Wind

 

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Hier erfahren Sie etwas ber

Wind

Einen kurzen berblick zur Luftbewegung und zur Entstehung des Windes gibt es im Kapitel Luftbewegung.

Luftbewegungen gibt es in der Atmosphre in horizontaler und vertikaler Richtung. Horizontale Luftstrmungen sind uns als Wind gelufig. Aber es gibt in auch Luftbewegungen in vertikaler Richtung. Diese Vertikalwinde sind fr bestimmte atmosphrische Prozesse, wie beispielsweise Wolkenbildung und -auflsung, Niederschlag und Gewitterbildung, von grundlegender Bedeutung und sie haben sogar Auswirkungen auf die horizontale Strmung der Luft. Sie bertragen Wrme und Wasserdampf von der Erdoberflche in die hheren Schichten der Atmosphre. Und nicht zuletzt erlauben sie uns in Form von Thermik die Ausbung des Segelflugs. Als Wind wird in der Meteorologie daher allgemein eine gerichtete Luftbewegung in der Atmosphre bezeichnet. Wind ist also ein Massenstrom der in Bewegung gesetzten Luftmolekle (Luftteilchen). Es ist ein physikalischer Vorgang.

Grundstzlich unterschiedet man zwischen einer

  • horizontalen und einer
  • vertikalen Bewegung der Luftmassen.

Einheitliche Luftbewegungen in kontinentalem Mastab werden dabei als Luftstrmungen bezeichnet. Sie verlaufen innerhalb der Atmosphre aufgrund des Verhltnisses ihrer horizontalen Erstreckung zur Hhe der Atmosphre und infolge der Entstehungsursachen berwiegend horizontal. Die vertikalen Luftbewegungen (Aufwrtsstrmungen und Abwrtsstrmungen) sind, sieht man von lokalen Ausnahmen ab, um Dimensionen kleiner, fr die Wettergestaltung aber ebenfalls von groer Bedeutung. In Gang gesetzt werden die horizontalen Strmungen durch thermisch bedingte Unterschiede im  Luftdruckfeld.

Nheres zu vertikalen Luftbewegungen steht im Kapitel Adiabasie.

Hier soll auf den Wind als horizontale Luftstrmung eingegangen werden.

Wind bezeichnet also die Bewegung der Luftteilchen in der Atmosphre und ist durch eine bestimmte Geschwindigkeit und eine bestimmte Richtung gekennzeichnet. Wind ist somit ein Vektor, der durch Richtung (Windrichtung in Grad) und Betrag (Windstrke, meist in m/s) beschrieben wird. Wenn man gr秤ere Volumen von bewegter Luft beschreiben mchte, spricht man von Luftmassen.
Die Windrichtung gibt an, woher der Wind weht. Dementsprechend gibt es weitere Windbenennungen:

  • Westwind zum Beispiel kommt also von Westen und weht nach Osten.
  • Bergwind kommt vom Berg und weht ins Tal,
  • Talwind vom Tal zum Berg.
  • Seewind kommt von der See und blst ins Land,
  • Landwind kommt von Land und weht zur See.

Um den Wind vollstndig bestimmen zu knnen, mu auer seiner Richtung auch seine Geschwindigkeit, z.B. in m/s, bekannt sein. Dies wird durch Windmessungen erreicht.
Nheres dazu steht im Kapitel Windmessung. Der Wind gehrt also zu der Klasse von physikalischen Gr秤en, die man als Vektoren bezeichnet. Ein Vektor wird gewhnlich als Pfeil mit der gegebenen Richtung dargestellt, dessen Lnge proportional zur Gr秤e des Vektors ist. Hierauf wird unten im Abschnitt Windvektor weiter eingegangen.

Der Wind ndert sich mit der Hhe ber dem Erdboden. Daher mssen Windmessungen sowohl nahe der Erdoberflche als auch in hheren Schichten der Atmosphre vorgenommen werden. In den tieferen Schichten wird der Wind hauptschlich durch die Bodenreibung beeinflut. In Hhen ber 500 - 1.500 m kann die Luftstrmung jedoch als reibungslos, d.h. laminar angesehen werden. ber dieser Hhe wird die Windnderung mit der Hohe vor allem von der horizontalen Verteilung der kalten und warmen Luftmassen hervorgerufen.

Die grorumige, zeitlich gemittelte Luftbewegung wird in der Meteorologie als Advektion bezeichnet.

Das Verstndnis der Luftstrmungen in der Atmosphre ist eine der Hauptaufgaben der Meteorologie.

Auf Planet Schule gibt es dazu den interessanten Lehrfilm: Ganz schn windig
(http://www.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=6559).

 

Zu den horizontalen Luftbewegungen gehrt zunchst der eher kleinrumige Wind mit seinen besonderen Erscheinungsformen, wie Land- und Seewind, Berg- und Talwind, Fallwind, aber auch grorumige Winde wie die Passate und Monsune sowie die allgemeine Zirkulation der Atmosphre. Letztere kann man sich schematisch im Grunde so vorstellen, da die erwrmte Luft in der heien Zone am 훢uator aufsteigt und in der Hhe nach Norden und Sden hin abfliet (훢uatorialstrom). Infolge der Erddrehung wird dieser Luftstrom mehr und mehr in stliche Richtung abgelenkt (Corioliskraft) und "staut" sich, da der Erdumfang polwrts abnimmt, schlielich an den Robreiten. Hier ist deshalb der Luftdruck hher als weiter nordlich bzw. sdlich. Die Luft sinkt teils (abgekhlt) herab und wendet sich als Passat wieder dem 훢uator zu, teils strmt sie in der Hhe unter allmhlichem Absinken den Polen zu, von wo sie als Polarstrom zu den Tropen zurckkehrt. Diese stark vereinfachte und nur grob schematische Darstellung der atmosphrischen Zirkulation wird aber durch die ungleiche Verteilung von Land und Wasser sowie durch die ungleiche Erwrmung der Erdoberflche in vielfacher Hinsicht gestrt. Das durch Erwrmung erfolgende Aufsteigen der Luft darf man sich aber nicht so vorstellen, da sich dabei ganze Luftschichten heben, vielmehr erfolgt das Aufsteigen in einem fortwhrenden Spiel gr秤erer und kleinerer sich drehender Luftsulen oder Luftwirbel mit darin aufsteigender wrmerer und absinkender klterer Luft.

Eingehend wird dies im Abschnitt Zirkulation beschrieben.

Luftmassenzirkulation

unterschiedliche Erwrmung

Ursachen des Windes

Da Luft stets in Bewegung ist, da es also den Wind gibt, ist fr uns selbstverstndlich, da wir es fast tglich am eigenen Leib erleben. Fragt man jedoch, warum es Wind gibt, werden viele mit der Antwort wohl einige Schwierigkeiten haben, da sie sich diese Frage bislang noch nicht gestellt haben.

Die Ursache fr die Entstehung des Windes liegt in der Einstrahlung der Sonne auf die Erde. Die von der Sonne kommende kurzwellige Strahlung ergibt den Energie-Input in die Atmosphre dar. Ein Teil dieser Strahlung durchdringt die Atmosphre. Die so einfallende Energie wird an der Erdoberflche in verschiedener Weise umgesetzt: Ein Teil wird von der Oberflche als kurzwellige Strahlung reflektiert, ein anderer Teil wird vom Boden als langwellige Strahlung abgegeben, weitere Teile dienen der Erwrmung des Bodens, der Verdunstung von Wasser und der Erwrmung der ber dem Boden liegenden Luft.

Der Energiehaushalt der Atmosphre wird im Kapitel Strahlungshaushalt im Detail errtert.

Die Erwrmung erfolgt aber nicht gleichm癌ig ber die gesamte Erdkugel hinweg. Ganz im Gegenteil: So treffen die Sonnenstrahlen am 훢uator senkrecht auf die Erde, an den Polen aber streifen sie die Erdoberflche nur noch. Wegen der Drehung der Erde, der unterschiedlichen Sonnenhhe zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen Breiten, der unterschiedlichen Oberflchenbeschaffenheit (Land-Wasser-Verteilung, unterschiedliche Vegetation, unterschiedliche Bden, Ozeane usw.) und der unterschiedlichen Durchlssigkeit der Atmosphre fr die solare Strahlung, z.B. durch Wolken, ergibt sich eine rumlich und zeitlich sehr unterschiedliche Verteilung der einfallenden Sonnenenergie. Die Atmosphre der Erde wird daher rtlich und zeitlich recht unterschiedlich beheizt wird, weshalb es darin "brodelt" wie in einem gigantischen Wasserkessel. Die Lufthlle unseres Planeten Erde ist deshalb keineswegs ein friedlich um die Erde herum angeordnetes Gasgemisch. Das "Brodeln" uert sich dann in einer Vielzahl von Wirbeln, Wellen und Konvektionszellen unterschiedlichster Gr秤e.

Am 훢uator heizt sich die Luft infolge der Sonneneinstrahlung stark auf, wird leichter und steigt nach oben. An den Polen ist die Luft wegen der geringeren Sonneneinstrahlung deutlich klter, deshalb schwerer und konzentriert sich somit in Bodennhe. Als Folge bildet sich ein Druckunterschied (Hochdruck- und Tiefdruckgebiete). Da in der Natur stets ein Gleichgewicht angestrebt wird, findet ein stetiger Ausgleich dieser Druckdifferenz statt. So strmt die Luft mit dem hheren Druck immer in Richtung des tieferen Druckes. Die warme Luft in den hheren Schichten am 훢uator bewegt sich also in Richtung der Pole und die kltere Luft in den niedrigeren Schichten an den Polen bewegt sich in Richtung des 훢uators. Es entsteht ein Kreislauf, in dem die Luft in stndiger Bewegung ist.

Wird neben dem vertikalen auch der horizontale Temperaturgradient betrachtet, lassen sich Luftmassen auch bezglich ihrer Fhigkeit zu horizontaler Strmung und Zirkulationen beurteilen. Verlaufen die Isothermen (Flchen gleicher Temperatur) und die Isobaren (Flchen gleichen Luftdruckes) in einer Luftmasse parallel zueinander, liegt eine barotrope Schichtung vor, die keine horizontal gerichteten Krfte aufweist. Sind die Isobaren und Isothermen aber gegeneinander geneigt, handelt es sich um einebarokline Schichtung. In baroklin geschichteten Luftmassen fhrt das Auftreten von seitlich gerichteten Krften zur Entstehung von horizontalen Strmungen: Es entsteht Wind. Barokline Schichtungen treten typischerweise im Bereich von Fronten zwischen Luftmassen unterschiedlicher Temperatur auf. Diese sind auch bei der Entstehung von Zyklon-Antizyklon-Systemen (Zyklogenese) im Bereich der Westwinddriftzone von entscheidender Bedeutung (atmosphrische Zirkulation).

Hauptursache fr den Wind sind also Unterschiede im Luftdruck zwischen verschiedenen Luftmassen. Dabei flieen Luftteilchen aus dem Gebiet mit einem hheren Luftdruck (Hochdruckgebiet) solange in das Gebiet mit dem niedrigeren Luftdruck (Tiefdruckgebiet), bis der Luftdruckunterschied ausgeglichen ist. Bei Wind handelt es sich daher um einen Massenstrom, welcher nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik zur Gleichverteilung der Teilchen im Raum und damit zur maximale Entropie fhrt. Die zugehrige Kraft bezeichnet man als Druckgradientkraft. Je gr秤er der Unterschied zwischen den Luftdrcken ist, um so heftiger strmt die Luft in das Gebiet mit dem niedrigeren Luftdruck und um so strker ist der daraus resultierende Wind.

Wind ist daher nichts anderes als bewegte Luft.

Die atmosphrischen Bewegungssysteme lassen sich dabei z.B. nach ihrer Gr秤e (Skalenbetrachtung), aber auch nach der Physik ihrer Entstehung ordnen. Diese Bewegungssysteme sind teilweise mit intensiven Wettererscheinungen wie starken Winden und groen Niederschlgen verbunden.
Weitere Gr秤enskalen sind im Kapitel Meteorologische Grundelemente aufgefhrt.

Obwohl die Natur, wie schon erwhnt, stets ein Gleichgewicht anstrebt, wird dieses Gleichgewicht in Bezug auf den Wind dauerhaft jedoch niemals erreicht werden knnen. Das folgt zwangslufig aus der Ursache des Ungleichgewichtes, nmlich der ungleichm癌igen Sonneneinstrahlung auf unsere Erde, nicht ausgeglichen werden kann. Der Ausgleich von Luftdruckdifferenzen in der Atmosphre ist also ein stndiger und dauerhafter Proze, der niemals enden wird.

Weitere Einzelheiten zu den Ursachen des Windes stehen im Kapitel Luftbewegung und in den Abschnitten Thermodynamik und Zirkulation.

Eine grobe, in der Meteorologie aber gebruchliche Skaleneinteilung orientiert sich an der horizontalen Ausdehnung der Systeme (Raumskala):

  • Makro-Skala (globale Skala) mit Gr秤en ber 2.000 km, z.B. lange Wellen, groe Mittelbreitentiefs (Zyklonen), ausgedehnte Hochs (Antizyklonen)
  • Meso-Skala mit Gr秤en von 2.000 km bis 2 km, z.B. kleinere Zyklonen, Zwischenhochs, Fronten, tropische Zyklonen, Gewitter;
  • Mikro-Skala mit Gr秤en  unter 2 km, z.B. Tornados, Cumulus-Wolken, Mikroturbulenz.

Gebruchlich ist auch die Zeitskala, d.h. die Einteilung nach

  • der Zeit, die ein System bentigt, um ber einen Beobachter hinweg zu ziehen, oder
  • der Lebenszeit eines Systems.

 

Wind und Druckfeld

Bodenwetterkarte mit Wind

Der Wind ist, wie eben schon ausgefhrt, die Luftbewegung, die aus dem Ungleichgewicht zweier Luftmassen von unterschiedlichem Druck und Temperatur entsteht. Die Druckkraft steuert dabei die Luftstrmungen vom hohen Druck zum tiefen Druck. Weil sich die Erde dreht, sind die Luftbewegungen einer Schein- oder Trgheitskraft unterworfen, der Corioliskraft. Den von ihr verursachten Effekt auf den Wind kann man sich so vorstellen: Am 훢uator ist der Umfang der Erde mit mehr als 40.000 km am gr秤ten, was einer Rotationsgeschwindigkeit von mehr als 1.600 km/h entspricht. Weiter im Norden oder Sden wird der Erdumfang geringer und dementsprechend auch die Geschwindigkeit der Erddrehung. Ein Luftteilchen, das sich z.B. auf der Nordhemisphre von Sden nach Norden bewegt, bringt also mehr kinetische Energie (Bewegungsenergie) mit und weist somit gegenber den Luftteilchen, die im Norden zu finden sind, eine hhere Geschwindigkeit. Diese zustzliche Energie sorgt dafr, dass das Teilchen fr einen Beobachter auf der Erde nach rechts abgelenkt wird. Nheres dazu ist im Kapitel "Corioliskraft" dargestellt.

Diese Scheinkraft sorgt letztlich dafr, da die Luft aus einem Hochdruckgebiet nicht direkt in ein Tiefdruckgebiet strmt. Auf der Nordhalbkugel strmt die Luft aus dem Hoch vielmehr im Uhrzeigersinn nach auen, wird also nach rechts abgelenkt. Auch in ein Tiefdruckgebiet strmt die Luft nicht direkt zum Zentrum, sondern wird ebenfalls seitwrts nach rechts abgelenkt und sorgt somit fr eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn.

Der Wind weht stets annhernd isobarenparallel. Dadurch ist die ungefhre Windrichtung aus der Isobaren- bzw. Bodenwetterkarte abzulesen.

Die Windgeschwindigkeit ist abhngig von den Abstnden der Isobaren. Liegen die Isobaren sehr eng beieinander, kann Sturm oder sogar Orkan auftreten. Von einer Konvergenz spricht man, wenn die Linien eng aufeinander zu laufen. Liegen die Isobaren weit auseinander, was bei Hochdruckwetterlagen hufig vorkommt, bleibt es schwachwindig oder gar windstill. Hier spricht man von einer Divergenz.

Aus der Bodenwetterkarte kann somit nicht nur die Verteilung der Druckgebiete, sondern den Isobaren folgend auch die Strmungsrichtung des Windes am Boden entnommen werden sowie, in Abhngigkeit von der Isobarendrngung, die Windstrke. Denn, je enger die Isobaren beieinander liegen, desto gr秤er ist die Windgeschwindigkeit. Das zeigt die Abbildung unten rechts in der grnen Markierung.

Alles Wissenswerte ber die Entstehung des Windes steht in der Prsentation: Der thermische Wind.

Die folgende Tabelle gibt einen ungefhren Aufschlu ber die Windgeschwindigkeiten in Abhngigkeit des Abstandes der Isobaren:

Abstand der 5 hPa-Isobaren

Windstrke

600 km

leichte Brise - Beaufortscala 2 (Bft)

500 km

m癌ige Brise (Bft 4)

400 km

frische Brise (Bft 5)

300 km

starker Wind (Bft 6)

200 km

steifer Wind (Bft 7)

100 km

Sturm (Bft 9)

Isobaren im Tiefdruckgebiet

 

 

Barisches Windgesetz

Grorumigen Luftbewegungen unterliegen, wie oben ausgefhrt, wegen der einwirkenden Corioliskraft stets einer Abweichung nach rechts (auf der Nordhalbkugel). Und mit diesem Wissen kann man nun das barische Windgesetz anwenden. Das barische Windgesetz besagt, da die ausgedehnten Winde, die von den Hochdruck- in die Tiefdruckgebiete wehen, auf der Nordhalbkugel der Erde nach rechts und auf der Sdhalbkugel nach links abgelenkt werden. Ursache dafr ist die Corioliskraft. Sie bewirkt, da jede sich bewegende Masse auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt wird. Die in ein Tiefdruckgebiet strmenden Luftmassen rotieren somit links herum, die aus einem Hochdruckgebiet strmenden Luftmassen rechts herum. Auf der Sdhalbkugel ist es genau umgekehrt.

Die grorumigen Winde wehen oberhalb der Peplosphre, d.h. ohne den Einflu der Bodenreibung, als sog. geostrophischer Winde letztlich fast parallel zu den Isobaren bzw. Isohypsen, weil Druckgradientkraft und Corioliskraft im unbeschleunigten Zustand gleich gro sind. Das hat zur Folge, da auf der Nordhalbkugel der tiefe Luftdruck immer links zur Strmungsrichtung des Windes liegt. Macht die Isolinie (Isohypse) also einen Bogen nach links, ist der Wind zyklonal (tiefdruckbeeinflut), verluft der Bogen nach rechts, so ist die Luftstrmung antizyklonal und damit hochdruckbeeinflut. Der Abstand der Isohypsen (Hhengeflle) gibt, wie die Drngung der Isobaren in der Bodenwetterkarte, Auskunft ber die Windgeschwindigkeit.

Das Barische Windgesetz l癌t sich - fr den Hausgebrauch - in die einfache Regel fassen:

  • 껷ahe der Erdoberflche hat ein Beobachter, der dem Wind den Rcken zukehrt, auf der Nordhalbkugel rechts und etwas hinter sich den hohen, links und etwas vor sich den tiefen Druck.

Aber Vorsicht: Lokale Winde oder orographische Hindernisse knnen diese Regel auer Kraft setzen!
Somit gilt die Regel nur fr Bereiche, wo der Wind oberflchennah nicht stark abgelenkt wird, wie z.B. ber dem offenen Meer oder allgemein dort, wo der Wind nur wenig Bodenreibung oder Ablenkung durch Hindernisse erfhrt.

Damit und einigen Zusatzkenntnissen aus der synoptischen Meteorologie (Zyklonenmodell) lassen sich erste eigene meteorologische Schlsse ziehen. Durch Beobachtung der Wolkenformationen, der Lufttemperatur am Boden, des Luftdrucks sowie der Windgeschwindigkeit kann recht gut die Growetterlage abgeschtzt werden. Steht beispielsweise ein Beobachter mit dem Wind im Rcken und beobachtet fallenden Luftdruck bei vergleichsweise milden Temperaturen und zunehmender Windgeschwindigkeit, so kann er davon ausgehen, da er sich im Warmsektor einer Zyklone befindet. Beobachtet er darber hinaus hinter sich aufziehende Cumulusbewlkung, darf er in Krze das Eintreffen einer Kaltfront erwarten. Nimmt er dagegen aufklarenden Himmel, niedrige Temperaturen und steigenden Luftdruck wahr, ist die Kaltfront bereits durchgezogen.

barisches Windgesetz

 

Meridionaler und zonaler Wind

Man unterscheidet grundstzlich die meridionale und die zonale Komponente eines Windes.

  • Meridionaler Wind
    ist in der Meteorologie ein lngengradparalleler Wind bzw. die lngengradparallele Komponente eines Windes. Die entsprechenden Hauptwindrichtungen sind Nord und Sd.
  • Zonaler Wind
    ist in der Meteorologie ein breitengradparalleler Wind bzw. die breitengradparallele Komponente eines Windes. Die entsprechenden Hauptwindrichtungen sind West und Ost.

Begrifflich ist davon auch die vertikale Komponente des Windes umfat, solange sie ebenfalls lngengrad- bzw. breitengradparallel ist.

 

 

Windrichtung

Windrichtung ist die Himmelsrichtung, aus welcher der Wind kommt. Sie wird in der Meteorologie entweder als eine von acht oder sechzehn Hauptwindrichtungen oder als Gradzahl der Kompassrose (zwischen 1 und 360) angegeben. Bei Stationsmeldungen (Beobachtung) wird die Windrichtung in sechzehn 22,5-Schritten (Nord (N), Nordnordost (NNE), Nordost (NE), Ostnordost (ENE), Ost (E; engl.: east) usw.) angegeben, bei Wetterprognosen dagegen nur in acht 45-Schritten (Nord (N), Nordost (NE), Ost (E), Sdost (SE), Sd (S), Sdwest (SW), West (W) und Nordwest (NW)).

Windrichtung

Abkrzung

Grad

Nord   

N

 0 bzw. 360

Nordnordost

NNE

22.5

Nordost

NE

45

Ostnordost

ENE

67.5

Ost

E

90

Ostsdost

ESE

112.5

Sdost

SE

135

Sdsdost

SSE

157.5

Sd

S

180

Sdsdwest

SSW

202.5

Sdwest

SW

225

Westsdwest

WSW

247.5

West

W

270

Westnordwest

WNW

292.5

Nordwest

NW

315

Nordnordwest

NNW

337.5

Die Windrichtung wird hufig nicht durch die Himmelsrichtung, sondern durch eine Zahl zwischen 0 und 360 angegeben. Es handelt sich dabei um den Winkel zur Nordrichtung, der auf der Komparose abgelesen wird. Bei der Gradangabe zhlt die Gradzahl von Norden im Uhrzeigersinn.

  • Nicht Ohne Stiefel Wandern

Ein Nordwind kommt daher aus 0 oder 360, ein Nordostwind aus 45, Ostwind aus 90, Sdwind kommt aus 180, Westwind aus 270, ein Nordwestwind aus 315 usw. Zur genauen Beschreibung der Windrichtung sind auch Zwischenwerten mglich.

brigens: Fr die griechisch/rmischen Horen gab es das Merkwort ADAM: Anatole, Dysis, Arktus, Mesembria (O뻎뻅뻊) fr die vier 괰eltgegenden dieses Akronym spielt neben seinem Bezug auf Adam auch in der christlichen Kreuzsymbolik eine Rolle.

Zu beachten ist, da die Windrichtung immer angibt, aus welcher Himmelsrichtung der Wind kommt. Ein Sdwind kommt also von Sden und weht nach Norden.

Im Gegensatz zum Wind werden jedoch Kurse und Meeresstrmungen genau umgekehrt benannt, also in Richtung der Bewegung: Wer auf Ostkurs fliegt, fliegt von Westen nach Osten. Eine sdwestliche Meeresstrmung in der Ozeanografie ist eine Strmung von Nordosten nach Sdwesten.

Windrose

Komparose

Die Windrichtung, meist in Form einer Hauptwindrichtung angegeben, wird durch die Lage von Tief- und Hochdruckgebieten bestimmt. Dabei wird der Wind durch die Corioliskraft in Bewegungsrichtung nach rechts (Nordhalbkugel) bzw. nach links (Sdhalbkugel) abgelenkt. Unterhalb der freien Atmosphre wird der Wind zustzlich durch Reibung beeinflut und kann auch durch morphologische Strukturen wie Berge und Tler stark variieren (Beispiel:Fhn bzw. Fallwind, Hangaufwind, Talwind, Bergwind). Bei rotierenden Systemen wie Wirbelstrmen spielt zustzlich die Zentrifugalkraft eine entscheidende Rolle.

 

Windpfeil

Die Windpfeile werden in der Meteorologie fr die Darstellung der Windrichtung und Windstrke auf Wetterkarten verwendet. Sie werden insbesondere innerhalb einer Stationsmeldung verwendet. Der Windpfeil zeigt an, woher der Wind weht und mit welcher Geschwindigkeit. Dazu wird der Windpfeil so gezeichnet, da die Spitze des Windpfeils die Richtung anzeigt, in die der Wind weht. Die Windstrke bzw. Windgeschwindigkeit wird dann durch Fiedern am Ende des Windpfeils angegeben. Diese Fiedern zeigen vom Pfeil auf der Seite weg, in welcher der tiefere Luftdruck bzw. das Tiefdruckgebiet liegt. Die Befiederung kann die Windgeschwindigkeit in Knoten (kt) oder die Windstrke in Beaufort angeben. Die jeweilige Einheit mu dementsprechend auf der Wetterkarte vermerkt sein. Bei der Angabe in Knoten bedeutet eine halbe Fieder (kurzer Strich) 5 und eine ganze Fieder (ganzer Strich) 10 kt. Um nicht die bersicht zu verlieren, werden jeweils fnf ganze Fiedern zu einem Sturmwimpeldreieck zusammengefat, das dementsprechend 50 kt bzw. 10 Beaufort bedeutet. Die Fiedern werden dann einfach addiert.

Windpfeil

Die Spitze des Windpfeils im Bild links zeigt nach Sdosten, d.h. es herrscht Nordwestwind (Wind aus Nordwesten nach Sdosten). Die Windstrke betrgt
50 + 10 + 10 + 5 = 75 kt, entsprechend der Beaufortskala also Windstrke 12, d.h. voller Orkan.

 

 

Windgeschwindigkeit und Windstrke

Wind tritt sowohl in Bodennhe als auch in Hhen von mehreren Kilometern auf. In der Regel haben Bodenwinde eine geringere Windstrke als Hhenwinde. Typischerweise hat Wind am Boden eine Geschwindigkeit von wenigen Metern pro Sekunde. Hhenwinde erreichen am oberen Rand der Troposphre (in ca. 10-15 km Hhe) nicht selten 50 - 70 m/s. Aber auch in Bodennhe knnen in einem Tornado, in einem Hurrican, insbesondere in Auf- und Abwinden von Cumuluswolken sehr hohe Windgeschwindigkeiten vorkommen. Der strkste bekannte Wind von 408 km/h (113 m/s) wurde bei der tropischen Zyklone Olivia im Jahr 1996 in Australien festgestellt.

Die Windgeschwindigkeit bezeichnet dabei den Weg, den Luft pro Zeiteinheit zurcklegt. Die Windgeschwindigkeit oder Windstrke wird blicherweise in Meter pro Sekunde (m/s), Kilometer pro Stunde(km/h) oder Knoten (kn, in der Luftfahrt zumeist kt) angegeben bzw. anhand der Beaufort-Skala klassifiziert. In der meteorologischen Praxis wird stets die ber einen Zeitraum von 10 Minuten gemittelte und in 10 m Hhe gemessene Windgeschwindigkeit gemeldet.

Umrechnungen

1 m/s

3,6 km/h

1 km/h

0,278 m/s

1 kt

1,852 km/h

1 kt

0,514 m/s

Windstrken werden in bestimmte Klassen eingeteilt. Es wurden mehrere Klassifikationen entwickelt. Die Beaufortskala (0 - 12 Bft) teilt die Windstrken in 13 Kategorien ein. 0 Bft (Windstrke < 1 km/h) gilt als Windstille. Bei 11 Bft (103 - 117 km/h) herrscht ein orkanartiger Sturm, dessen Kraft ausreicht, Bume zu entwurzeln. Bei Windgeschwindigkeiten ber 117 km/h endet die Beaufortskala mit 12 Bft. Fr die Windstrken, die ber die Beaufortskala hinausgehen, wird die Fujita-Tornado-Skala (F0 bis F5) und fr Hurricane die Saffir-Simpson-Skala (Kategorie 1-5) verwendet.Fr geschtzte Windgeschwindigkeiten, die dann als Windstrken bezeichnet werden, ist die Beaufort-Skala in Gebrauch. Diese Skala wurde um 1805 von dem britischen Admiral Sir F. Beaufort (1774 - 1857) fr die Seefahrt entwickelt. Sie orientiert sich an der erkennbaren Wirkung des Windes in Bodennhe. Dabei entspricht Windstille oder schwacher Wind den Beaufortgraden 0 bis 3 (0 - 19 km/h). Windstrke 4 ist ein m癌iger Wind (20 - 28 km/h). Unter einem frischen Wind versteht man Windstrke 5 (29 - 38 km/h). Ein starker Wind hat 6 Bft (39 - 49 km/h), whrend Windstrke 7 (50 - 61 km/h) als starker bis strmischer Wind bezeichnet wird. Strmischer Wind ist ein Wind mit Windstrke 8 (62 - 74 km/h). Dabei werden bereits 훥te von den Bumen abgebrochen und das Gehen ist erheblich erschwert. Groe Schden werden bei Sturm bzw. schwerem Sturm mit Strken von 9 bis 10 Bft (75 - 88 bzw. 89 - 102 km/h) verursacht. Die Windstrken 11 und 12, d.h. orkanartiger Sturm und Orkan (103 - 117 km/h) sind durchweg zerstrerische Ereignisse, die im Binnenland, abgesehen von hohen Bergkuppen, nur alle paar Jahre einmal in Ben auftreten. Ben sind heftige Luftbewegungen von kurzer Dauer. 

Im meteorologischen Sprachgebrauch sind daher auch Bezeichnungen wie z.B. windstill, schwache, m癌ige, starke, strmische Winde aus westlichen Richtungen, um West, Sturm mit Orkanben blich. Bei den Windangaben wird hufig auch von Ben oder "big" gesprochen. Damit ist die gr秤te, innerhalb eines bestimmten Zeitraums - meist 10 Minuten oder einer bis mehrerer Stunden - gemessene Windgeschwindigkeit gemeint, also die Windspitze bzw. das -maximum im besagten Zeitraum.

Auf der Erde betrgt die maximale theoretische Windgeschwindigkeit ca. 1.230 km/h (Schallgeschwindigkeit) - diese wird jedoch auch im strksten Tornado bei weitem nicht erreicht. Die bisher hchsten gemessenen Windgeschwindigkeiten um 500 650 km/h treten nur in groen Hhen, in den Jetstreams auf. Die hchste am Boden gemessene Windgeschwindigkeit betrug in Benspitzen 416 km/h. Sie wurde im Jahr 1934 auf dem Mount Washington im US-Bundesstaat New Hampshire festgestellt.

Die Kraft des Windes nimmt quadratisch mit der Windgeschwindigkeit zu: doppelte Windgeschwindigkeit bedeutet vierfache Kraft.

Beaufortskala

 

Bft

Bezeichnung

Wirkung an Land

kt

m/s

km/h

Windpfeil

0

still

Windstille; Rauch steigt senkrecht auf

0 - < 1

0,0 - < 0,3

0 - 2

1

leiser Zug

kaum merklich; Windrichtung nur durch abtreibenden Rauch angezeigt; Windfahnen unbewegt

1 - < 4

0,3 - < 1,6

2 - 5

2

leichte Brise

Wind am Gesicht fhlbar; Bltter rascheln; gewhnliche Windfahnen werden vom Wind bewegt

4 - < 7

1,6 - < 3,4

6 - 11

3

schwache Brise

Bltter und dnne Zweige in Bewegung; der Wind streckt einen Wimpel

7 - < 11

3,4 - < 5,5

12 - 19

4

m癌ige Brise

hebt Staub und loses Papier; dnne 훥te werden bewegt

11 - < 16

5,5 - < 8,0

20 - 28

5

frische Briese

kleine Laubbume beginnen zu schwanken; auf Seen bilden sich kleine Schaumkmme

16 - < 22

8,0 - < 10,8

29 - 38

6

starker Wind

starke 훥te in Bewegung; Pfeifen in Telegrafendrhten; Regenschirme schwierig zu benutzen, heult an Husern

22 - < 28

10,8 - < 13,9

39 - 49

7

steifer Wind

ganze Bume schwanken; fhlbarer Widerstand beim Gehen gegen den Wind

28 - < 34

13,9 - < 17,2

50 - 61

8

strmischer Wind

groe Baume schwanken; bricht Zweige von den Bumen; erschwert erheblich das Gehen; ffnet Fensterlden

34 - < 41

17,2 - < 20,8

62 - 74

9

Sturm

훥te brechen; kleinere Schden an Husern (Dachziegel u.. werden heruntergeworfen); Gehen erheblich behindert

41 - < 48

20,8 - < 24,5

75 - 88

10

schwerer Sturm

im Binnenland selten; Bume werden entwurzelt; Baumstmme brechen; gr秤ere Schden an Husern

48 - < 56

24,5 - < 28,5

89 - 102

11

orkanartiger Sturm

im Binnenland sehr selten; verbreitet schwere Sturmschden (Windbruch in Wldern, Dcher abgedeckt); Gehen unmglich

56 - < 64

28,5 - < 32,7

103 - 117

12

Orkan

im Binnenland uerst selten; schwerste Verwstungen und Sturmschden

64

32,7

118

 

 

Bigkeit

Unter Windben bzw. Bigkeit versteht man kurzzeitige Schwankungen der Windstrke und ggf. auch der Windrichtung. Eine Windbe ist also eine pltzliche und kurzzeitige Zunahme der Windgeschwindigkeit. Definitionsgem癌 mu dabei der gemessene 10-Minuten Mittelwert der Windgeschwindigkeit innerhalb weniger Sekunden (mindestens 3 s, hchstens 20 s) um mindestens 10 kt (5 m/s = 18 km/h) berschritten werden. In Ben kann der Wind aus der gleichen Richtung wie der Mittelwind kommen, oft geht damit aber auch eine 훞derung der Windrichtung einher. Wenn keine Ben auftreten, spricht man von einer sog. "laminaren" Strmung und die Bewegung der Luftteilchen erfolgt geordnet. Im Windkanal l癌t sich diese laminare Strmung am parallelen Verlauf der mit Rauch oder Nebel sichtbar gemachten Strmungslinien erkennen. Allerdings kann es passieren, da in der freien Atmosphre - also oberhalb von ca. 1500 m - die Geschwindigkeit der an sich laminaren Strmung einen fr sie kritischen Wert berschreitet. Dann wird die laminare Strmung anfllig fr kleinste Strungen. Wird sie turbulent, knnen Ben mitunter bis zum Boden gelangen.

Venturi-Effekt

Die Bigkeit des Windes hat verschiedene Ursachen. Ein wichtiger Punkt ist, da sich der Wind durch die Reibung an der Erdoberflche verlangsamt. Je unebener der Untergrund ist, desto strker ist auch die Abbremsung. Dementsprechend wird der Wind z.B. ber einem bebauten Gebiet strker abgebremst als am offenen Meeresstrand. Insbesondere bei einer stark strukturiertem Oberflche wird die Verringerung der Windgeschwindigkeit zudem sehr stark von der Windrichtung beeinflut. Die Richtung braucht dann nur geringfgig zu variieren, um die Strmungsgeschwindigkeit wesentlich zu verndern. Dabei mssen solche Hindernisse aber nicht zwangsweise eine groe vertikale Ausdehnung haben. So wird die bodennahe Luftstrmung bereits durch die Beschaffenheit der Erdoberflche infolge von Reibung abgebremst. Darber ist die Luftstrmung aufgrund der geringeren Reibung aber gr秤er, wodurch sich Wirbel bilden - die Strmung wird turbulent.

Auerdem variiert der Wind auch infolge des Umstrmens von Hindernissen und durch Kanalisierungseffekte. Trifft Luft auf ein Hindernis, so verwirbelt sie hinter diesem. Sie strmt dann in den Wirbeln chaotisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Richtungen. Derlei Turbulenzen kann man beobachten, wenn die Luftstrmung durch Hindernisse wie Huser, Bume, Hgel oder auch Gebirge gestrt wird. Dabei bilden sich Wirbel mit meist waagrechter Rotationsachse aus. Diese Wirbel fallen je nach Beschaffenheit der Hindernisse - der sogenannten Rauigkeit - unterschiedlich aus. Entsprechend unterschiedlich ausgeprgt sind auch die Ben, die sich daraus ergeben. In Stdten mit groen Huserblcken und Hochhuser hat das jeder schon selbst erlebt. Der Wind wird dabei gezwungen an den Gebuden vorbeizustrmen. Hinter den Husern entstehen hufig Abschattungseffekte, wo der Wind schwcher weht. Andererseits kommt es zu einer Verstrkung des Windes, wenn er zwischen zwei Hindernissen kanalisiert wird. Geht man in der Stadt umher bemerkt man, da der Wind bei bestimmten Windrichtungen an manchen Punkten deutlich strker weht als an anderen. Das ist der sog. Venturi-Effekt. Diese Art der Windvernderung l癌t sich berall beobachten, denn nicht nur Gebude, auch die Gelndeform und die Vegetation fhren oft zu diesen Effekten.

Ein weiterer Einflufaktor ergibt sich in der Vertikalen aus der Schichtung der Atmosphre. Ist diese stabil geschichtet, findet kein Austausch mit hheren Luftschichten statt. Bei labiler Schichtung, insbesondere in Schauern und Gewittern , kann dieser Austausch aber sehr intensiv sein. Der Wind weht in verschiedenen Hhen unterschiedlich stark. In der Regel ist die Geschwindigkeit in gr秤eren Hhen strker als weiter unten. Ben knnen aber auch thermische Ursachen haben: Vor allem im Sommerhalbjahr erwrmt sich der Boden und in der Folge auch die bodennahe Luft durch die Sonneneinstrahlung recht markant. Wenn sich nun tagsber die Luft in Bodenhe erwrmt, steigen einzelne Warmluftblasen nach oben. Zum Ausgleich sinkt die Luft an anderen Stellen wieder ab (Thermik). Diese thermischen Effekte bewirken ein Austausch der Luftmassen zwischen Boden und hheren Luftschichten. Dabei werden Luftpakete aus der Hhe mit der ihnen eigenen hheren Geschwindigkeiten nach unten in die bodennahe Luftschicht mit geringeren Windgeschwindigkeiten transportiert. Diese beschleunigen dann dort lagernde langsamere Luftpakete kurzzeitig. Das sorgt fr entsprechende Verwirbelungen, sprich Turbulenz oder Bigkeit. Mit fortschreitender Erwrmung im Tagesverlauf nimmt dieser Effekt immer weiter zu und so lebt auch die Bigkeit zunehmend auf. Am Abend und in der Nacht l癌t diese thermische Bigkeit dann oft rasch wieder ab.

Treten Schauer und Gewitter auf, sind die Windben teilweise noch viel heftiger. Die Ursache ist, da die zugehrigen Wolken oft sehr hochreichend sind und damit einen Austausch zwischen Boden und sehr groen Hhen bewirken knnen. Auch dadurch knnen Luftpaket aus groer Hhe (3 km und mehr) mit entsprechend hohen Windgeschwindigkeiten in Bodennhe verfrachtet werden. Die groe Geschwindigkeitsdifferenz sorgt dann fr entsprechend heftige Turbulenzen. Manchmal gibt es solche Ben auch weit ab von den eigentlichen Gewittern.

Das Tckische an allen Windben ist, da Ben mitunter sehr berraschend auftreten knnen, selbst wenn es noch kurz zuvor fast windstill war. Meist dauert es aber nur wenige Sekunden, bis der "Spuk" wieder vorbei ist.

Weitere Einzelheiten stehen im Kapitel Turbulenz.

 

Windregeln:

  • Kommt der Regen vor dem Wind, zurre alles fest geschwind.
  • Kommt der Wind vor dem Regen, kannst dich ruhig schlafen legen.
      
  • Verringert sich der Abstand zwischen einem Hoch und einem Tief, so nimmt die Windstrke dazwischen zu.
  • Vergr秤ert sich der Abstand zwischen einem Hoch und einem Tief, so nimmt die Windstrke dazwischen ab.
     
  • Ein Tief das nrdlich vorbeizieht bringt zuerst sdliche und dann westliche Winde.
  • Ein Tief das sdlich vorbeizieht bringt anfangs sdliche Winde und spter stliche bis nrdliche Winde.
     
  • stliche Winde im Nord- und Ostseeraum deuten auf eine bestndige Wetterlage hin, das heit, diese Windrichtung wird lnger anhaltend bleiben.
  • Wenn man sich mit dem Rcken zum Wind stellt, dann befindet sich links vorne das Tief- und rechts hinten das Hochdruckgebiet (barisches Windgesetz).
    • Wiederholt man dies nach einiger Zeit und das Tief liegt jetzt weiter rechts (rechtsdrehende Peilung), dann zieht das Tief nrdlich vorbei.
    • Liegt nach der zweiten Peilung das Tief weiter links (linksdrehende Peilung), zieht das Tief sdlich vorbei.
    • Bleibt die Lage unverndert, dann liegt das Tief entweder fest - oder es kommt mit seinem Kern direkt auf Dich zu, dann nimmt der Wind zu und das Barometer fllt.
  • Durch die Beobachtung der Zugrichtung der hohen Wolken (Cirren) kann man direkt eine Wetterprognose ableiten, wenn ein Tief die Wetterlage beherrscht. Aus Kenntnis der Struktur eines Tiefs und der Tatsache, da Tiefs von der Hhenstrmung gesteuert werden, ergeben sich folgende Regeln, die nur erfordern, da man sich mit dem Rcken zum Wind stellt:
    • Wenn die hohen Wolken von links kommen, befindet man sich auf der Vorderseite des Tiefs. Das schlechte Wetter steht direkt bevor.
    • Wenn die hohen Wolken von rechts kommen, ist man bereits auf der Rckseite des Tiefs. Es gibt nur noch Wetterbesserung.
    • Wenn die hohen Wolken von hinten kommen, befindet man sich im Warmsektor. Dann steht also noch eine Kaltfront bevor.
    • Wenn die hohen Wolken von vorne kommen, zieht das Tief sdlich vom Beobachter durch. Eine Schlechtwetterperiode ist nicht zu erwarten.

 

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