Wissenschaft

Winde verstehen: Die Atmosphäre in Bewegung

Wind mag mit einigen der komplexesten Stürme des Wetters verbunden sein , aber seine Anfänge könnten nicht einfacher sein.

Definiert als die horizontale Bewegung von Luft von einem Ort zum anderen, werden Winde aus Luftdruckunterschieden erzeugt. Da eine ungleiche Erwärmung der Erdoberfläche diese Druckunterschiede verursacht, ist die Energiequelle, die Wind erzeugt, letztendlich die Sonne .

Nach dem Start des Windes ist eine Kombination von drei Kräften für die Steuerung seiner Bewegung verantwortlich – der Druckgradientenkraft, der Coriolis-Kraft und der Reibung.

 

Die Druckgradientenkraft

Es ist eine allgemeine Regel der Meteorologie, dass Luft von Gebieten mit höherem Druck zu Gebieten mit niedrigerem Druck strömt. Dabei bilden sich Luftmoleküle an der Stelle mit höherem Druck, während sie sich darauf vorbereiten, in Richtung des niedrigeren Drucks zu drücken. Diese Kraft, die Luft von einem Ort zum anderen drückt, wird als Druckgradientenkraft bezeichnet. Es ist die Kraft, die Luftpakete beschleunigt und so den Wind weht.

Die Stärke der „Druck“ -Kraft oder Druckgradientenkraft hängt ab von (1) dem großen Unterschied im Luftdruck und (2) dem Abstand zwischen den Druckbereichen. Die Kraft ist stärker, wenn der Druckunterschied größer oder der Abstand zwischen ihnen kürzer ist und umgekehrt.

 

Die Coriolis-Kraft

Wenn sich die Erde nicht drehen würde, würde die Luft auf einem direkten Weg von hohem zu niedrigem Druck gerade strömen. Da sich die Erde jedoch nach Osten dreht, werden Luft (und alle anderen frei beweglichen Objekte) rechts von ihrem Bewegungspfad auf der Nordhalbkugel abgelenkt. (Sie werden in der südlichen Hemisphäre nach links abgelenkt). Diese Abweichung ist als Coriolis-Kraft bekannt .

Die Coriolis-Kraft ist direkt proportional zur Windgeschwindigkeit. Dies bedeutet, je stärker der Wind weht, desto stärker wird er von der Coriolis nach rechts abgelenkt. Coriolis ist auch vom Breitengrad abhängig. Es ist an den Polen am stärksten und schwächt sich ab, je näher man dem 0 ° Breitengrad (dem Äquator) kommt. Sobald der Äquator erreicht ist, ist die Coriolis-Kraft nicht mehr vorhanden.

 

Reibung

Nehmen Sie Ihren Fuß und bewegen Sie ihn über einen Teppichboden. Der Widerstand, den Sie dabei spüren, wenn Sie ein Objekt über ein anderes bewegen, ist Reibung. Das gleiche passiert mit Wind, der über die Oberfläche des Bodens weht. Die Reibung über das Gelände – Bäume, Berge und sogar Erde – unterbricht die Luftbewegung und verlangsamt sie. Da Reibung den Wind verringert, kann sie als die Kraft betrachtet werden, die der Druckgradientenkraft entgegenwirkt.

Es ist wichtig zu beachten, dass Reibung nur wenige Kilometer von der Erdoberfläche entfernt vorhanden ist. Oberhalb dieser Höhe sind die Auswirkungen zu gering, um berücksichtigt zu werden.

 

Wind messen

Wind ist eine Vektorgröße. Dies bedeutet, dass es zwei Komponenten hat: Geschwindigkeit und Richtung .

Die Windgeschwindigkeit wird mit einem Windmesser gemessen und in Meilen pro Stunde oder Knoten angegeben. Seine Richtung wird von einer Wetterfahne oder einem Windsack bestimmt und in der Richtung ausgedrückt, aus der er bläst . Wenn zum Beispiel Winde von Norden nach Süden wehen, werden sie als nördlich oder von Norden bezeichnet.

 

Windwaagen

Um die Windgeschwindigkeit leichter mit den beobachteten Bedingungen an Land und auf See sowie der erwarteten Sturmstärke und Sachschäden in Beziehung zu setzen, werden üblicherweise Windwaagen verwendet.

    • Beaufort-Windwaage Die Beaufort-Waage
      wurde 1805 von Sir Francis Beaufort (einem Offizier der Royal Navy und Admiral) erfunden und half Seeleuten, die Windgeschwindigkeit ohne Verwendung von Instrumenten abzuschätzen. Sie machten dies, indem sie visuell beobachteten, wie sich das Meer bei Wind verhält. Diese Beobachtungen wurden dann mit dem Beaufort-Skalendiagramm abgeglichen, und die entsprechende Windgeschwindigkeit konnte geschätzt werden. 1916 wurde die Skala um Land erweitert.
      Die ursprüngliche Skala umfasst dreizehn Kategorien von 0 bis 12. In den 1940er Jahren wurden fünf zusätzliche Kategorien (13 bis 17) hinzugefügt. Ihre Verwendung war tropischen Wirbelstürmen und Hurrikanen vorbehalten. (Diese Beaufort-Zahlen werden selten verwendet, da die Saffir-Simpson-Skala denselben Zweck erfüllt.)
    • Saffir-Simpson-Hurrikan-
      Windskala Die Saffir-Simpson-Skala beschreibt die wahrscheinlichen Auswirkungen und Sachschäden durch einen Hurrikan, der landet oder vorbeifährt, basierend auf der Stärke der maximal anhaltenden Windgeschwindigkeit eines Sturms. Es unterteilt Hurrikane in fünf Kategorien, von 1 bis 5, basierend auf den Winden.

 

  • Verbesserte Fujita-Skala
    Die verbesserte Fujita-Skala (EF) bewertet die Stärke von Tornados anhand des Schadens, den ihre Winde verursachen können. Es unterteilt Tornados in sechs Kategorien, von 0 bis 5, basierend auf den Winden.

 

Wind Terminologie

Diese Begriffe werden häufig in Wettervorhersagen verwendet, um die spezifische Windstärke und -dauer zu vermitteln.

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