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Unter dem Auge eines tropischen Wirbelsturmes versteht man dessen Zentrum, das meist wolkenfrei ist und relativ geringe Windgeschwindigkeiten aufweist. Das Auge bildet sich in der Regel nur in Stürmen, die Hurrikan-Status erreicht haben. Es wird von der Augenwand umgeben.
In der Augenwand treten die höchsten Windgeschwindigkeiten sowie die stärkste Konvektion auf. Ihr vertikales Ausmaß kann bis zu 14 km betragen. Zudem ist sie in der Regel mit zunehmender Höhe nach außen geneigt.
In der Meteorologie ist es sinnvoll, Größen wie Temperatur, relative Feuchte und Windgeschwindigkeit auf Flächen konstanten Luftdrucks darzustellen - den sog. Druckflächen. Unter normalen Bedingungen befindet sich die 850 hPa-Fläche in etwa 1.5 km Höhe. Die Druckflächen 700 hPa, 500 hPa und 300 hPa sind in etwa gleichbedeutend mit einer geometrischen Höhe von 3 km, 5.5 km und 9 km.
Unter Diffluenz versteht man die Auffächerung von Stromlinien, die den Bewegungsverlauf eines Mediums (hier: Luftmasse) beschreiben. (Die gleichzeitige Betrachtung vieler Stromlinien
liefert das sog. Strömungsfeld).
Diffluenz in der oberen Troposphäre erzwingt aus Gründen der Massenerhaltung das Aufsteigen von Luftpaketen, wobei sich Schauer und Gewitter bilden können.
Grundströmung (engl. steering current):
Unter der Grundströmung versteht man die großräumige Luftströmung, in die der tropische Wirbelsturm eingebettet ist. Sie ist für die Verlagerung des Sturmes verantwortlich.
Unter diesem Prozess versteht man die Entstehung einer äußeren Augenwand, die die innere im Sturmzentrum umschließt. Während sich die innere Augenwand schließlich auflöst, kommt es zu einer Abschwächung des Sturmes. In manchen Fällen folgt eine Kontraktion der äußeren Wand, was mit einer Intensivierung des Sturmes verbunden ist. Dieser Prozess wird in der Regel nur in Hurrikanen beobachtet, die mindestens die dritte Kategorie erreicht haben.
Fühlbare Wärme (engl. sensible heat):
Thermische Energie, die zu Veränderungen der Lufttemperatur führt. Ein Strom fühlbarer Wärme wird durch Temperaturunterschiede zweier Gegenstände hervorgerufen, wobei die Energie vom wärmeren zum kälteren Gegenstand fliesst. Erreichen beide Gegenstände die gleiche Temperatur, so erlischt der Wärmestrom.
Infrarot (IR)-Satellitenbild (engl. infrared satellite imagery):
Messung der elektromagnetischen Wellen im IR-Bereich, die von der Erdoberfläche, von Wolken oder der Atmosphäre ausgehen. IR-Bilder werden meistens zur Messung der MOT oder der Temperatur an der Wolkenobergrenze verwendet. Letztere lässt Rückschlüsse auf die Höhe der Wolkenobergrenze zu, wodurch wiederum auf die Art der Wolke geschlossen werden kann.
Konvektion (engl. convection):
Aufsteigen warmer Luft. Da warme Luft eine geringere Dichte als kalte Luft besitzt, erfährt das warme Luftpaket Auftriebskräfte, die es nach oben beschleunigen. Mit zunehmender Höhe kühlt sich die Luft ab, und es entstehen Wolken durch Kondensation des Wasserdampfes. Der Aufstieg des Luftpaketes endet dort, wo es die gleiche Temperatur wie die Umgebung besitzt. Aus Gründen der Massenerhaltung kommt es in der Umgebung des aufsteigenden Luftpaketes auch zum Absinken kälterer Luft aus grösseren Höhen.
Latente Wärmeenergie (engl. latent heat):
In Form von Wasserdampf gespeicherte Energie. Steigt feuchte Luft auf, so
kondensiert der darin enthaltene Wasserdampf zu kleinen Tröpfchen, es
entsteht eine Wolke. Bei der Kondensation wird dabei die latente Wärmeenergie,
die zur Verdunstung des Wasser nötig war, freigesetzt und erwärmt die
umgebende Luft.
In tropischen Wirbelstürmen muss die Freisetzung der latenten Wärmeenergie
in der Augenwand stattfinden, um den Sturm zu verstärken.
Meeresoberflächentemperatur (MOT) (engl. sea surface temperature):
Wassertemperatur im obersten Millimeter des Ozeans. Je grösser die
Differenz zwischen der MOT und der darüber angrenzenden Luft ist, desto
grösser sind die Flüsse latenter und sensibler Wärmeenergie.
Tropische Wirbelstürme können sich in der Regel nur bei MOT
grösser als 26 °C bilden bzw. intensivieren. Dies liegt daran, dass
die Luft im Auge und der Augenwand an der Ozeanoberfläche in etwa diesselbe
Temperatur
besitzt. Wären MOT und Lufttemperatur identisch, so würden keine
sensiblen Energieflüsse stattfinden.
Verbunden mit der MOT ist der Wärmegehalt des Ozeans (engl. oceanic heat content). Er wird als diejenige Energie definiert, die durch Flüsse sensibler und latenter Wärme dem Sturm zugefügt werden kann. Der Wärmegehalt ist proportional zur Tiefe der 26 °C Isotherme (Linie gleicher Temperatur), d.h. je tiefer die Isotherme, desto grösser der Wärmegehalt. Wäre die Isotherme nur wenige Meter tief, so würden durch starke Winde angeregte Umlagerungen das warme Wasser an der Meeresoberfläche mit kälterem aus tieferen Schichten vermischen. Somit wäre der sensible Wärmefluss gleich Null. Deshalb ist es nicht ausreichend, bei der Vorhersage von Wirbelstürmen nur die MOT zu betrachten. Die Temperaturverhältnisse in den obersten 100 Metern sind ebenfalls von grosser Bedeutung.
Mittlere Windgeschwindigkeit (engl. maximum sustained winds)
Entscheidend für die Klassifizierung von tropischen Wirbelstürmen ist ihre mittlere Windgeschwindigkeit. Diese wird über einen Zeitraum von einer Minute ermittelt. Windböen spielen bei der Klassifizierung keine Rolle. Jedoch können diese bis zu 30% höher als die mittlere Windgeschwindigkeit sein.
Unter dem outflow eines tropischen Wirbelsturmes versteht man das Ausströmen der Luft aus dem Zirkulationszentrum am Oberrand der Troposhäre. Die Bewegungsrichtung der Luft folgt dem Uhrzeigersinn. Ein Wirbelsturm hat somit neben einem Tiefdruckgebiet am Boden auch ein Hochdruckgebiet an der Tropopause.
Ansammlung von Konvektion um das Zirkulationszentrum eines Wirbelsturmes. Organisierte Konvektion ist wichtig bei der Entstehung und Intensivierung von Wirbelstürmen.
Skatterometer, ein Messgerät, das das Windfeld an der Ozeanoberfläche misst. Ein Skatterometer sendet elektromagnetische Wellen aus, die an der Meeresoberfläche reflektiert und von ihm wieder aufgefangen werden. Die Intensität der reflektierten Strahlung hängt vom Wellengang des Ozeanes ab, der wiederum vom Windfeld beeinflusst wird. Somit lässt sich aus der reflektierten Strahlung indirekt die Windgeschwindigkeit ableiten.
Sichtbares Satellitenbild (engl. visible satellite imagery):
Betrachtung der Atmosphäre unter Ausnutzung des sichtbaren Spektralbereiches des Lichts. Das Arbeitsprinzip eines solchen Sensors ist dem einer Fotokamera gleich. Sichtbare Satellitenbilder werden hauptsächlich dazu benutzt, um Wolkenbewegungen oder Vorgänge an der Meeresoberfläche zu dokumentieren. Der Nachteil eines sichtbaren Satellitenbildes liegt darin, dass es nur tagsüber verwendet werden kann.
Unter einem Trog versteht man ein gestrecktes Gebiet relativ niedrigen Luftdrucks. Er kann sowohl am Erdboden als auch in der mittleren und oberen Troposphäre auftreten und hat keine geschlossene Linie gleichen Luftdrucks (Isobare).
Unter einer tropischen Welle versteht man eine von Nord nach Süd verlaufende Tiefdruckrinne in Bodennähe, in der der Luftdruck niedriger ist als in ihrer Umgebung. Sie entsteht über der Sahara und verlagert sich innerhalb der Passatwinde von Afrika über den Atlantik bis in die Karibik oder sogar den Ostpazifik. Etwa 60% aller tropischer Wirbelstürme haben ihren Ursprung in einer tropischen Welle.
Tropischer Charakter eines Wirbelsturmes:
Im Gegensatz zu einem Tiefdruckgebiet der mittleren Breiten besitzt ein tropischer Wirbelsturm einen warmen Kern. Das bedeutet, daß die Luftmasse im Zentrum des Sturmes über die gesamte Höhe der Troposphäre wärmer ist als weiter außerhalb. Der warme Kern ist der Grund dafür, daß in Bodennähe die Luft entgegen dem Uhrzeigersinn in den Sturm hineinfließt, während sie am Oberrand der Troposphäre im Uhrzeigersinn den Sturm verläßt (outflow).
Troposphäre (engl. troposphere):
Unterste Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wettergeschehen abspielt. Ihre vertikale Ausdehnung ist abhängig von der geografischen Breite und der Jahreszeit. Sie beträgt durchschnittlich etwa 18 km in den Tropen, 11 km in den mittleren Breiten, und 8 km in den Polargebieten.
Maß für die Rotation eines strömenden Mediums (hier: Luftmasse). Vorticity wird im Deutschen als Wirbelstärke oder Wirbelhaftigkeit bezeichnet. Je höher der Wert der Vorticity, desto größer ist die Rotation des Mediums.
Wasserdampf-Satellitenbild (engl. water vapor imagery):
Gibt Auskunft über den Wasserdampfgehalt in der mittleren und oberen Atmosphäre. Gebiete mit hohem Wasserdampfgehalt weisen auf hochreichende Wolken (z.B. Gewitterwolken) hin. Relativ trockene Luftmasse können zu einer Abschwächung eines Sturmes führen bzw. dessen Entstehung unterdrücken.
Windscherung (engl. wind shear):
Änderung der Windgeschwindigkeit und/oder -richtung mit der Höhe.
Ist die Windscherung gross genug, so führt sie in der Regel zu einer
Abschwächung eines tropischen Wirbelsturmes. Grund dafür ist, dass
durch Scherwinde die Gewitterwolken um das Auge des Sturms, also in der
Augenwand, zerstört werden und somit die Umwandlung latenter
Wärmeenergie in Bewegungsenergie vermindert wird.
Es ist nicht genau bekannt, ab welchem Wert Windscherung einen negativen
Einfluss auf den Wirbelsturm hat. In der Regel lässt sich jedoch sagen,
dass Werte ab etwa 10 m/s zu einer Abschwächung führen. Manche
Stürme wie der Hurrikan Jimena (1991) schafften es jedoch, trotz grosser
Windscherung ihre Stärke beizubehalten oder sich nur geringfügig
abzuschwächen.
Ausserdem ist bekannt, dass zwischen Einsetzen der Windscherung und einer
erkennbaren Wirkung eine zeitliche Differenz von mehreren Stunden liegt.
Zirkulation (engl. circulation):
Kreisförmige Luftströmung. Diese kann eine beliebige Orientierung haben, jedoch bezieht man sich bei Wirbelstürmen in der Regel auf eine horizontale Zirkulation. Beispiele für dieses Phänomen sind Hoch- oder Tiefdruckgebiete.