Land-See-Wind

 

 

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Land-See-Wind

Land-Seewind

Wer nachmittags am Meer am Strand liegt, kann man mitunter einen kühlen, vom Wasser her wehenden Wind spüren. Die Erklärung dieses Phänomens ist der Seewind. Von Seewind spricht man, wenn der Wind vom Meer zum Land weht, der in der warmen Jahreszeit kühlere Seeluft heranführt.

Die Entstehung des Seewinds kann zwei unterschiedliche Ursachen haben:

  • Einmal können aufgrund der großräumigen Druckverteilung Winde aus entsprechenden Richtungen entstehen. Wenn wir z.B. an der Ostflanke eines Hochs mit Schwerpunkt über den Britischen Inseln liegen, weht der Wind aus einer eher nördlichen bis nordwestlichen Richtung und daher an Nord- und Ostsee von der See her kommend an die Strände. Dabei ist zu beachten, daß sich die Wassertemperaturen sich im Vergleich zu den Temperaturen an Land bedeutend langsamer ändern. Das Meer hat folglich im Sommer tagsüber einen kühlenden Effekt auf das Land. Nachts läßt sich der umgekehrte Effekt beobachten: Weil sich das Land schneller abkühlt, ist das Wasser wärmer und kann die Auskühlung in gewässernahen Gebieten deutlich dämpfen. Das kommt z.B. am Bodensee im Herbst dem Ost- und Weinbau zugute.
  • Andererseits kann sich bei windschwachen Hochdruckwetterlagen ein lokales kleinräumiges Windsystem ausprägen. Das ist die sogenannte Land-Seewind-Zirkulation, bei der sich Land- und Seewind in Abhängigkeit von der Tageszeit abwechseln.

Das Land-See-Windsystem bezeichnet also sowohl ein gekoppeltes Klimasystem aus Land- und Wasseroberflächen, über denen es zur Ausbildung von See- und Landwinden kommt, als auch das durch diese Winde erzeugte Zirkulationssystem selbst. Hier soll nur die obige 2. Variante als lokales Windsystem näher betrachtet werden.

Die Land-Seewind-Zirkulation hat rein thermische Ursachen, welche nur durch die unterschiedliche Erwärmung bzw. Abkühlung von Land und Wasser hervorgerufen wird und an den Meeresküsten und an den Ufern großer Seen, wie beispielsweise dem Bodensee, entstehen kann. Sie ist eine thermische Ausgleichsströmung, die durch das Aufsteigen der über den Landflächen stärker erhitzten Luft in Gang gesetzt wird. Die Ursache für die Entstehung des jeweiligen Windes ist die zwei- bis dreimal schnellere Erwärmung bzw. Abkühlung einer Land- im Vergleich zu einer Wasseroberfläche. Das liegt in der geringeren Wärmekapazität der typischerweise an Land vorkommenden Materialien begründet. Beispielsweise beträgt die Wärmekapazität für Beton 0,88 kJ/(kg·K), für Asphalt 0,92 kJ/(kg·K), für Erdboden 0,8 kJ/(kg·K) und für Sand 0,84 kJ/(kg·K), für Wasser liegt der Wert dagegen bei 4,18 kJ/(kg·K). Das heißt, um ein Kilogramm Wasser um ein Kelvin (1 °C) zu erwärmen, ist ca. fünfmal so viel Energie nötig wie für ein Kilogramm Sand. Die Landfläche wird deshalb durch die Sonneneinstrahlung sehr viel stärker erhitzt als die Wasseroberfläche.

Wird also die Landfläche erwärmt, erwärmt sich auch die darüber befindliche Luft. Diese dehnt sich aus und steigt wegen ihrer geringeren Dichte auf. Durch das Aufsteigen entsteht am Boden ein lokales Tiefdruckgebiet. Der so entstandene Mangel an Luft wird durch eine Luftströmung vom Wasser zum Land, dem See- oder auflandigen Wind, ausgeglichen. Die direkt über dem Wasser abtransportierte Luft wird zugleich aus höheren Luftschichten ersetzt, sodaß sich direkt über der Wasseroberfläche ein lokales Hochdruckgebiet bildet. In der Höhe sind die Druckgebilde genau entgegengesetzt angeordnet. Es kommt somit in der Höhe zu einer Ausgleichströmung vom Land zum Wasser, wodurch die Zirkulation geschlossen ist. Diese Zirkulation setzt je nach Intensität der Sonneneinstrahlung meist um die Mittagszeit ein.

Seewind nennt man den in Küstengebieten auftretenden Wind, der tagsüber vom Meer bzw. Ozean zum Land weht. Nachts kehrt sich dieser Effekt um. Das Land kühlt stärker ab, während das Wasser die gespeicherte Wärme abgibt. Der Landwind setzt ein und weht vom Land zur See.

Das Land-See-Windsystem ist ein damit gutes Beispiel für ein kleinräumiges, regionales Windsystem, das durch Temperaturunterschiede und dem daraus entstehenden Wind erzeugt wird.

Seewind

Bei einer stabilen Hochdruckwetterlage erwärmt sich eine Landfläche tagsüber wesentlich schneller als eine Wasserfläche, da Wasser eine größere spezifische Wärmekapazität hat. Bei starker Sonneneinstrahlung kommt es daher auf dem Land zu Konvektion und einer damit verbundenen Konvergenz am Boden. Diese Ausgleichsströmung wird durch die sich herausbildende Luftdruckdifferenz in der Größenordnung von ca. 2 hPa zwischen dem thermischen Bodentief über dem Land und dem Bodenhoch über der Wasseroberfläche verursacht. Daher steigt tagsüber die Luft über Land auf und es kommt zu einem Ausgleichswind durch vom Wasser aus nachrückende Luftmassen.

Land-See-Wind

Die landeinwärts wehenden Seewinde erzeugen beim Auftreffen auf Land eine Zone mit Geschwindigkeits- und – infolge der plötzlich zunehmenden Reibung - Richtungskonvergenz, die zu verstärkter Cu-Bildung mit gelegentlichen Regenschauern führt. Diese auch als Seewindfront bezeichnete Cu-Wolken-Linie ist im Sommer auf Satellitenbildern gut zu erkennen und ein deutlicher Hinweis auf lokale Land-Seewind-Zirkulationen.

 

Landwind

Abends und noch mehr in der Nacht, dreht sich die Zirkulation um, denn Land kühlt wegen der niedrigeren Wärmekapazität viel schneller ab als Wasser, das die Tageswärme länger hält. Über dem Land sinkt die Boden- und Lufttemperatur dagegen meist schon am Nachmittag deutlich ab. Damit ist das Wasser nachts relativ wärmer, so daß die Luft dort aufsteigt und relativ kältere Luftmassen vom Land zum Wasser fließen. Vom Land weht nun ein kühlerer Wind Richtung See, der Landwind (= ablandiger Wind), der in der Regel weit schwächer ausgeprägt ist als der Seewind.

 

Küsteneffekt

Küstenkonvergenz

Neben der Land-Seewind-Zirkulation begegnet uns an den Küsten ein weiterer Effekt: Die Küstenkonvergenz bzw. -divergenz. Die Oberflächenreibung nimmt von See zum Land hin sprunghaft zu. Diese plötzliche Änderung der Reibungskraft erzeugt zusätzliche Windkomponenten, die Änderungen der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit bewirken. Die konkrete Ausbildung dieser Effekte ist abhängig vom Küstenverlauf, von der Windrichtung (auflandig/ablandig) und von der Lage des Druckfeldes (tieferer Druck über Land oder Wasser) ab. Dabei erfolgt die Anpassung der Windgeschwindigkeit an geänderte Oberflächenrauhigkeit erheblich schneller als die der Windrichtung.

Weht der Wind entlang der Küste haben unterschiedliche Windrichtungen über Land und See unterschiedliche Effekte:

Ein Luftstrom wird bis in einige hundert Meter Höhe immer von der Reibung der Erdoberfläche gegenüber dem geostrophischen Wind abgebremst. Auf See erzeugt das einen Oberflächenwind, der ca. 10 - 20° gegen den Uhrzeigersinn vom geostrophischen Wind abweicht. Über das Land ist die Wirkung noch deutlicher und der Oberflächenwind wird ca. 20 - 40° gegen den Uhrzeigersinn vom geostrophischen Wind abweichen. Das bedeutet, daß die Windrichtung über Wasser ungefähr 20 - 30° von der über Land abweicht. Bei ablandigem Wind macht sich diese "Kursabweichung" in einem Bereich bis zu ca. 5 NM vor der Küste bemerkbar. Bei auflandigem Wind ergibt sich eine ähnliche Wirkung bis zu einigen NM landeinwärts. Dies muß bei der Navigation in Küstennähe berücksichtigt werden.

Ist an der Küste das Land auf der rechten Seite, wenn man mit dem Rücken zum Wind steht, d.h. der Tiefdruck liegt seewärts (barisches Windgesetz), werden die Winde über Land und Meer konvergieren, was eine Trichterwirkung zur Folge hat: Der Wind entlang der Küste wird stärker sein als über Wasser.

Ist das Land links, wenn man mit dem Rücken zum Wind steht, d.h. der Tiefdruck liegt landeinwärts der Küste, werden die Winde über Land und Wasser divergieren, so daß der Küstenwind schwächer sein wird als der Wind über See.

 

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