Atmosphäre und Ozean im Vergleich (2)

Im ersten Teil dieser Reihe haben wir uns durch die Vertikalstruktur von Ozean und Atmosphäre gearbeitet und einen ersten Blick auf ihre Grenze geworfen. Nun wollen wir den Fokus in diesem Teil etwas konkreter auf den Wind und seine Auswirkungen an der Meeresoberfläche legen.

Die allgemeine atmosphärische Zirkulation

In den Tropen herrscht ein Überschuss an Sonnenwärme, die Pole gucken dagegen sprichwörtlich in die Röhre. Die Natur mag aber keine zu starken Unterschiede und ist daher stets bemüht, den Polen Wärme zukommen zulassen und die Äquatorregion zu kühlen. Dafür hat sie zwei wichtige Spediteure, den Ozean und die Atmosphäre. In der Atmosphäre gibt es auf der Nord- und Südhalbkugel jeweils drei gedachte Zellen, in denen die Luft zirkuliert.

Direkt nördlich beziehungsweise südlich des Äquators befindet sich die Hadley-Zelle, in den gemäßigten Breiten - also bei uns - ist es die Ferrel-Zelle und den Abschluss bildet die Polare Zelle. Am Äquator zum Beispiel steigt warme Luft auf, kann nicht beliebig weit hinauf und weicht polwärts aus. Dabei kühlt sie ab, sinkt irgendwann wieder und strömt in der Nähe des Erdbodens zurück zum Äquator. Der Wärmetransport in den einzelnen Zellen findet durch kleinere Hoch- und Tiefdruckgebiete statt, die die warmen Luftmassen polwärts und die kalten äquatorwärts aneinander weiterreichen. In dem Bereich jeder Zelle hat der Wind eine bevorzugte Richtung. Diese hängt davon ab, in welche Richtung die Luft am Boden strömt. Bewegt sie sich zum Äquator, wehen die Winde in westliche Richtungen, will die Luft zu den Polen strömen, bläst der Wind entsprechend vornehmlich in östliche Richtungen. Der Grund dafür ist die sogenannte Corioliskraft, die (großskalige) Bewegungen auf der Nordhalbkugel nach rechts ablenkt, auf der Südhalbkugel nach links (weitere Erklärungen dazu sind im DWD Lexikon zu finden). Um den Äquator sind die Nordost- und Südost-Passate zu finden, die jeweils in Richtung des Äquators wehen. In der Ferrel-Zelle sind Westwinde dominant und an den Erdkappen weht der Wind wieder aus Osten.

Die Ozeanzirkulation des Oberflächenwassers

So weit, so gut, aber was hat das mit dem Ozean zu tun? Betrachten wir zur Veranschaulichung erst einmal nur die Nordhalbkugel. Man kann sich vorstellen, dass in der Nähe des Äquators der Wind nach Westen und bei etwa 40 Grad Nord nach Osten weht. Durch den beständigen Wind wird auch das Oberflächenwasser transportiert. Es folgt aber nicht einfach der Windrichtung, sondern das Wasser wird durch die oben bereits genannte Corioliskraft nach rechts abgelenkt. Da die beiden großen Windsysteme in entgegengesetzte Richtungen wehen, wird das Wasser durch den Wind am Äquator in nördliche Richtungen gebracht und durch die Westwinde in südliche Richtungen, sodass sich zwischen den beiden Windbändern ein "Wasserberg" sammelt. Mehr Wasser an einer Stelle bedeutet auch erhöhten Druck. Das ist wieder ein Ungleichgewicht, was ausgeglichen werden will und das Wasser möchte zurück nach außen strömen. Aber auch bei diesem Vorhaben macht die Corioliskraft einen Strich durch die Rechnung und bringt das Wasser wieder nach rechts von seiner Bahn ab.

Wem jetzt bei den vielen Richtungswechseln nicht schwindelig geworden ist, dem ist vielleicht aufgefallen, dass das Wasser sich jetzt im Uhrzeigersinn und damit letztendlich doch wieder in die gleiche Richtung wie der Wind bewegt. Um diese Gedankengänge auf die Südhalbkugel zu übertragen, muss man im Kopf behalten, dass die Corioliskraft dort Bewegungen nach links ablenkt, was aber durch die gespiegelten Windrichtungen letztendlich zu einem analogen Ergebnis mit umgekehrter Strömungsrichtung führt. Und damit haben wir auch im Ozean Zellen gefunden, die dort als Wirbel bezeichnet werden.

Da für einen Wirbel zwei entgegengesetzt wehende Windsysteme nötig sind, gibt es aber nur zwei dieser Wirbel. Den großen Subtropenwirbel und den - durch die Landmassenverteilung bedingt - etwas kleineren Subpolaren Wirbel, der sich andersherum dreht. Wobei die Bezeichnung "klein" relativ ist, wenn man bedenkt, dass diese Wirbel sich fast über die gesamte Breite eines Ozeanbeckens erstrecken. In den Wirbeln wird mit dem Wasser ebenfalls Wärme transportiert wodurch die Natur versucht den ewigen Temperaturkontrast auszugleichen.

Ausblick auf Teil 3

Im dritten und letzten Teilwerden wir uns morgen die Auswirkungen der Wirbel etwas genauer ansehen und noch einen Blick darauf werfen, was der Wind in manchen Küstenregionen mit dem Ozean macht.

Der Sommer 2024 gestaltet sich bisher sehr abwechslungsreich mit vielen spannenden, aber leider auch schadensträchtigen Unwetterlagen. Auch Tornados konnten schon einige registriert werden. Bisher wurden bereits 19 Fälle gesichert bestätigt. Es gibt aber noch zahlreiche Verdachtsfälle, die zu einem späteren Zeitpunkt noch genauer unter die Lupe genommen werden.

Christina Kagel und Dipl.-Met. Marcus Beyer