienten entspricht und mit der Coriolis Kraft und der Fliehkraft im Gleichgewicht steht.

Die Coriolis Beschleunigung wirkt durch due Erdrotation bedingt auf der Nordhalbkugel als Rechtsablenkung und auf der Südhalbkugel als Linksablenkung.

Die Coriolis Beschleunigung nimmt mit der geographischen Breite zu - gegen den Aquator gegen Null.

Je größer die Gradientkraft, desto größer auch die Coriolis Kraft.

In den mittleren Breiten ändert sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der

Erde, pro Breitengrad um 0 km/h.

Wird ein Teichen also um vier Breitengrade verschoben, so ändert sich ihre Geschwindigkeit um 1 0 km/h.

isobarenparallel wehender Wind geostrophisch

von einem Höhenhoch zu einem H hentief zyklostrophisch

Die Fliehkraft bewirkt eine Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung, wirkt am Aquator am stärksten (g ist dort am größten) g ist ebenso wichtig bei der Rotation der Luftmasse rund um Hoch und Tief.

Hoch. Zentrifugalkraft und Coriolis Kraft entgegengesetzt.

Tief: gleichsinnig.

Die Reibungskraft bremst die bodennahe Luftbewegung und wirkt zugunsten der Gradientkraft.

Der Luftmassenausgleich geschieht auf der Nordhalbkugel am Boden mit einer mit dem Uhrzeigersinn gerichteten Schraubenbewegung aus dem Hoch heraus und gegen den Uhrzeigersinn in das Tief hinein.

Je größer die Reibung desto steiler der Wind vom Hoch zum Tief., je ausgeglichener das Gelände , desto stärker der Wind. In der freien Atmosphäre weht der Wind isobarenparallel, Einströmungswinkel 0° auf dem Land 30 - 45°

Stärkere Stürme auf dem Meer (5 - 2 °)

In großer H he Jet Streams - 600 km/h (geostrophischer Wind)

Die Stärke eines geostrophischen Windes ist davon abhängig, wie groß der Abstand der isobaren ist. Je kleiner der Abstand desto größer die Geschwindigkeit.

Wenn dauernd so ein Wind weht könnte es keine

Witterungsveränderungen geben. Erklärung:

Coriolis Kraft und Gradient Kraft treten mit geringer Verzögerung wegen des Trägheitsmoments in der Luftströmung auf.

Daher kommt es zu den sogenannten ageostrophischen

KOMPONENTEN.

Sie treten vor allem in der bodennnahen Luftschicht auf. Sie führen wiederum zu den KONVERGENZEN UND DIVERGENZEN im Strömungsverhalten.

_Konvergenz:

Massenzuwachs in einem Luftvolumen, da mehr Masse ein als

ausströmt. Sie führt am Boden zu Hebungsvorgängen in der Atmosph re und zu einer Divergenz in der Höhe , wo dann mehr Masse aus als einströmt.

Divergenz:

Umgekehrt führt die Divergenz am Boden zu Absinkvorgängen und

Konvergenz in der Höhe.

_Vorticity:

Wichtig für den Transport von Energie in den Luftströmungen ist die

Wirbelgröße auch Vorticity genannt

Maß für die Drehbewegungen eines Luftteilchens um eine vertikale

Achse - wie in einer Zyklone.

Die absolute Vorticity (

Drehbewegung die ein Teilchen mit der rotierenden Erde ausführt. Mit abnhemender geographischer Breite wird diese Kraft geringer Am Aquator ist diese Kraft gleich Null, da dort die Drehachse der Erdrotation senkrecht auf der Drehachse des Luftteilchens steht.

Als relative Vorticity ) bezeichnet man das Maß der Drehbewegung eines Luftteilchens um seine vertikale Achse bezogen zur Erdoberfläche. Die relative Vorticity ist im Grunde ein Teil der absoluten, denn sie

umfaßt die Bewegung des Luftteilchens relativ zur Erdoberfläche und führt eine Drehbewegung mit der rotierenden Erde zusammen aus.

Der Drehimpuls (Vorticity):

Gegenspieler zur Corioliskraft:

Bei Beschleunigung der Coriolis Kraft nimmt die Vorticity ab, bei

Verminderung zu.

Bei antizyklonaler Kurve - einer Strahlstromwelle ist die Coriolis Beschleunigung größer als die relative Vorticity, bei zyklonaler Kurve kleiner.

Konsequenz:

Bei Massenverlagerung Richtung Aquator (Zunahme relativer Vorticity) werden Hochdruckgebiete am Boden unterstützt, gegen den Pol hin (Corioliskraft nimmt zu) Stützung von Tiefdruck am Boden.