Wie entsteht ein Hurrikan?

Montag, 11. Januar 2010

Quellen
Information: Wikipedia
Abbildung: Diercke.de

Hurrikane entstehen grundsätzlich in der Passatwindzone, über dem Wasser, bei einer Wassertemperatur von über 26,5 °C. Wenn ein gleichmäßiges Temperaturgefälle zu großen Höhen hin ein bestimmtes Maß übersteigt, kann sich ein tropischer Wirbelsturm ausbilden. Das Wasser verdunstet in großen Mengen und steigt durch Konvektion auf. Durch Kondensation bilden sich große Wolken aus.

Diese Kondensation riesiger Wassermassen setzt enorme Mengen Energie frei (latente Wärme). Die Luft innerhalb der Wolken wird dadurch aufgeheizt, dehnt sich aus und steigt dann mit der noch nicht ausgeregneten Restfeuchtigkeit noch weiter auf. Über der warmen Meeresoberfläche entsteht ein Unterdruck und aus der Umgebung strömt daraufhin Luft mit einem hohen Wasserdampfanteil nach. Dadurch entsteht oberhalb der Hurrikanwolken eine Zone sehr hohen Luftdrucks, aus der heraus sich die Luft in einem entgegengerichteten Wirbel wieder verteilt (Antizyklon).

Allerdings ist die Fläche, die ein Hurrikan bedeckt, viel zu groß, als dass sich ein einheitliches geschlossenes Luftpaket bilden könnte, das als ganzes aufsteigt. Typisch für alle tropischen Zyklone ist daher die Entstehung von spiralförmigen Regenbändern, in denen thermische Aufwinde herrschen, und dazwischenliegenden Zonen, in denen etwas kühlere und trockenere Luft wieder absteigt – ohne Regen. Nachströmende feuchte Luft steigt in den Regenbändern auf und liefert ständig Wasser und Energie nach. Die am Boden zuströmenden Luftmassen werden durch die Corioliskraft in Rotation versetzt, ein großflächiger Wirbel entsteht.

Kommt ein Hurrikan in Landnähe, so verlagern sich auch seine bodennahen Versorgungsströme teilweise über Land, wodurch erheblich trockenere Luft in das System gelangt und die Energiezufuhr reduziert. Zieht ein Hurrikan insgesamt über Land, so versiegt weitgehend sein Wasser- und damit sein Energienachschub: er verliert nach und nach seine Kraft und wird zunächst zum (schwächeren) Tropischen Sturm, um sich dann als tropisches Tief zu verlieren.

Die meteorologische und thermodynamische Funktion eines Hurrikans besteht darin, dass er sehr große Mengen Wärme von der Oberfläche der tropischen Ozeane aufnimmt und zunächst in die Höhe und dann in Richtung der Pole transportiert, in der Höhe wird die Energie dann nach und nach ins Weltall abgestrahlt.

Wichtige Voraussetzungen für die tropische Sturmbildung sind:

Das Meer muss eine Oberflächentemperatur von mindestens 26,5 °C und die Luft eine gleichmäßige Temperaturabnahme („Gradient“) zu großen Höhen hin aufweisen. Bei sehr starker Temperaturabnahme, die das Aufsteigen der feuchtwarmen Luft begünstigt, können niedrigere Wassertemperaturen ausreichen (siehe auch Hurrikan Vince.)
Das betroffene Gebiet gleichmäßiger Bedingungen muss ausgedehnt sein, damit sich der bewegende Wirbelsturm über längere Zeit durch die Wasserdampfbildung aufbauen und genug Energie bis zur Stärke eines Hurrikans sammeln kann.
Der Abstand vom Äquator muss groß genug sein (mindestens 5 Breitengrade oder 550 km), da nur dann die Corioliskraft ausgeprägt genug ist, um den zuströmenden Luftmassen die typische Drehung zu geben.

Es darf keine große vertikale Windscherung auftreten, das heißt, dass zur Entstehung eines Hurrikans der Höhenwind mit ähnlicher Stärke und aus der gleichen Richtung wehen muss wie der Bodenwind. Ist dies nicht der Fall, bekommen die aufsteigenden Winde eine Schräglage und der Kamin bricht zusammen. Das Auftreten des El-Niño-Phänomens erhöht die Wahrscheinlichkeit solcher Windscherungen an der Nordamerikanischen Ostküste, daher fallen hier El-Niño-Jahre mit einer reduzierten Hurrikan-Wahrscheinlichkeit zusammen (für die Westküste ist Gegenteiliges der Fall).
Der Sturm braucht einen Nucleus, aus dem er sich aufbauen kann, zum Beispiel ein außertropisches Tief.
Die Intensität tropischer Wirbelstürme folgt nach empirischen Erkenntnissen der Oberflächentemperatur des Meeres. Dabei ist zu beachten, dass diese Temperaturen aus bislang unbekannten Gründen über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten variieren. Im Nordatlantik wechselt die Atlantic Multidecadal Oscillation in einem Rhythmus von etwa 40 bis 80 Jahren zwischen ‚warm‘ und ‚kalt‘, während im Nordostpazifik die Pacific Decadal Oscillation alle 20 bis 30 Jahre einen ähnlichen Wechsel vollzieht. Besonders im Nordatlantik lässt sich hierbei ein Trend erkennen, dass sich bei ‚warmer‘ AMO deutlich intensivere Hurrikansaisons ereignen als bei ‚kalter‘. So ereigneten sich sieben der zehn intensivsten Hurrikansaisons (seit Beginn der Messungen im Jahr 1850) in den vorletzten beiden AMO-Warmphasen von ~1850 bis ~1900 sowie ~1925 bis ~1965. In der darauffolgenden Kaltphase, die bis in die frühen 1990er andauerte, kam es dagegen nur zu vergleichsweise milden Hurrikansaisons. Seit etwa 1995 befindet sich die AMO wieder in einer Warmphase, weshalb die Hurrikanintensität im Trend wieder deutlich zunahm. Forscher der National Oceanic and Atmospheric Administration gehen davon aus, dass diese Phase erhöhter Hurrikanintensität noch etwa 10 bis 40 Jahre anhalten wird.