Inhalt          "Hat man was gesehen???"          Die Helmholtzschen Wirbelsätze

Wirbelstürme

(Catharina Claus)

Ein meteorologischer Einstieg in unser Thema "Wirbel": Wirbelstürme, ein faszinierendes Naturereignis von ungeheurer Energie und Schönheit.

Grob gesehen gibt es zwei Arten von Wirbelstürmen: Hurrikans und Tornados. Für diese beiden Arten gibt es mehrere Namen, die jedoch dasselbe Phänomen beschreiben. Ob ein Hurrikan als "Taifun", "Zyklon", oder "Willy-willy" bezeichnet wird, hängt davon ab, ob er sich im Bereich des nördlichen Indischen Ozeans (Zyklon), des nordwestlichen Pazifiks (Taifun), des Atlantiks (Hurrikan) oder vor Australien (Willy-willy)  bewegt. Allgemein wird er als tropischer Wirbelsturm bezeichnet. Tornados heißen im deutschsprachigen Raum Tromben oder Windhosen und in England Devils. Der grundlegende Unterschied zwischen Hurrikans und Tornados besteht darin, daß Hurrikans über warmen tropischen Meeren (ca. 26°C) entstehen und dann je nach Hemisphäre in Richtung Norden bzw. Süden ziehen. Tornados hingegen entstehen über dem Festland, sind viel kleinräumiger und kurzlebiger.

TORNADOS

Tornados entstehen bei einer bestimmten Wetterlage. Es müssen zwei große Luftmassen unterschiedlicher Temperatur und Feuchtigkeit aufeinandertreffen. Außerdem muß in großer Höhe starker Seitenwind herrschen, der die aufsteigende warme Luft in Zirkulation versetzt. Es entsteht ein immer schneller und enger werdender Wirbel (vergl. 3. Helmholtzscher Wirbelsatz: Wenn die Fläche des Wirbels kleiner wird, wird die Winkelgeschwindigkeit höher). Nun bildet sich der typische Wolkenschlauch aus, der aus der Gewitterwolke heraus in Richtung Boden wächst. Sobald er den Boden erreicht hat, wird er zum wirbelnden Ungeheuer. Er saugt alles auf,  was sich in den Weg stellt bzw. im Weg steht, und zwar nicht nur Staub und Blätter, sondern auch große Gegenstände, z.B. Bäume und Autos. Ein Tornado hat auf dem kleinen Raum von 50-500 m Durchmesser Windgeschwindigkeiten von 270-360 km/h. Doch dies ist nicht die einzige zerstörende Kraft des Tornados. Im Auge des Tornados fällt innerhalb von Minuten der Druck so stark ab, daß Häuser regelrecht explodieren, weil innerhalb so kurzer Zeit kein Druckausgleich möglich ist.
Ein Tornado kann theoretisch überall entstehen, wo es zu den beschriebenen Bedingungen kommen kann. Besonders häufig entstehen Tornados jedoch in dem sogenannten Tornadogürtel der USA ( von Texas bis South Dakota ), weil dort die nötigen Bedingungen durch geographische Gegebenheiten begünstigt werden. Ein warmer, aus dem Golf von Mexico kommender Luftstrom wird von den Rocky Mountains noch Norden abgelenkt. Darüber lagert sich der kalte Hauptluftstrom aus Westen. Hinzu kommen noch kalte Fallwinde aus den Rocky Mountains. In diesem Gebiet gibt es jährlich etwa 700 Tornados.

{hier Abb 2} {hier Abb 3}
Ein Tornado Ein Hurrikan vor der Küste der USA

HURRIKANS

Hurrikans entstehen über warmen tropischen Meeren, die als Energiequelle fungieren. Der Hurrikan bezieht seine Energie durch die bei der Kondensation von Wasserdampf frei werdende Wärme. Auf noch nicht ganz geklärte Weise wird aus den in diesen Breiten normalerweise recht kleinen Störungen in der Atmosphäre ein Wirbelsturm. Es entsteht ein Sog nach oben, indem eine Divergenz (auseinanderströmende Luft) in großer Höhe eine in Meereshöhe befindliche Konvergenz (zusammenströmende Luft) verstärkt. Die aufsteigende Luft bildet einen Wirbel um das bis zu 65 km breite, windstille Auge des Hurrikans. Der Drehsinn wird durch die Corioliskraft bestimmt. Die Corioliskraft ist eine Kraft, die durch die Rotation der Erde entsteht und die Luftströmungen, z.B. zu  einem Tief hin, auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel mit dem Uhrzeigersinn ablenkt. Im Gebiet des Auges herrscht ein viel geringerer Druck als im übrigen Gebiet des ca. 500 km Durchmesser aufweisenden Hurrikans. Der Druckabfall ist genauso stark wie beim Tornado. Er erfolgt jedoch über einen Zeitraum von 6 Stunden, so daß eine Anpassung des Drucks in geschlossenen Räumen möglich ist. Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten eines Hurrikans liegen bei 220 km/h. Die zweite zerstörende Kraft ist die Flutwelle, die einem Hurrikan vorauseilt. Nicht nur deshalb sind Hurrikans hauptsächlich eine Gefahr für Küstengebiete. Über dem Land lösen sich Hurrikans relativ schnell auf, zum einen weil sie von ihrer Energiequelle dem Meer getrennt werden, zum anderen weil die Reibungskräfte über dem Land erheblich höher sind.
Die Hurrikans werden zur globalen Verständigung in Wissenschaft und Medien benannt, und zwar bekommt der erste Hurrikan jeden Jahres einen Namen mit A, der zweite einen mit B usw. 1995 gab es z.B. 19  Wirbelstürme von (A) Alison bis (T) Tanja  ( I, J als ein Buchstabe).
 
Zum Schluß ein Blick in die Zukunft: In der Meteorologie kusieren verschiedene Modelle: Ein Modell nimmt  ein Zusammenhang zwischen der Wassertemperatur und der Windgeschwindigkeit  eines Hurrikans an. Das hättezur Folge, daß die Geschwindigkeiten von Hurrikans auf Grund des Treibhauseffekts auf 400 km/h ansteigen würden. Zu diesem Modell gibt es eine Gegenmodell, das besagt, daß sich durch die Erderwärmung  nichts  ändern wird, weil es auf die Temperaturdifferenz  zwischen den hohen Luftschichten und dem Wasser ankommt und nicht auf die Wassertemperatur alleine.

Kleiner Tip: Einen Wirbelsturm zum Anfassen gibt es im Technorama in Winterthur/Schweiz.

Oder noch einfacher: Ein Tornado zum Selbstbauen.

Zutaten: 2 Plastikcolaflaschen, 1 Dichtungsring ( 3/4 Zoll) , 1 Stück  Gartenschlauch, das auf den Flaschenhals paßt

Bauanleitung: eine Flasche mit Wasser füllen und  etwas Konfetti dazu; das Stück Gartenschlauch über die Öffnung der Flasche stülpen; den Dichtungsring einlegen und die zweite Flasche in das andere Ende des Schlauches stecken; fertig.
Nun dreht man die beiden Flaschen so, daß die gefüllte Flasche oben ist und versetzt das Wasser in Rotation, schon hat man den Sturm in der Flasche.
Je mehr sich die Konfetties dem Wirbelkern nähern, desto höher wird ihre Geschwindigkeit. (vergl. Geschwindigkeitsverteilung im Wirbel)

Hendrik Hoeth
Canada Dormitory 50/5/1
Technion City
Haifa 32000
ISRAEL
e-mail: hendrik@philippi-trust.de