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Freitag, 28.07.2017
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Luftdruckunterschiede sorgen für Winde

Wind und Sturm – die bewegte Luft

Luftbewegungen sind allgegenwärtig. Sie werden je nach ihrer Geschwindigkeit unterschiedlich wahrgenommen und bewertet. Im Sommer wird als angenehme Brise begrüßt, was im Winter als ungemütlich kalt empfunden wird. Nahezu einhellig ist jedoch die Einschätzung von Sturm.
Satellitenbild eines Tiefdruckgebietes

Satellitenbild eines Tiefdruckgebietes

Unabhängig von der Windgeschwindigkeit selber treibt der Gradient des Luftdrucks jede Art von Wind. Je größer die Luftdruckunterschiede sind, desto größer ist die Windgeschwindigkeit. Wie bei dem geöffneten Ventil eines Auto- oder Fahrradreifen strömt die Luft vom hohen zum niedrigeren Druck – je größer der Druckunterschied umso schneller strömt die Luft. In der Atmosphäre fließt Luft dabei aber nicht direkt vom hohen zum niedrigen Druck, da die Kräfte der Erdrotation und die Reibungskräfte die Luftbewegung ablenken. Das Zusammenwirken dieser Kräfte erlaubt die Ausbildung der Tiefdruckgebiete der mittleren Breiten. Die Windgeschwindigkeit nimmt vor allem wegen der Wirkung der Reibung an der Erdoberfläche mit der Höhe in Tiefdruckgebieten stark zu. Standardmäßig messen Meteorologen die Windgeschwindigkeit 10 m über Grund. Im norddeutschen Binnenland ist der Wind hier im Schnitt mit 15 km/h so schnell wie ein gemächlicher Radfahrer. In einer Höhe von etwa 1.000m, der Höhe der Gipfel der Mittelgebirge, beträgt dieser Wert bereits 35 km/h. Als Sturm wird Wind mit einer Geschwindigkeit von mehr als 75 km/h bezeichnet. Die Windwirkung auf Gebäude steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, so dass eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit die auftretenden Kräfte vervierfacht. Bei der Schadenswirkung geht man sogar davon aus, dass sie mit der 5. Potenz der Geschwindigkeit anwächst, d.h. die Schäden steigen bei doppelter Geschwindigkeit auf das Dreißigfache.

Sturmtief Lothar sorgte für zehn Milliarden Euro Schaden


Verwüstung im Hafen während Orkantief Lothar

Verwüstung im Hafen während Orkantief Lothar

In den mittleren Breiten, also auch in Mitteleuropa, erstrecken sich die typischen winderzeugenden Tiefdruckgebiete oder Zyklonen über mehrere tausend Kilometer. Sturmwinde finden sich meist in schmalen langgezogenen Bändern auf der westlichen Seite solcher Tiefdruckgebiete. Dabei wurde im Binnenland am Sturmtief Lothar am 26.12.1999 in Karlsruhe eine größte Windböe von mehr als 150 km/h beobachtet. Dieser Wert entspricht der Orkanwindstärke 12. Die Schäden waren riesig und summierten sich über die betroffenen Gebiete zu mehr als zehn Milliarden Euro auf.

Anders als die Zyklonen der mittleren Breiten entstehen die tropischen Zyklonen ausschließlich über warmen tropischen Ozeanen. Ihre größte Gewalt entwickeln diese Wirbelstürme dann auch über diesen Wasserflächen und den an sie angrenzenden Küstenbereichen. Die Windgeschwindigkeiten liegen etwa in der gleichen Größe, wie diejenige von besonders starken Stürmen der Zyklonen der mittleren Breiten.


Schauer- und Gewitterböen


Im Sommer entstehen starke Temperaturgegensätze auf kleinem Raum. Dadurch bilden sich hochreichende Wolken, die oft mit Gewitter verbunden sind. In diesen Wolken treten des öfteren kleinräumig starke Winde auf, die Schauer- und Gewitterböen. In seltenen Fällen entwickeln sich zusätzlich Tromben oder Tornados. In solchen Wirbeln wurden die höchsten Windgeschwindigkeiten der Welt verzeichnet. Direkte Messungen sind allerdings selten, da die Messgeräte meist vor Erreichen der Spitzenwerte ihren Dienst versagt hatten. Schätzungen gehen von mehr als 450 km/h für die maximale Geschwindigkeit aus. Solche Werte sind auch in Mitteleuropa denkbar, treten aber wegen der vorherrschenden klimatischen Bedingungen nur sehr selten auf.
(Prof. Dr. G. Tetzlaff, Institut für Meteorologie, 11.02.2004 - Kirsten Achenbach/DFG-Forschungszentrum Ozeanränder)
 
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