Mit Sturmtief POLY, der aktuellen Hitze und den möglichen kräftigen Gewittern am morgigen Sonntag hat das Wetter derzeit viel Spannendes zu bieten. Und es ergibt sich die Gelegenheit einer grundlegenden Frage nachzugehen: Woher kommt all' die Energie? Was treibt unser Wetter an?

Die Antwort lautet: Die Sonne und deren unterschiedliche Einstrahlung auf der Erde!

Die Sonne sendet enorme Mengen an Strahlung aus, die zum Teil auch zu uns auf die Erde gelangt. Diese kurzwellige Strahlung trifft am Tage auf die Erde und ihre Atmosphäre. Eine gewisse Menge davon wird von Teilchen in der Atmosphäre, von den Wolken oder von der Erdoberfläche reflektiert und wieder zurück ins Weltall geschickt. Der restliche Anteil der Sonnenstrahlung wird von der Atmosphäre, den Wolken und der Erdoberfläche absorbiert, also aufgenommen und in Form von Wärme gespeichert. Dadurch erwärmen sich Atmosphäre und Erdoberfläche tagsüber. In der Nacht kehren sich diese Verhältnisse um. Atmosphäre und Erdoberfläche strahlen die Wärme, die sie tagsüber gespeichert haben, in Form langwelliger Wärmestrahlung wieder aus. Diese Energie wird einerseits ins Weltall abgegeben, andererseits aber auch von Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert. Insbesondere Wolken wirken wie eine Decke und reduzieren die nächtliche Ausstrahlung. Es wird also nicht die gesamte Energie, die tagsüber eingestrahlt wurde, nachts wieder abgegeben ? dieser Effekt ist auch als natürlicher Treibhauseffekt bekannt. Der natürliche Treibhauseffekt macht die Erde erst bewohnbar - ganz im Gegensatz zum anthropogenen, menschengemachten Treibhauseffekt. Durch menschliche Aktivitäten entsteht ein "Zuviel" an Treibhausgasen (allem voran Kohlendioxid, aber auch Lachgas und Methan), dadurch wird mehr Energie im System gehalten und es kommt zu einer stetigen Erwärmung der Atmosphäre - der Klimaerwärmung. Zurück zum Wettermotor: Auf der Erde herrschen in Bezug auf die solare Einstrahlung keine ausgeglichenen Bedingungen. Die Rotationsachse der Erde ist geneigt und die Erde umrundet die Sonne einmal innerhalb eines Jahres. Die eingestrahlte Sonnenenergie ist daher abhängig vom Ort auf der Erde und der Position auf der Umlaufbahn um die Sonne. Diese Unterschiede in der solaren Einstrahlung nehmen wir als Jahreszeiten wahr. Übers Jahr gemittelt ergeben sich Unterschiede in der Energiebilanz, wenn man die eingestrahlte und ausgestrahlte Energiemenge entlang eines Längengrades vergleicht. Am Äquator herrscht ein Energieüberschuss, es wird also mehr Energie eingestrahlt als wieder abgegeben. An den Polen wird dagegen ein Energiedefizit registriert, da hier während der Polarnacht die Einstrahlung stark reduziert ist bzw. es für einen bestimmten Zeitraum keine Sonneneinstrahlung gibt. Die Ausstrahlung überwiegt also die Einstrahlung.

Die Atmosphäre ist wie eigentlich jedes System bestrebt, diese Unterschiede auszugleichen. Daher kommt es zu Ausgleichsbewegungen zwischen Äquator und Polen in Form von Luft- und Meeresströmungen. Die Luftströmungen, die den Wärmeausgleich schaffen, finden sowohl horizontal als auch vertikal statt und führen zur Entstehung von bestimmten Zirkulationsmustern. In unseren Breiten gehören dazu auch Hoch- und Tiefdruckgebiete, die Wärme nach Norden und Kälte nach Süden schaufeln und so den Energieausgleich zwischen Nordpol und Äquator aufrechterhalten. Antrieb für das Wetter sind also die unterschiedlichen Einstrahlungsverhältnisse auf der Erde und somit letztlich die Sonne. Ein wichtiger Bestandteil zum Ausgleich dieser Unterschiede sind Hochs und Tiefs, die dabei unser Wetter ?produzieren?.

Dipl.-Met. Sabine Krüger

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 08.07.2023

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