Wetter

Wetter ist ein zeitlich und örtlich begrenzter Zustand der Atmosphäre und sollte nicht mit Klima verwechselt werden. Meteorologen bezeichnen Klima als ein langzeitiges Muster von Wetterzuständen. Um das Klima einer bestimmten Region zu charakterisieren beobachten wir das Wetter über einen bestimmten längeren Zeitraum, in der Regel mehrere Jahrzehnte (30 Jahre dienen oft als Bezugszeitraum). Wie charakterisieren wir nun das Wetter?

Lokale Beobachtung

Unser Wetter zu beobachten, bedeutet, gewisse Größen zu messen:

• Luftdruck mit einem Barometer
• Temperatur mit einem Thermometer
• Feuchtigkeit mit einem Hygrometer oder Psychrometer
• Windrichtung und Windgeschwindigkeit mit einem Anemometer
• Niederschlag (Regen, Schnee, ...) mit einem Regensammler
• Strahlung mit einem Sonnenschein-Autograph oder Pyrheliometer

Die Thumbnail-Gallerie unten zeigt einige dieser Instrumente. Zur Ansicht weiterer Details bitte durch Anklicken vergrößern!

2. Instrumente für die Wetterbeobachtung:
(1) Aneroid-Barograph (Dosenbarometer) © quicksilver-barometers.co.uk (2) Haar-Hygrometer © Optik Berger GmbH (3) Anemometer + Windfahne © fascinatingelectronics.com (4) Regensammler, Mettingen Wetterstation (5) Sonnenschein-Autograph, Hoher Sonnblick, Österreich © Stefan Eisenbach.

Solche Daten werden an vielen Wetterstationen gemessen, entweder vollautomatisch oder von Meteorologen. Die Informationen werden gesammelt und zur Erstellung von Wetterkarten genutzt. Sie fließen auch in Computermodelle ein, die unsere Wettervorhersagen erstellen.

Regionale Wetterereignisse: Fronten

Fronten entstehen dann, wenn zwei Luftmassen verschiedener Temperatur aufeinandertreffen. Da Warmluft leichter als Kaltluft ist, schiebt sich die warme Luft über die kalte. Wir benennen die Fronten danach, welche Luftmasse sich schneller nähert. Nähert sich warme Luft schnell einer kalten Luftmasse, so bezeichnet man die Luftmassengrenze als Warmfront. Wetteränderungen sind schnell, wenn eine Kaltfront heranzieht, langsamer, wenn es eine Warmfront ist.

Von einer Kaltfront sprechen wir, wenn eine kalte Luftmasse sich schnell einer warmen Luftmasse nähert. Da die kalte Luft schwerer ist als die warme Luft, drängt sie die Warmluft hoch hinaus und schiebt sich unter sie. Während des Hochsteigens kühlt sich die Warmluft ab und bildet, wenn sie genügend Wasser enthält, rasch Wolken, die zu Regen führen. Getürmte Wolken wie die Cumulunimbus-Wolken sind nicht selten. Sie können Gewitter und heftigen Regen nach sich ziehen. Im Falle einer Warmfront dagegen, gleitet die warme Luftmasse langsam auf die kalte auf. Der Wetterumschlag ist weniger plötzlich, sondern erfolgt über viele Stunden, manchmal sogar Tage. Von Occlusionsfronten spricht man dann, wenn eine Kaltfront eine Warmfront überholt.

Luftbewegungen in der Atmosphäre entstehen dadurch, dass es Druckunterschiede zwischen verschiedenen Orten auf der Erde gibt. Woher kommen diese Unterschiede?

Allgemeine Zirkulation

Druckunterschiede bauen sich teilweise schon dadurch auf, dass die Sonneneinstrahlung an verschiedenen Orten verschieden hoch ist. Wenn die Sonne die Erdoberfläche aufheizt, erwärmt sich auch die Luft über ihr, steigt auf und dehnt sich aus. Darüber liegende Luft wird nach oben gedrängt und weicht seitlich aus. Durch die Aufwärtsbewegung befindet sich weniger Luft unmittelbar über der Erdoberfläche und es herrscht lokaler Unterdruck. Hochsteigende Luft andererseits kühlt sich ab und beginnt an anderer Stelle wieder zu sinken. Sie drückt damit auf die darunter liegende Luftmasse und bildet lokal eine Hochdruckzone. Die Luft bewegt sich nun von Hochdruckzonen zu Tiefdruckzonen um die zwischen ihnen herrschenden Druckunterschiede auszugleichen. Es bilden sich Winde und atmosphärische Zirkulationen.

Von der Wetterkarte kennen wir Hochs und Tiefs als großräumige Druckzonen. Dasselbe ereignet sich aber auch kleinräumig z.B. am Meer bei Landwind während der Nacht und Seewind am Tag. Während des Tages heizt sich das Land schneller auf als das Wasser, warme Luft steigt auf. Umgekehrt kühlt sich während der Nacht das Meer langsamer ab, so dass über ihm die wärmere Luft liegt. In beiden Fällen steigt die Warmluft auf und sorgt für einen Unterdruck (L) in Bodennähe. Die Luft, die vom lokalen Hochdruckgebiet (H) zum lokalen Tief (L) strömt, gleicht den Druck aus und wird als Land- oder Seewind bezeichnet. In der Höhe erfolgt der Druckausgleich in umgekehrter Richtung.

6. Seewind und Landwind-Animation (150 K).
Abgewandelt von einem Original aus: Exploring Earth.

Rund um den Globus gibt es mehrere Zonen in denen entweder hoher oder niedriger Druck vorherrscht. Über dem Äquator bringt die starke Sonneneinstrahlung die Luft zum Aufsteigen. Hierbei kühlt sie sich ab und das in ihr enthaltene Wasser kondensiert und regnet aus - das feuchte Klima der tropischen Regenwälder. Die nun trockene Luft senkt sich wieder und erzeugt einen trockenen Hochdruckgürtel bei etwas 30° nördlicher oder südlicher Breite. Hier finden wir die großen Wüstengebiete dieser Erde. Bei etwas 60° nördlicher und südliche Breite trifft die kalte dichte Luft, die von den Polen kommt auf die warmen Luftmassen aus Zonen, die dem Äquator näher liegen. Die Warmluft steigt auf und bildet einen Tiefdruckgürtel. Weiter zu den Polen hin senkt sich die aufgestiegene und hierbei abgekühlte Luft wieder und bildet polare Hochdruckgebiete.

Bewegen wir uns in Richtung der Pole, so führt die Drehung der Erde (Coriolis Kraft) dazu, dass Winde vorwiegend aus westlicher Richtung kommen. Temperaturbestimmende und geographische Faktoren (der Wechsel von Festland, Bergen und Ozeanen) beeinflussen das Wetter in diesen Breiten. Das Wettergeschehen ist hier weit schwieriger vorherzusagen als in den Tropen.

El Niño

Wir sehen, dass Wetter von verschiedenen Faktoren gesteuert wird, die an verschiedenen Orten in einer sehr dynamischen Atmosphäre zum Gesamtsystem beitragen. Untersysteme wie die Hadley-Zellen sind ein stetig arbeitender Kreislauf. Aber es gibt auch über kürzere Zeiträume Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation die zu Phänomenen wie El Niño und der Nordatlantischen Oszillation führen. Obwohl zeitlich begrenzt, haben sie enorme Auswirkungen auf das Wetter.

El Niño ist die Konsequenz einer sehr starken Schwankung der Wassertemperatur im Pazifischen Ozean in der Nähe des Äquators westlich von Südamerika. Das Phänomen wurde zunächst von peruanischen Fischern beobachtet, da es einen Einfluss darauf hat, welche und wie viele Fische sich in den küstennahen Gewässern aufhalten. Inzwischen ist wissenschaftlich erforscht, dass und wie El Niño das Wetter in vielen Erdteilen beeinflusst. Schwere Regenfälle im Südwesten von Südamerika und wenig Niederschlag in Nordbrasilien gehören ebenso zu den Folgen wie Trockenheit in Australien und Indonesien, sowie milde Winter in Nordamerika.

Im Themenfeld WETTER der Klimaenzyklopädie werden wir die Details atmosphärischer Drucksysteme näher betrachten. Wir erklären lokale und weltweite Zirkulationen, ihre Muster und Einflüsse.