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Winde entstehen nicht zufällig. Auf der ganzen Erde bewegen sich Luftmassen, weil Sonne, Luftdruck und Erdrotation zusammenwirken. Nach dieser Seite kannst du das Drei-Zellen-Modell erklären und typische Wind- und Niederschlagsgürtel aus der atmosphärischen Zirkulation ableiten.
- Ich kann atmosphärische Zirkulation als großräumige Luftbewegung erklären.
- Ich kann den Antrieb durch ungleiche Sonneneinstrahlung beschreiben.
- Ich kann Hadley-Zelle, Ferrel-Zelle und Polarzelle unterscheiden.
- Ich kann Passate, Westwindzone und polare Ostwinde zuordnen.
- Ich kann erklären, warum am Äquator Regen und um 30 Grad Breite viele Trockengebiete liegen.
Der Grundantrieb: ungleiche Erwärmung
Am Äquator trifft Sonnenstrahlung steiler auf die Erde als in Polnähe. Dadurch wird die Tropenzone stärker erwärmt. Die Atmosphäre versucht, diese Energieunterschiede auszugleichen.
Atmosphärische Zirkulation
Die atmosphärische Zirkulation umfasst die großräumigen Luftbewegungen der Erde. Sie verteilt Wärme und Feuchtigkeit zwischen Tropen, mittleren Breiten und Polarregionen.
Warme Luft dehnt sich aus, wird leichter und steigt auf. Kalte Luft ist dichter und sinkt eher ab. Dadurch entstehen Druckunterschiede, die Luftbewegungen antreiben.
Druckgradient
Ein Druckgradient ist ein Luftdruckunterschied über eine Entfernung. Luft wird dadurch von höherem zu niedrigerem Druck angetrieben.
Ein-Zellen-Modell als Denkstart:
- Am Äquator erwärmt sich Luft stark und steigt auf.
- In Bodennähe entsteht dort tiefer Luftdruck.
- An den Polen sinkt kalte Luft ab und erzeugt hohen Bodendruck.
- Luft würde am Boden Richtung Äquator und in der Höhe Richtung Pol strömen.
- Ohne Erdrotation wäre das Modell viel einfacher.
Die Zirkulation beginnt mit Energieunterschieden: Tropen erhalten mehr Sonnenenergie als Polarregionen.
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Warum es drei Zellen gibt
Die Erde dreht sich. Deshalb bewegen sich Luftmassen nicht einfach gerade vom Hoch zum Tief. Sie werden abgelenkt: auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links.
Corioliskraft
Die Corioliskraft ist die scheinbare Ablenkung bewegter Luft durch die Erdrotation. Auf der Nordhalbkugel erfolgt die Ablenkung nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links.
Durch Erdrotation, Kugelgestalt und Temperaturunterschiede entsteht auf jeder Halbkugel ein Drei-Zellen-Modell: Hadley-Zelle, Ferrel-Zelle und Polarzelle. Es ist ein Modell, also eine vereinfachte Darstellung der Wirklichkeit.
Drei-Zellen-Modell
Das Drei-Zellen-Modell beschreibt die großräumige Zirkulation pro Halbkugel mit Hadley-Zelle in den Tropen, Ferrel-Zelle in den mittleren Breiten und Polarzelle in Polnähe.
Breitengrade grob merken:
- 0 Grad: Luft steigt in der Nähe des Äquators auf.
- 30 Grad: Luft sinkt in den Subtropen ab.
- 60 Grad: Luft steigt an der Polarfront wieder auf.
- 90 Grad: Kalte Luft sinkt über den Polen ab.
- Dazwischen entstehen typische Windgürtel.
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Hadley-Zelle, Passate und Tropenregen
Die Hadley-Zelle liegt zwischen dem Äquator und etwa 30 Grad Breite. Am Äquator steigt warme, feuchte Luft auf. Beim Aufsteigen kühlt sie ab, Wasserdampf kondensiert, Wolken und Niederschläge entstehen.
Hadley-Zelle
Die Hadley-Zelle ist die tropische Zirkulationszelle zwischen Äquator und ungefähr 30 Grad Breite. Sie umfasst Aufsteigen an der ITC, Höhenströmung, Absinken in den Subtropen und bodennahe Rückströmung als Passat.
ITC
Die Innertropische Konvergenzzone, kurz ITC, ist die äquatornahe Tiefdruckzone, in der Passatwinde zusammenströmen und Luft aufsteigt.
Wo Luft in den Subtropen absinkt, erwärmt sie sich und Wolken lösen sich eher auf. Darum liegen viele große Wüsten in der Nähe von 30 Grad Breite, zum Beispiel die Sahara.
Vom Aufsteigen zum Regen:
- Feuchtwarme Luft strömt zur ITC.
- Dort treffen Passate zusammen.
- Luft steigt auf und kühlt ab.
- Wasserdampf kondensiert zu Wolken.
- Häufige kräftige Niederschläge entstehen.
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Ferrel-Zelle, Westwindzone und Polarfront
Zwischen etwa 30 und 60 Grad Breite liegt die Ferrel-Zelle. In Bodennähe entstehen durch Ablenkung überwiegend Westwinde. Diese Westwindzone prägt das Wetter vieler Gebiete der mittleren Breiten, auch in Europa.
Ferrel-Zelle
Die Ferrel-Zelle ist die Zirkulationszelle der mittleren Breiten zwischen Hadley-Zelle und Polarzelle. In Bodennähe gehört zu ihr die Westwindzone.
An der Polarfront treffen wärmere Luftmassen aus den mittleren Breiten auf kalte polare Luft. Dort entstehen viele Tiefdruckgebiete, die mit der Westwinddrift ziehen und wechselhaftes Wetter bringen.
Polarfront
Die Polarfront ist die Grenzzone zwischen kalter polarer Luft und wärmerer Luft der mittleren Breiten. Dort bilden sich häufig Tiefdruckgebiete.
Warum Europa oft Westwetter hat:
- Europa liegt in den mittleren Breiten.
- Dort dominiert häufig die Westwindzone.
- Luftmassen kommen oft vom Atlantik.
- Tiefdruckgebiete ziehen mit der Westwinddrift ostwärts.
- Das führt zu wechselhaftem Wetter mit Wolken, Regen und Wind.
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Polarzelle und polare Ostwinde
In Polnähe sinkt kalte, dichte Luft ab. Am Boden entsteht hoher Luftdruck. Von dort strömt Luft Richtung niedrigeren Druck der subpolaren Breiten und wird durch die Corioliskraft abgelenkt.
Polarzelle
Die Polarzelle ist die Zirkulationszelle zwischen Pol und etwa 60 Grad Breite. Sie ist mit absinkender Kaltluft über den Polen und bodennahen polaren Ostwinden verbunden.
Polare Ostwinde sind kalt und trocken. Wo sie an der Polarfront auf wärmere Luft treffen, wird der Temperaturgegensatz für Wetterprozesse wichtig.
Polarzelle Schritt für Schritt:
- Über dem Pol kühlt Luft stark aus.
- Die Luft wird dichter und sinkt ab.
- Am Boden entsteht ein Polarhoch.
- Luft strömt bodennah Richtung 60 Grad Breite.
- Durch Ablenkung entstehen polare Ostwinde.
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Prüfungsmodus
In Atlas- und Klimakarten musst du oft aus Wind- und Druckgürteln Niederschläge ableiten. Frage immer: Steigt Luft auf oder sinkt sie ab? Kommt feuchte Luft vom Meer oder trockene Luft aus Hochdruckgebieten?
Aufgabe: "Erkläre die Lage subtropischer Wüsten."
Musterlösung:
In den Tropen steigt Luft an der ITC auf und strömt in der Höhe polwärts. Um etwa 30 Grad Breite sinkt ein Teil dieser Luft in den Subtropen wieder ab. Beim Absinken erwärmt sich die Luft, ihre relative Feuchte sinkt und Wolkenbildung wird gehemmt. Deshalb liegen in diesen Breiten viele Trockengebiete, zum Beispiel die Sahara.
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Alles auf einen Blick
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Zusammenfassung
Die atmosphärische Zirkulation beschreibt großräumige Luftbewegungen der Erde. Sie entsteht durch ungleiche Sonneneinstrahlung, Luftdruckunterschiede und die Ablenkung durch die Erdrotation.
Das Drei-Zellen-Modell unterscheidet Hadley-Zelle, Ferrel-Zelle und Polarzelle. Daraus ergeben sich Passate, Westwindzone, polare Ostwinde, ITC, subtropische Hochdruckgebiete und Polarfront.
Für Geographieaufgaben ist besonders wichtig: Aufsteigende feuchte Luft fördert Wolken und Niederschlag, absinkende Luft fördert Trockenheit. So lassen sich viele Klima- und Landschaftsräume besser verstehen.