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Passatwinde

Die großen Temperatur- und Druckunterschiede um die Erde und insbesondere zwischen verschiedenen Breiten schaffen einen Kreislauf. Die Passatwinde sind Teil dieses Kreislaufes und finden im Äquatorbereich statt.

Hadley cell cross-section

Hadley cell cross-section
Source: D. Windrim (2004)

Ursprung der Passatwinde

Passatwinde werden durch die starke Erwärmung und die Verdunstung innerhalb der Atmosphäre um den Äquator verursacht.

(1) Am Äquator steigt die stark erwärmte Luft schnell auf und trägt dabei viel Feuchtigkeit mit in die Höhe. Der Aufstieg ist stärker als in typischen Gewittern, und wird weiter durch den Effekt der adiabatischen Abkühlung verstärkt: wenn Feuchtigkeit beim Aufstieg kondensiert, erwärmt sich dadurch die aufsteigende Luft weiter und steigert dadruch die Aufstiegsgeschwindigkeit. Dadurch steigt die warme Luft 12-15 Kilometer hoch und erfährt einen ununterbrochen Nachschub weiterer wärmerer Luft.

Trade winds cross-section

Trade winds cross-section
Source: Forkel

(2) Die aufgestiegene Luft bewegt sich dadurch seitwärts in Richtung zu den Wendekreisen und verliert auf dem Weg sowohl Wärme wie auch weitere Feuchtigkeit. Nach einer Reise von einigen tausend Kilometern ist die Luft soweit abgekühlt und trocken, dass
(3) die Luft im Bereich der Wenderkreise beginnt abzusinken. Sie erreicht schließlich den Boden.
(4) Am Boden ändert sie die Fließrichtung und strömt zum Äquator zurück, wo der Kreislauf erneut beginnt.

Diese Zirkulation kann man auch auf den Windkarten im Weltwetter sehen.

Atlantischer Ozean: 30°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 30°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 25°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 25°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 20°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 20°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 15°N, 25°W.
Atlantischer Ozean: 15°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 05°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 10°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 10°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 05°N, 25°W
Atlantischer Ozean: 0°, 25°W (Äquator)
Atlantischer Ozean: 0°, 25°W (Äquator)

Zirkulation

Passate

Passate

Auf der Weltwindkarte (siehe Video unten) erkennt man gut, wie die Passsatwinde von den Wendekreisen in Richtung Äquator wehen. Dieser Effekt tritt vorwiegend über den Ozeanen auf, und verschiebt sich jahreszeitlich mit dem Sonnenhöchststand nach Nord bzw. Süd. So treffen sich die Nordost- und Südost-Passatwinde während der Monate Juli-August ca. 1.000-2.000 km nördlich des Äquators, in den Monaten Januar bis Februar dahingegen ca. 1.000-2.000 km südlich des Äquators.
Die Passatströmungen werden durch größere Landmassen oder Hindernisse umgeleitet bzw. unterbrochen. Über den Kontinenten (Afrika, Südamerika) findet keine Passatzirkulation statt, weil diese durch die lokale Konvektion (den Luftauftrieb) über den Landmassen unterbrochen, oder umgelenkt wird. Über den indonesischen Inseln ist die Passatzirkulation durch die vielen kleinen Inseln, die für den Passat ebenfalls ein Hindernis darstellen, eingeschränkt. Im nördlichen Teil des indischen Ozeans kann die Passatzirkulation durch die hohen Druckunterschiede zwischen Afrika, der arabischen Halbinsel und dem indischen Subkontinent umgekehrt werden: Die starke Erwärmung der arabischen Halbinsel und des indischen Subkontinent während der Trockenzeiten führt zu einem ständigen Nachfluss von kühlerer Luft vom Ozean, der die Luft über dem nördlichen indischen Ozean wochenlang nach Norden in Bewegung setzt.

Wegen dieser Temperaturschichtungen der sehr warmen Luft aus der Äquatorregion auf der relativ weniger warmen Luft der höheren Breiten, wird die stetige "Handelsinversion" gebildet. Diese Handelsinversion verhindert den vertikale Luftaustausch zwischen den hohen Strömen in Richtung der Polarregion und der bodennahen Strömung in Richtung Äquator. Diese Zirkulation ist daher sehr stabil.

Über den Kontinenten (Afrika, Südamerika) gibt es fast keine Handelszirkulation, weil sie unterbrochen oder umgeleitet wird, auf Grund der Konvektion über Land.

Einfluss auf das Klima

Passatwinde haben einen großen Einfluss auf das Klima nördlich und südlich des Äquators. Die wichtigsten Auswirkungen sind:

  • Kontinuierliche Abfuhr von Feuchtigkeit aus den Gebieten um die Wendekreise = Wüstenbildung.
  • Kontinuierliche Zufuhr von Feuchtigkeit in die Äquatorregion = Regenwaldbildung.

Diese Effekte kann man auf den Weltwetterkarten beobachten.

Einfluss auf die Seefahrt

Passatwinde haben einen großen Einfluss auf die Schifffahrt, insbesondere auf Segelschiffe. Die wesentlichen Gründe dafür sind:

  • Passatwinde sind so stark, daß die Segelschiffe vor dem 17. Jahrhundert, wie die der europäischen Entdecker, nur mit aber nicht gegen sie segeln konnten.
  • Passatwinde blasen unablässig. Eine Nutzung von Windpausen ist also nicht möglich.
Beispiel: Segelrouten der europäischen Entdecker
Seewege der europäischen Entdecker

Seewege der europäischen Entdecker
Quelle: J. Meier

Die europäischen Entdecker des 15. und 16. Jahrhunderts segelten über die Weltmeere mit Karavellen (Segelschiffen mit ca. 25 Metern Länge und 3 Masten). Diese Schiffe waren die ersten, die auch am Wind segeln, und damit "kreuzen" konnten. Das erlaubte, "gegen" den vorherrschenden Wind voran zu kommen.
Gegen den Wind zu segeln war jedoch nur dort zweckmässig, wo nicht auf anderem Wege Raumfortschritt erzielt werden konnte. Demnach wählten die Seefahrer Routen, auf denen sie mit den vorherrschenden Winden segeln konnten.
Sehen kann man das, wenn man die Segelrouten mit den Passatwinden vergleicht.
Auf der Karte anbei (Segelrouten) sind die gängigen Segelrouten zu sehen. Versuche herauszufinden, welche Segelroute auf dem Weg von Europa nach Indien verfolgt wurde und für den Rückweg von Indien nach Europa. Mit Hilfe der Weltwinde ist das deutlich zu erkennen.