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Innertropische Konvergenzzone (quatoriale Tiefdruckrinne)

Die innertropische Konvergenzzone (ITCZ, engl.: Intertropical Convergence Zone) oder quatoriale Tiefdruckrinne ist die am 훢uator um den ganzen Erdball verlaufende Zone tiefen Drucks, in der die Passatwinde der Nord- und der Sdhalbkugel zusammenstrmen, d.h. konvergieren. Diese nur wenige hundert Kilometer breite, windarme Region wird auch Doldrums oder Kalmenzone genannt. Die ITCZ wird begrenzt durch die Passatwind-Zonen auf den beiden Erdhalbkugeln. Sie ist durch immense Konvektionserscheinungen sowie starke Quellbewlkung gekennzeichnet und treibt die Windsysteme der Erde an. Feucht-heies Wetter bestimmt diese Region, in der auch die tropischen Regenwlder lokalisiert sind. In der ITCZ fallen tglich ergiebige Niederschlge.

Auf dem Satelittenbild rechts ist die starke Bewlkung der ITCZ gut zu erkennen.

 

Innertropischer Konvergenzzone

Gewitter ber Brasilien

 

Rund um den Globus findet so entlang des 훢uators ein Transport gewaltiger Luftmassen statt. In der ITCZ erwrmen sich die Oberflchen von Land und Wasser mehr als sonstwo auf der Erde, da hier die Sonneneinstrahlung am strksten ist. Warme Luft steigt rasch auf und zieht 밡achschub von der Nord- und Sdhalbkugel hinter sich her. So entstehen unter anderem,die Nordost- und Sdostpassatwinde, die auch fr den Monsunregen z.B. in Indien sorgen. Die Passatwinde geraten in der ITCZ gleichsam ins Stocken, da hier ihre horizontale Luftrichtung aufgrund der starken Erwrmung in eine vertikale Strmung bergeht. Das hat einerseits eine Flautenhufigkeit zur Folge. Das Gebiet ist somit eine Kalmenzone, weshalb sie auch als quatorialer Kalmengrtel bezeichnet wird. Das Passieren der quatorialen Tiefdruckrinne war fr die segelnden Seefahrer frherer Zeiten wegen der hufigen Windstille dieses Kalmengrtels oft problematisch. Andererseits fhrt die starke Sonneneinstrahlung am 훢uator zu einer krftigen Konvektion (einer Aufwrtsbewegung der Luftmassen). Das Aufsteigen von feuchtwarmen Luftmassen mit der Bildung von Cumulonimbuswolken fhrt zu hufigen tropischen Gewittern.

In und entlang der ITCZ gibt es daher die hchsten Gewitterwolken auf unserer Erde. Sie erreichen eine Hhe von bis zu 17 Kilometern.

 

 

Ursachen

In der Nhe des 훢uators, wo die Sonne mittags senkrecht im Zenit steht, wird die Luft durch die starke Sonneneinstrahlung erhitzt, worauf diese expandiert. Die erwrmte und expandierende Luft konvektiert, d.h. sie steigt auf und mu dabei Arbeit leisten, weshalb sie mit zunehmender Hhe abkhlt. Mit der Unterschreitung der Taupunkttemperatur bilden sich wegen der dabei sinkenden Wasserdampfkapazitt der Luft, im Verbund mit der in ihr enthaltenen meist hohen Luftfeuchtigkeit, hochreichende und massive Wolkenformationen, vornehmlich Cumulonimbuswolken: Es regnet krftig. Tropisches, feucht-heies Wetter ist die Folge, weshalb in dieser Region auch die tropischen Regenwlder beheimatet sind.

Bei der Kondensation wird in der Hhe die Wrme wieder frei, welche die Luft bei der Verdunstung am Boden als 꼕atente Wrme aufgenommen hat. Die Konvektion ist entsprechend stark und reicht sehr hoch. Daher liegt die Tropopause in der ITCZ  bei ca. 10 - 16 km und damit hher als in unseren Breiten.

Infolge des Ausdehnens und Aufsteigens der Luft sinken am 훢uator sowohl die Luftdichte als auch der Luftdruck am Boden stark ab. Es bildet sich also am Boden eine den gesamten Globus umspannende Zone stabiler Tiefdruckgebiete sehr groen Ausmaes, die quatoriale Tiefdruckrinne oder ITCZ.

Dieser Kreislauf bildet die Hadley-Zirkulation.

 

 

Schema der ITCZ

globale Zirkulation

Auswirkungen auf Wetter und Klima

In der Hhe bildet sich durch die permanent aufsteigende Luft ein hherer Druck. Da sich Luftdruckunterschiede durch Massenstrme ausgleichen und in der Tiefdruckrinne am Boden kein Vakuum entstehen kann, fliet am Boden horizontal von Norden und Sden Luft nach: Das ist die Konvergenz der Luftstrme, welche der Zone ihren Namen gibt. In der Hhe bewirkt der herrschende hhere Druck ein seitliches Abflieen der Luft nach Norden und Sden.

Auf ihrem Weg nach Norden khlt sich die Luft ab, wird dichter und daher schwerer und sinkt zum Boden. Damit bildet sich hier wieder ein Bereich tieferen Drucks. Dort, wo die absinkende Luft in Bodennhe kommt, bildet sich ein Hochdruckgebiet.

quatoriale Tiefdruckrinne

Die Luft strmt vom Hochdruckgebiet weg in Richtung des tieferen Drucks, nmlich zur ITCZ. Die ganzjhrig gleichm癌ig wehenden Passate entstehen. Dieser Massenstrom, der Wind, ist in Richtung und Strke relativ konstant. Er wird durch die Corioliskraft, eine Scheinkraft, auf der Nordhalbkugel in Bewegungsrichtung des Windes nach rechts und auf der Sdhalbkugel in Bewegungsrichtung nach links abgelenkt, weshalb die resultierenden Winde, die Passate, eine Ostkomponente besitzen.

Die ITCZ ist von subtropischen Hochdruckgrteln umgeben, die dadurch entstehen, da die polwrts strmenden Luftmassen zum Absinken gezwungen werden, weil sie dort unter der tiefer gelegenen Tropopause keinen Platz mehr finden. Die absinkende Luft ist schon relativ trocken, nachdem sie durch den Regen viel Feuchtigkeit verloren hat. Infolge des Absinkens erwrmt sich die Luft. Die sich erwrmende Luft kann relativ viel Wasser aufnehmen, ohne da Wolken entstehen knnen. Im Bereich der absinkenden Luftmassen bilden sich folglich die Wstenregionen der Erde.
Dieses Geschehen ist im Kapitel Hadley-Zelle nher beschrieben.

Wanderung der ITCZ

Tropischer Regen auf Wanderschaft  

Die Sonne wandert im Jahreslauf zwischen dem nrdlichen und dem sdlichen Wendekreis bei 23,5 hin und her. Da die innertropische Konvergenzzone von der Sonneneinstrahlung abhngt, folgt sie tendenziell dem Zenitstand der Sonne und verlagert sie sich mit den Jahreszeiten, aber nur bis ca. 10 nrdlicher bzw. sdlicher Breite. Dies geschieht mit einer Verzgerung von etwa einem Monat. Im Nord-Sommer liegt sie nrdlich des 훢uators, im Sd-Sommer sdlich des 훢uators. Wenn die ITCZ sich nach dem 21. Mrz nach Norden sowie nach dem 23. September vom 훢uator nach Sden verlagert, entsteht am 훢uator eine sekundre ITCZ.

Die jahreszeitlichen Lagenderungen bewegen sich in der Gr秤enordnung von 10 - 15 Breite, sie erreichen aber im Bereich Asiens ber dem indischen Ozean rund 50 Breite (Monsun). Daraus ist zu folgern, da der interhemisphrische Energie- und Massenhaushalt durch die Prozesse in diesem Bereich entscheidend bestimmt wird.

Auerdem wird die Lage der ITCZ stark von der unterschiedlichen Erwrmung von Land- und Meeresflchen beeinflut. Die ungleiche Verteilung der Landflchen bewirkt, da die mittlere Lage der ITCZ sich im Normalfall bei ungefhr 5 nrdl. Breite befindet. ber dem Pazifik und dem Atlantik verschiebt sie sich im Jahresverlauf nur um wenige Grade, ber Sdamerika aber wegen der sdlich gelegenen gr秤eren Landmasse vor allem im Sdsommer deutlich mehr. Infolge des dreiseitigen Landeinschlusses des Indischen Ozeans ist die Verschiebung ber dem sich daraus ergebenden asiatisch-afrikanischen Monsungebiet besonders ausgeprgt. Hier wird der Wendekreis wegen der Wirkung des Himalaya nach Norden teilweise sogar knapp berschritten.

Im Bereich der Hochdruckgebiete, von denen die Passate ausgehen, herrscht heies, trockenes Wetter. Entlang der ITCZ regnet es tglich. Um den 훢uator herum gibt es nahezu keine Trockenzeit. Bei 10 Nord und Sd gibt es jeweils eine Regenzeit. Den Regen, der dem Sonnenhchststand (Zenit) folgt, nennt man Zenitalregen. Der Verlauf der ITC und seine jahreszeitliche 훞derung beeinflut somit auch die Klimazonierung. Ohne den Einflu der Landmassen wrde die Zonierung der Klimazonen deutlich strker einem globalen Grtelmuster hneln. Auch die mittlere Lage der ITC wird fr Januar und Juli durch die maximalen ITC-Hufigkeiten nachgezeichnet.

Auerdem haben auch die periodisch wiederkehrenden Phnomene wie El Nio Einflu auf die Lage der ITCZ und damit auch auf die Lage der anschlieenden Zirkulationszellen.

Auf diese Weise ist die ITCZ mit den anderen globalen Windsystemen verzahnt und eine 훞derung oder gar andauernde Verschiebung ihrer Lage knnte folglich auf lange Sicht erhebliche Auswirkungen haben. Tatschlich wurde anhand von Bodenproben nachgewiesen, da die innertropischen Konvergenzzone bereits seit geraumer Zeit auf Wanderschaft ist und das sogar in der Pazifikgegend, wo die Konvergenzzone bislang als besonders starr und unverrckbar galt. Nach diesen Untersuchungen bewegt sich die ITCZ schon seit mehr als 300 Jahren jedes Jahr um knapp 1,4 km Richtung Norden. Die innertropische Konvergenzzone ist zurzeit vermutlich von einer frheren Sdverlagerung wieder auf dem Rckweg. Diese Sdverlagerung hat whrend der 뱆leinen Eiszeit stattgefunden, die zwischen 1400 und 1850 das Klima der Nordhalbkugel deutlich abkhlte. Ein Zusammenhang mit dem derzeit feststellbaren Klimawandel besteht jedenfalls insoweit, als diese Rckverlagerung offensichtlich unabhngig von der heute diskutierten CO2-Problematik begonnen hat.

 

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Diese Seite wurde zuletzt aktualisiert am: 19.04.2021