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Wind, die unsichtbare Kraft

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Wind ist unsichtbar. Dennoch können wir die Anwesenheit des Windes deutlich spüren. Das liegt daran, dass die Bewegung des Windes indirekt durch sich wiegende Blätter, flatternde Haare und ein sich drehendes Windrad wahrgenommen werden kann.

Die Kraft des formlosen Windes hat sogar die Geschichte der Menschheit verändert. Im sechzehnten Jahrhundert errang England, das in einer Schlacht unterlegen war, einen beispiellosen Sieg über Spanien, die sogenannte unbesiegbare Armada. Die starken Winde und Strömungen, die genau zur richtigen Zeit wehten, trugen dazu bei, dass die Engländer die spanischen Schiffe besiegten. Wind ist unsichtbar, hat aber einen großen Einfluss auf unser Leben und kann sogar den Aufstieg und Fall einer Nation beeinflussen. Was ist Wind?

Wind, die Bewegung der Luft

Einfach ausgedrückt ist Wind die Bewegung der Luft, die durch den Unterschied zwischen der Temperatur und dem Luftdruck in der Atmosphäre entsteht. Warme Luft wird weniger dicht und leichter und steigt auf wie ein Ballon mit Helium, das leichter als Luft ist. Dann bewegt sich kalte Luft dorthin, wo die warme Luft war, um den leeren Raum auszufüllen, und das nennt man Wind.

So wie Wasser nach unten fließt, bewegt sich die Luft vom hohen zum niedrigen Luftdruck. Hoher atmosphärischer Druck ist dort, wo der Luftdruck höher ist als in der Umgebung, und niedriger atmosphärischer Druck ist dort, wo der Luftdruck niedriger ist als in der Umgebung. Wo der atmosphärische Druck hoch ist, weht der Wind vom Zentrum nach außen, und wo der atmosphärische Druck niedrig ist, weht der Wind von der Umgebung zum Zentrum.

Auch jetzt bewegt sich die Atmosphäre weiter. Das kann man deutlich sehen, wenn man nur den Wind betrachtet, der die Haut berührt, die Wolken, die irgendwo hinziehen, und das Wetter, das sich mehrmals am Tag ändert. Wenn man jedoch die Erde als Ganzes betrachtet, kann man feststellen, dass es einen gleichmäßigen Fluss in der Bewegung der Atmosphäre gibt. Dieser globale Luftstrom wird als atmosphärische Zirkulation bezeichnet.

Die atmosphärische Zirkulation beginnt mit der Sonnenenergie. Aufgrund der runden Oberfläche der Erde ist die Menge des Sonnenlichts, die die Erdoberfläche erreicht, je nach Breitengrad unterschiedlich. Je näher sie am Äquator liegt, desto mehr Sonnenenergie erreicht die Oberfläche. In Äquatornähe steigt also warme Luft auf, wodurch ein leerer Raum entsteht, in den die umgebende kalte Luft strömt. Da sich die aufgestiegene Luftmasse beim Aufsteigen abkühlt, wird sie immer schwerer, was dazu führt, dass sie wieder nach unten sinkt, und die Luft, die nach unten gelangt ist, breitet sich in alle Richtungen aus und bewegt sich in die Gebiete, in denen Luftmangel herrscht. Durch diesen Prozess zirkuliert die Luft. Das Energieungleichgewicht zwischen den verschiedenen Breitengraden führt also schließlich zu einer großräumigen Konvektion.

atmosphärische Zirkulation

Würde sich die Erde nicht um ihre Achse drehen, würde sich der Wind nur von den Polarregionen, in denen ein hoher Luftdruck herrscht, zum Äquator bewegen, wo ein niedriger Luftdruck vorhanden ist. Auf der sich drehenden Erde ändert sich jedoch die Richtung des Windes. In der nördlichen Hemisphäre weht der Wind, der nach Norden bläst, schräg, als ob er in seiner Richtung nach rechts gezwungen wäre. Auf der Erde gibt es drei Hauptzirkulationen zwischen dem Äquator und den Polen, die durch die Erdrotation, die Verteilung der Ozeane und die Landflächen an der Oberfläche beeinflusst werden. Die Winde, die dadurch auf der Oberfläche wehen, sind die Passatwinde, die Westwinde und die polaren Ostwinde.

Die Passatwinde wehen im unteren Teil der Troposphäre zwischen dem Äquator und dem 30. Breitengrad der Erde, und sie wehen auf der Nordhalbkugel von Nordost nach Südwest. Der Name der Passatwinde stammt aus der Zeit, als Schiffe wie die spanischen Galeonen im Zeitalter der Entdeckungen mit diesen Winden Handel trieben. Diese Winde sind sehr nützlich, um von Europa aus zum amerikanischen Kontinent zu segeln. Die Westwinde, die in den mittleren Breitengraden wehen, sind Winde, die von Westen nach Osten wehen, und der Wind neigt dazu, in den Ländern, die sich in der von den Westwinden beeinflussten Zone befinden, von Westen nach Osten zu wehen.

Die atmosphärische Zirkulation schützt Leben, indem sie die Energie verteilt

Wenn die Erde nur Energie absorbieren würde, würde die Gesamttemperatur der Erde natürlich weiter ansteigen, aber das ist nicht der Fall, da die Erde auch Energie abgibt. Die Menge an Strahlungsenergie, die die Erde abgibt, ist nahezu gleichbleibend unabhängig vom Breitengrad. Daher ist in den niedrigen Breitengraden die emittierte Energiemenge geringer als die absorbierte Energiemenge, was zu einem Energieüberschuss führt. In den hohen Breitengraden ist die abgestrahlte Energiemenge höher als die absorbierte Energiemenge, sodass die Energie nicht ausreicht.

Der Unterschied in der Menge des Sonnenlichts, das die einzelnen Regionen erhalten, ist größer, als die meisten Menschen denken würden. Orte mit viel Wärme werden sich weiter aufheizen und schmelzen, und Orte mit weniger Wärme werden weiterhin kälter sein und alles wird gefrieren.

Wie zirkuliert dann die Energie über der Erde? Die Wärme verbreitet sich dank der atmosphärischen Konvektion, die die Luft und den Wind an der Erdoberfläche bewegt. Wenn die Luft die Wärme auf ihrer Reise nicht verteilt, kommt es je nach Region zu einem sehr starken Energieungleichgewicht. Da die Passatwinde, die Westwinde und die polaren Ostwinde ständig wehen und Reibung am Ozean verursachen, erzeugen sie Meeresströmungen an der Oberfläche, die in bestimmte Richtungen fließen. Da die Atmosphäre und das Meerwasser zirkulieren und die überschüssige Wärmeenergie von den niedrigen Breiten in die hohen Breiten transportieren, wo ein Energiemangel herrscht, kann die Erde ein Energiegleichgewicht halten.

Selbst in diesem Moment bewegen sich Luft und Meerwasser fleißig und verteilen die Wärme gleichmäßig über die Erde. Die atmosphärische Zirkulation der Erde trägt zusammen mit der Zirkulation der Ozeane zur Verteilung der Energie auf der Erde bei.

Die Erde braucht Taifune

Neben diesem allgemeinen Wärmezirkulationsprozess gibt es in der Erdatmosphäre auch ein einzigartiges Hilfsmittel, das eine große Menge an Energie auf einmal bewegen kann. Das ist der Taifun. Ein Taifun ist ein tropischer Wirbelsturm, der mit starken Winden und heftigen Regenfällen in hohe Breitengrade zieht, da die warme Luft in den niedrigen Breitengraden eine große Menge an Wasserdampf aus dem Meer aufnimmt. Taifune werden je nach dem Ort, an dem sie auftreten, mit unterschiedlichen Namen bezeichnet. In der westlichen Pazifikregion spricht man von einem Taifun in Nord- und Mittelamerika von einem Hurrikan und im Indischen Ozean von einem Zyklon.

Ein Taifun nimmt bei der Aufnahme von Wasserdampf sehr viel Wärme auf. Wenn er sich in diesem Zustand in hohe Breitengrade bewegt, kann er die verbleibende Wärme in niedrigen Breitengraden sehr schnell und effizient transportieren. Auf diese Weise werden in der die Erde umgebenden Atmosphäre ständig verschiedene Luftströme erzeugt, und auch die Wärme zirkuliert mit der sich bewegenden Luft.

Taifune verursachen fast jedes Jahr mit starken Stürmen große Schäden. Sie sind jedoch ein wesentliches Wetterphänomen, da sie die heiße Luft aus den Tropen aufsaugen und in hohen Breiten zerstreuen, wodurch die richtige Temperatur und der Wärmehaushalt der Erde aufrechterhalten werden. Er spielt auch eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Wasserressourcen, wodurch Probleme der Wasserknappheit beseitigt werden, und auch bei der Lösung des Phänomens der roten Flut im Meer durch Umwälzung und Zirkulation des Meerwassers.

Was wäre, wenn die von der Sonne aufgenommene Wärmeenergie nicht auf der Erde zirkulieren würde? Dann gäbe es auf der Erdoberfläche einen enormen Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht und zwischen verschiedenen Breitengraden. Glücklicherweise verteilt die Erde die Wärmeenergie durch Konvektion in der Atmosphäre und in den Ozeanen. Diese atmosphärische Zirkulation ermöglicht es, die Energie der Erde über einen langen Zeitraum auszugleichen, sodass die Lebewesen auf der Erde leben können wie in der warmen Umarmung einer Mutter.

​Quellenangaben
Hong Jun-eui und 3 andere, Living Science Textbook 1, Humanist, 2011
Kim Byeong-chun und Park Il-hwan, Interessante Geschichte über Wetter und Klimawandel, Gana Publishing Company, 2014