Die Passatwinde und der Golfstrom

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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"

7. 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

8. 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.

10. 2.1 Entstehung der Passatwinde

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 2.1 Entstehung der Passatwinde • Es bildet sich eine Passatinversion aus. • Durch die Inversionswetterlage kommt es zu keinen vertikalen Luftaustausch.

15. 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.

16. 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.

18. 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

19. 2.1 Entstehung der Passatwinde • Animation Passatzirkulation

20. 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.

21. 2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter Himalaya

22. 2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter

23. 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.

24. 2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter

25. 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.

26. 2.2 Auswirkung auf das Klima und Wetter

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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

31. 3.1 Lage und Verlauf

32. 3.1 Lage und Verlauf

33. 3.1 Lage und Verlauf

34. 3.1 Lage und Verlauf

35. 3.1 Lage und Verlauf

36. 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

37. 3.2 Klimatische Bedeutung Grönland Norwegen

38. 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

39. 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

40. 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

41. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!