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Tropischen Wirbelstürme - Die Entstehung eines Hurrikans
Die tropischen Wirbelstürme entstehen über dem Meer. Die Ursache ihrer Entstehung ist nicht eindeutig geklärt. Wahrscheinlich führen feucht warme Umschichtungen zu einer Wirbelbildung, d.h. zu einem eng geschlossenen Tiefdruckgebiet, einer Zyklone. Ein wolken- und niederschlagsreiches Sturmfeld mit Windgeschwindigkeiten von über 200 km/h umschliesst ein windschwaches, meist wolkenarmes Zentrum, das Auge.

Im Sturmfeld herrschen aufsteigende, im Auge absteigende Luftmassen vor (siehe auch: Aufbau eines Hurrikans).

Nach ihrer Entstehung haben die Hurrikane lediglich einen Durchmesser von 100 bis 250 km. Später dehnt sich ihre Fläche meistens aus. Das gesamte Tiefdruckgebiet kann einen Durchmesser von über 1'000 km haben.

In der unmittelbaren Nähe des Äquators gibt es keine tropischen Wirbelstürme. Die Hurrikane entstehen nördlich des Äquators vor der Nordküste Südamerikas und der Westküste Afrikas im Atlantik. Sie verlagern sich mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 30 km/h über die Karibik und die Südküste der USA und reihen sich in abgeschwächter Form in die Westwinddrift ein, welche die Tiefdruckgebiete nach Europa bringt.

Hurrikane sind Tiefdruckgebiete mit grossen Luftdruckgegensätzen, welche Gebiete mit mehrfacher Fläche der Schweiz überdecken können. Die Druckunterschiede rufen grosse Windgeschwindigkeiten bis gegen 300 km/h hervor. Im Auge des tropischen Wirbelsturms (Wärmetiefs) fällt der Luftdruck oft unter 900 hPa.

Im Zentrum des Hurrikans befindet sich das Auge. Innerhalb eines Hurrikans wechseln die Windstärken und die Windrichtungen beträchtlich.

Auf der Vorderseite des Hurrikans kann die Luft mit gegen 200 km/h aus südöstlicher Richtung wehen.

Im Auge ist das Wetter wechselnd bewölkt und windstill. Auf der Rückseite des Zyklons fliesst dann die Luft aus nordwestlichen Richtungen mit Geschwindigkeiten unter 200 km/h. Betroffene Gebiete erleben den Sturm also meistens zweimal.

Die Entstehungsbedingungen für tropische Wirbelstürme sind recht komplex. Es lassen sich aber einige wichtige Voraussetzungen für die Sturmbildung aufstellen:

Das Meer muss eine Wassertemperatur von mindestens 26 bis 27 Grad aufweisen.
Das Meeresgebiet muss gross genug sein. Die Ostsee reicht dafür nicht aus, selbst wenn sie warm genug wäre.
Direkt am Äquator können sich keine Stürme bilden, da hier die Corioliskraft fehlt, welche die Drehbewegung verursacht. Erst ab etwa 5 Grad nördlicher und südlicher Breite reicht die Corioliskraft - die ablenkende Kraft durch die Erddrehung - aus.
Es darf keine grosse vertikale Windscherung auftreten. Das bedeutet: Weht der Höhenwind aus einer anderen Richtung oder deutlich stärker als der Bodenwind, dann sind die Voraussetzungen ungünstig, der Sturm oder der entstehende Sturm bekommt sozusagen Schieflage und wird förmlich auseinandergetrieben.
Der Sturm braucht einen "Startmechanismus", aus dem er sich aufbauen kann. Dann kann eine Wellenstörung in der tropischen Passatströmung sein oder auch ein aussertropisches Tief, das sich in einen tropischen Wirbel umwandelt.

In Asien und im Pazifischen Raum treten diese Zyklone auch auf. Hier werden sie Taifune oder Typhoons genannt. Im atlantischen Raum heissen sie Hurrikane oder Hurricanes.

Viele Faktoren beeinflussen das Entstehen eines tropischen Wirbelsturms

Das Entstehen und die Ausbreitung von tropischen Wirbelstürmen hängt von zahlreichen Faktoren ab. Die Rahmenbedingungen für die frühe Bildung von Sturmsystemen in einem Jahr muss in einem anderen Jahr mit frühen Aktivitäten nicht von denselben Komponenten gesteuert worden sein.

Wassertemperatur an der Meeresoberfläche

Ein wichtiger Faktor, welcher das Entstehen von tropischen Stürmen fördert, sind die Oberflächentemperaturen in den einzelnen Meeresgebieten. Aus den warmen oberflächennahen Wasserschichten verdunsten grosse Mengen Wasser, welche die Luftfeuchtigkeit und den Energiegehalt der Luft ansteigen lassen. Die feuchte, erwärmte Luft steigt auf. Beim Aufsteigen kühlen die Luftmassen ab und , da kalte Luft weniger Feuchtigkeit enhalten kann, kondensiert die überschüssige Feuchtigkeit zu Wolken. Beim Kondensieren wird wiederum Wärmeenergie an die umliegenden Luftschichten abgegeben. Die Umgebungsluft dehnt sich aus, bekommt Auftrieb, setzt sichallmählich in Bewegung und bildet Luftströmungen. Ein Sturmsystem ist entstanden. Der Einfluss von anderen physikalische Faktoren wie u.a. die Coriolis-Kraft fördern die Wirbelbildung.

Die Oberfläche von Meeren muss über 27° liegen, damit sich ein Sturm bilden kann.

Vertikale Windscherung

Ein weiterer wichtiger Faktor, welche einen Sturm verstärken können, ist die Vertikale Windscherung. Bei der Vertikalen Windscherung besteht in einem räumlich eng begrenzten Sektor der Erdatmosphäre ein beträchtlicher Unterschied zwischen der Stärke und der Richtung von Winden in boden- bzw- wassernahen Luftschichten und den darüber liegenden Luftmassen in höheren Schichten der Troposphäre (häufig Schichten in rund 10 km Höhe).

Verkleinert sich die Wirkung der Windscherung auf ein tropisches Tiefdrucksysten, so erhöhen sich die Antriebskräfte zur Verstärkung von tropischen Stürmen. Eine starke Windscherung kann die Verstärkung eines Sturms allerdings behindern, indem sie Feuchtigkeit und Wärme aus dem Sturmsystem wegführt. Kräftige Scherwinde können auch die Spitze eines Sturms von seinem Fuss wegschieben.

Die NOAA-Klimaforscher haben festgestellt, dass das Wetterphänomen «La Niña» das Verhalten der Scherwinde beeinflusst haben könnte. Während «La Niña»-Phasen sind die Temperaturen an der Meeresoberfläche im äquatornahen Ostpazifik ungewöhnlich tief. «La Niña» schwächt die Westwinde in grossen Höhen ab, dadurch schwächt sich die Windscherung über Wasserflächen im Nordostpazifk und auch im Atlantischen Becken ab. Diese Entwicklung fördert die Bildung von Hurrikanen.

Zustrom von Luftmassen von Wüstengebieten

Der Ausbruch von trockener Luft aus dem Sahararaum, bei welchen häufig Wolken mit viel Sandpartikeln über den atlantischen Ozean treiben, kann die Bildung von tropischen Wirbelstürmen behindern. Die trübe Saharaluft verstärkt die Windscherung zwischen der Wasseroberfläche und den mittelhohen Luftschichten über dem Atlantik. Im Gegensatz zur Wassertemperatur können sich die Verhältnisse bei der Windscherung rasch ändern.

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