Tropischer Wirbelsturm

Die Verlaufsbahnen der Tropischen Wirbelstürme von 1985 bis 2005

Ein tropischer Wirbelsturm ist ein Tiefdrucksystem mit organisierter Konvektion, schweren Gewittern und einer geschlossenen Bodenwindzirkulation um das Tiefdruckzentrum.

Tropische Wirbelstürme entstehen, wie der Name es sagt, für gewöhnlich nur in den Tropen oder Subtropen. Aufgrund der Corioliskraft rotieren sie dabei zyklonal, d. h. auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn. Diese Rotation ist zugleich Ursache der typischen, spiralförmig angeordneten Wolkenbänder solcher Stürme.

Benennung

Namen der tropischen Wirbelstürme in den verschiedenen Regionen: 1) Hurrikan (Orkan) 2) Taifun 3) Zyklon

Je nach Windstärke und Region der Entstehung tragen tropische Wirbelstürme unterschiedliche Zusatzbezeichnungen:

Hurrikan

→ Hauptartikel: Hurrikan

Als Hurrikane werden tropische Wirbelstürme im Atlantik, Nordpazifik östlich von 180° Länge und im Südpazifik östlich von 160° Ost bezeichnet, wenn sie eine maximale Mittelwindstärke von über 64 Knoten erreichen. Auf dem Mittelmeer werden gelegentlich Stürme beobachtet, die tropischen Wirbelstürmen ähneln. Ein solcher Sturm wird auch Medicane genannt, eine Kombination aus den Ausdrücken Mediterranean Sea (englisch für Mittelmeer) und Hurricane (englisch für Hurrikan).

Taifun

→ Hauptartikel: Taifun

Als Taifune werden tropische Wirbelstürme im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans, also im asiatischen Raum, bezeichnet.

Zyklon

→ Hauptartikel: Zyklon

Ein Zyklon ist ein heftiger Wirbelsturm im Golf von Bengalen. Auch die im Indischen Ozean südlich des Äquators vorkommenden heftigen Wirbelstürme im Bereich von Mauritius, La Réunion, Madagaskar und der afrikanischen Ostküste sowie in der australischen Region werden als Zyklone bezeichnet. Außerdem werden auch tropische Wirbelstürme im Bereich des Südwestpazifiks „Zyklone“ genannt.

Die Einstufung eines tropischen Wirbelsturms in verschiedene Stärken erfolgt über die Saffir-Simpson-Skala.

Entstehung

Im Spätsommer verdunsten große Wassermengen, die mit der warmen Luft aufsteigen, diese beginnen wegen der Corioliskraft zu drehen: ein riesiger Wirbel entsteht. In dessen Mitte befindet sich das „Auge“, dort ist es völlig ruhig. Um das Auge liegt die Eyewall, die aus Wolken besteht. Auf dem Festland wird der Wirbel schwächer, weil der Nachschub an feuchtwarmer Luft fehlt. Im Inneren des Wirbelsturms herrscht dabei ein Tiefdruckgebiet und völlige Windstille, während in den äußeren Teilen sehr hohe Windgeschwindigkeiten erreicht werden können und Hochdruck herrscht.

Entwicklungsbedingungen

Reibung und Luftfeuchtigkeit 

Tropische Wirbelstürme bilden sich nur über großen Wasseroberflächen, da hier die Reibung wesentlich niedriger ist als an Land und die Luftfeuchtigkeit groß genug ist. Sie spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung der Wirbelstürme, da in ihr Energie (latente Wärme) enthalten ist. Diese Wärme wird dem Ozean beim Verdunsten langsam entzogen und bei der Kondensation schnell wieder abgegeben. Diese Kondensationswärme treibt einen tropischen Wirbelsturm hauptsächlich an.

Meeresoberflächentemperatur 

Die Oberflächentemperatur des Wassers muss mindestens 26 °C bis zu einer Tiefe von 50 m betragen.

Geringe Windscherung 

Die Windscherung zwischen verschiedenen Luftschichten darf nicht zu groß sein, da sich andernfalls kein Wirbel ausbilden kann.^[1]

Entstehungsorte

Entstehungsgebiete und Zugbahnen von tropischen Wirbelstürmen

5. bis 25. Breitengrad

Die meisten tropischen Wirbelstürme entstehen wegen der günstigen Wassertemperaturen innerhalb einer Zone, die zwischen dem südlichen und dem nördlichen 25. Breitengrad liegt. Da die Corioliskraft, die ablenkende Kraft der Erdrotation, erst ab 5 Grad nördlicher und südlicher Breite stark genug ist, um eine Drehbewegung der Zyklone einzuleiten, ist das Äquatorgebiet grundsätzlich als Entstehungszone für tropische Wirbelstürme ausgeschlossen, was jedoch nicht heißen muss, dass diese dort nicht vorkommen. In diesen Zonen zwischen 5. und 25. Breitengrad wird das Entstehen eines tropischen Wirbelsturms noch durch die innertropische Konvergenzzone (ITC) zusätzlich unterstützt. Die ITC sorgt für aufsteigende Luftmassen und starke Konvektion, weil hier oberflächennah die beiden Passatwinde aufeinanderstoßen (Konvergenz). In ca. 12 - 15 km Höhe streben die Luftmassen nach dem Aufsteigen wieder auseinander (Höhendivergenz).

Südatlantik, Südpazifik

Im südatlantischen Ozean und im südöstlichen Pazifik gibt es sehr selten tropische Wirbelstürme, da hier die kalten Meeresströmungen Benguela- und Humboldtstrom die tropischen Ozeane deutlich abkühlen, sodass die erforderliche Wassertemperatur von mindestens 26 °C selten erreicht wird. Am 26. März 2004 wurde mit Zyklon Catarina der bislang einzige tropische Wirbelsturm im Südatlantik vor Brasilien beobachtet. Im Herbst 2005 haben mit Vince und Delta erstmals zwei Tropenstürme die den Küsten Europas vorgelagerten kanarischen Inseln bzw. Azoren erreicht.

Mittelmeer

Im November 2011 vergaben amerikanische Meteorologen erstmals einem wirbelsturmähnlichen Gebilde über Südeuropa einen konventionellen Hurrikan-Namen: 0M1.^[2]

Allgemein

Traditionell werden sieben Verbreitungsgebiete unterschieden:

• Nordwestlicher Pazifischer Ozean:
  Die tropischen Wirbelstürme in der Region westlich der Datumsgrenze und nördlich des Äquators nennt man Taifune. Taifune haben oft Auswirkungen auf China, Japan, Südkorea, Hongkong, die Philippinen und Taiwan, Vietnam und Teile Indonesiens. Hinzu kommen zahlreiche Inseln Ozeaniens. Dieses Becken ist das aktivste, ein Drittel der weltweit verzeichneten tropischen Wirbelstürme tritt hier auf. An keiner anderen Küste weltweit gelangen mehr tropische Zyklone an Land als in der Volksrepublik China,^[3] an zweiter Stelle liegen die Philippinen mit 6–7 tropischen Stürmen jährlich.^[4]
• Nordöstlicher Pazifischer Ozean Dieses Becken, nördlich des Äquators und östlich der Datumsgrenze, ist das zweitaktivste. Die Stürme werden hier Hurrikane genannt und haben oft Auswirkungen auf den Westen Mexikos und seltener auf Kalifornien oder den nordwestlichen Teil Zentralamerikas. In der Datenbank ist kein Hurrikan erfasst, der im US-Bundesstaat Kalifornien das Festland erreichte. Historische Aufzeichnungen berichten jedoch davon, dass 1858 ein Sturm in der Stadt San Diego Winde von mehr als 65 Knoten verursachte. Der genaue Verlauf dieses minimalen Hurrikans ist jedoch unbekannt.^[5] 1939, 1976 und 1997 wurden in Kalifornien jedoch Winde in Orkanstärke gemessen.^[5]
• Nördlicher Atlantischer Ozean
  Diese Region besteht aus dem nördlichen Atlantischen Ozean, dem Karibischen Meer und dem Golf von Mexiko. Die Anzahl der Wirbelstürme in diesem Gebiet schwankt zwischen einem und mehr als zwanzig Stürmen jährlich; durchschnittlich bilden sich etwa zehn Stürme pro Jahr.^[6] Von diesen Stürmen sind hauptsächlich die Ostküste der Vereinigten Staaten, die Golfküste der Vereinigten Staaten, Mexiko, Zentralamerika, die Karibischen Inseln und Bermuda betroffen. Venezuela, die Atlantikprovinzen Kanadas und die Makaronesischen Inseln liegen gelegentlich in der Zugbahn der Stürme. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist dabei langfristig die Position des Azorenhochs entscheidend. Bei der gegenwärtigen Position, die das Azorenhoch seit 1000 BP und zuvor zwischen 5000 und 3400 BP innehatte, erreichen Hurrikans sowohl die Atlantik- als auch die Golfküste. Zwischen 3400 und 1000 BP lag das Azorenhoch weiter südwestlich, etwa über den Bermudas, und lenkte daher deutlich mehr Hurrikans in den Golf von Mexiko. Paläotempestologische Untersuchung zeigten, dass während dieser Zeit 3 bis 5 mal mehr Hurrikans die Golfküste erreichten, jedoch nur halb so viele Atlantikküste.^[7][8] Die meisten der intensiveren Hurrikan sind sogenannte Kapverdische Hurrikane, die sich vor der westafrikanischen Küste bei den Kapverden bilden. Seltener entwickeln sich Hurrikane zu außertropische Systemen, die den Westen Europas erreichen, etwa Hurrikan Gordon, der Auswirkungen auf die Iberische Halbinsel und Großbritannien hatte.^[9] Ähnlich selten wie in Kalifornien sind tropische Wirbelstürme in Spanien. Aus den letzten zweihundert Jahren sind nur zwei tropische Wirbelsturmsysteme bekannt, die als solche die iberische Halbinsel erreichten: Hurrikan Vince aus der Saison 2005, und ein Hurrikan aus dem Jahr 1842.
• Nördlicher Indischer Ozean:
  In diesem Becken bilden sich die Stürme, hier Zyklon genannt, in zwei Gebieten, dem Golf von Bengalen und dem Arabischen Meer, wobei im Golf von Bengalen eine fünf- bis sechsfach höhere Aktivität besteht. In diesem Becken hat die Saison zwei Höhepunkte: im April und Mai, bevor der Monsun einsetzt und dann nochmals im Oktober und November, direkt danach.^[10] Die Wirbelstürme mit den meisten Todesopfern haben hier gewütet, etwa der Zyklon in Ostpakistan 1970, durch den mehr wohl 300.000–500.000 Menschen starben. Zyklone betreffen in diesem Becken vor allem Indien, Bangladesch, Sri Lanka, Thailand, Myanmar und Pakistan. Gelegentlich trifft ein Zyklon jedoch auch die Arabische Halbinsel.
• Südwestlicher Pazifischer Ozean:
  Die tropische Aktivität in diesem Gebiet betrifft vor allem Australien und Ozeanien. Tropische Stürme erreichen Brisbane und Neuseeland eher selten, normalerweise während oder nach der Transition in ein außertropisches System.^[11]
• Südöstlicher Indischer Ozean:
  In dieser Region wirkt sich die tropische Wirbelsturmaktivität hauptsächlich auf Australien und Indonesien aus. Die Stürme, die hier traditionell Willy-Willy hießen – inzwischen wird die Bezeichnung Zyklon auch hier verwendet, treffen meistens auf die australische Nordküste zwischen Exmouth und Broome in Western Australia.^[12]
• Südwestlicher Indischer Ozean:
  Obwohl in diesem Gebiet Daten aus fast einem halben Jahrhundert vorliegen, wurde die Zyklonforschung in diesem Bereich erst 1999 zur Priorität, als Météo-France in La Reunion zusätzliches Forschungspersonal stationierte. Zyklone in diesem Gebiet wirken sich auf Madagaskar, Mosambik, Mauritius, Réunion, die Komoren, Tansania und Kenia aus.^[13]

Entwicklungsstadien

Schematischer Aufbau eines tropischen Wirbelsturms

Strömung 

Wenn eine großflächige, konvektionsauslösende Strömung, beispielsweise eine Easterly Wave oder ein außertropisches Tiefdruckgebiet über ausreichend warmem Wasser auf ausreichend feuchte Luftmassen und auf günstige Scherungsbedingungen trifft, kann ein selbsterhaltender Vorgang ausgelöst werden.

Konvektion 

Die durch das Auskondensieren frei werdende latente Wärme führt dazu, dass die aufsteigende Luft zusätzlich beschleunigt wird. Dadurch entsteht an der Wasseroberfläche ein Unterdruck, also ein Tief. Die von unten nachströmenden Luftmassen erfüllen dieselben Kriterien und werden ebenfalls beschleunigt. Dadurch wird der Kettenprozess aber alleine noch nicht ausgelöst, sonst würden auch in unseren Breiten aus großen Gewittern tropische Wirbelstürme entstehen.

Rotation 

Die von allen Seiten auf das durch Tiefdruck geprägte Konvektionsgebiet zuströmenden Luftmassen (Low Level Inflow) fangen an auf der relativ reibungsfreien Wasseroberfläche durch die Corioliskraft, um ein Rotationszentrum herum zu zirkulieren: Es entsteht ein LLCC (Low Level Circulation Centre). Diese Zirkulation organisiert und unterstützt die Konvektion zusätzlich; durch die Rotation kann noch mehr Luft aufsteigen. Außerdem verhindert sie, dass die nachströmenden Luftmassen den Unterdruck im Zentrum ausgleichen. Die Rotation unterstützt so die Selbsterhaltung des Tiefdrucks im Rotationszentrum. Je schneller sich der Wirbelsturm dreht, desto mehr warme, feuchte Luft wird zum Auskondensieren gebracht. Wenn die Luft genug Feuchtigkeit abgegeben hat, steigt sie nicht weiter auf und bewegt sich in der Höhe seitwärts vom Rotationszentrum weg (High Level Outflow). Einen sehr guten Eindruck vermittelt dieses Video mit englischer Erklärung zum Thema Low Level Inflow und High Level Outflow.

Intensivierung 

Das entstandene System intensiviert sich nun immer weiter, solange die Bedingungen es zulassen. Sind die Entwicklungsbedingungen optimal, intensiviert sich dieses System bis zu einer bestimmten Obergrenze. Unter anderem verhindert die Oberflächenreibung ihre Überschreitung, da sie eine bremsende Wirkung hat. Den Rekord hält der Taifun Tip (Nordwestpazifik, 1979) mit 870 Hektopascal Kerndruck und 2200 km Durchmesser. Durchschnittlich erreichen tropische Wirbelstürme einen Durchmesser von 500 bis 700 km. Damit sind sie deutlich kleiner als außertropische Tiefdrucksysteme.

Das Auge von Taifun Odessa, Pazifischer Ozean, August 1985

Auge 

Dreht sich der tropische Wirbelsturm schnell genug, kann sich ein Auge bilden. Das Auge ist ein relativ wolkenfreier, fast windstiller Bereich um das Rotationszentrum, in dem kalte trockene Luft von oben absinkt. Umgeben ist das Auge von hochreichenden Quellwolken, dem Eyewall. Die höchsten Windgeschwindigkeiten erreicht der tropische Wirbelsturm in diesem Bereich. Da der Sturm noch eine zusätzliche Eigenbewegung aufweist, die zur Rotationsgeschwindigkeit addiert wird, liegt das Hauptwindfeld immer auf der Seite, auf der die Rotation und die Eigenbewegung in dieselbe Richtung zeigen. Beispiel: Zieht ein Zyklon mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 200 km/h auf der nördlichen Hemisphäre gegen den Uhrzeigersinn drehend mit einer Eigengeschwindigkeit von 30 km/h nach Norden, so ergibt sich eine totale Geschwindigkeit von 230 km/h an der östlichen Eyewall. Auf der westlichen Seite wird hingegen nur 170 km/h erreicht, da hier die Eigenbewegung der Rotationsbewegung entgegen wirkt.

Abschwächung 

Tropische Wirbelstürme bewegen sich unterschiedlich schnell fort: In niederen Breiten mit 8 bis 32 km/h, in höheren Breiten mit bis zu 80 km/h. Auf beiden Erdhalbkugeln ziehen die Zyklonen zuerst meist in westliche Richtung und kehren dann parabelförmig nach Osten um. Auf der Nordhalbkugel in der Regel folgendermaßen: W NW N NO. Dabei verlassen sie irgendwann den Bereich günstiger Bedingungen und schwächen sich ab; entweder durch Landkontakt, zu kaltes Wasser, trockene Luftmassen oder zu hoher Scherung. Den Rekord an Langlebigkeit hält der tropische Wirbelsturm John, der 1994 31 Tage lang über den Pazifik fegte. Wenn tropische Wirbelstürme die Frontalzone der mittleren Breiten erreichen, können sie sich in ein außertropisches Tiefdrucksystem umwandeln (Extratropical Transition).

Gefahren

Tropische Wirbelstürme zählen zu den Naturkatastrophen, da von ihnen mehrere Gefahren ausgehen, die Menschen, Natur und Sachwerte bedrohen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Bedrohungen, die von tropischen Wirbelstürme ausgehen, näher erläutert:

Wind

Fortwährende hohe Windgeschwindigkeiten, bis über 250 km/h, in Böen sogar über 350 km/h, sind nahe dem Auge möglich. Dieser starke Wind gefährdet vor allem die Schifffahrt auf den Meeresgebieten, sowie selbst massiv gebaute Strukturen an den Küsten und auf Inseln. Der Wind schwächt sich rasch ab, wenn der tropische Wirbelsturm auf Land übertritt, er von seiner Energiequelle (Kondensationswärme, s.o.) abgeschnitten wird und zudem die erhöhte Reibung der Landoberfläche den Sturm abschwächt.

Sturmflut

Durch die hohen Windgeschwindigkeiten kann es zu auflaufender Flut von bis über 10 m kommen. Dies kann zu weitläufigen Überflutungen führen.

Niederschlag

In einem tropischen Wirbelsturm können Niederschlagsmengen von über 500 mm (das sind 500 Liter pro Quadratmeter) pro Tag fallen. Diese enormen Niederschlagsmengen machen über dem Ozean keine Probleme, lösen aber an Land häufig Überschwemmungen aus und können auch zu Erdrutschen führen.

Wellen

Über 20 m hohe Wellen gefährden die Schifffahrt, sowie Küsten und Inseln und ihre Bewohner.

Tornados

Diese kleinräumigen Luftwirbel sind eine häufige Begleiterscheinung von tropischen Wirbelstürmen. Sie bilden sich in den Gewittern, die den tropischen Wirbelsturm umkreisen. Meist handelt es sich dabei um Wasserhosen, es treten aber auch Tornados über Land auf.

Die meisten Todesopfer forderte der Zyklon in Ostpakistan 1970 in Bangladesch, damals starben rund 300.000 Menschen. Hurrikan Katrina verursachte hingegen 2005 die größten Kosten (>100 Milliarden USD). Der stärkste Sturm bei Erreichen der Küste war Camille 1969 an der Golfküste mit 306 km/h Dauerwindgeschwindigkeit. Der zeitlich längste hieß John und hielt sich 1994 31 Tage über dem Pazifik, der in der Ausdehnung größte war Tip im Pazifik mit einem Durchmesser von 2.200 km.^[1]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Wärmere Meere - stärkere Hurrikane, Kevin E. Trenberth, Spektrum der Wissenschaft 9/07 S34 ff
2. ↑ „boj“ in: spiegel.de, Wissenschaft, Satellitenbild der Woche, 12. November 2011 (12. November 2011)
3. ↑ Weyman, James C. and Linda J. Anderson-Berry (December 2002): Societal Impact of Tropical Cyclones (englisch). Fifth International Workshop on Tropical Cyclones. Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory. Abgerufen am 4. Juni 2008.
4. ↑ Shoemaker, Daniel N. (1991): Characteristics of Tropical Cyclones Affecting the Philippine Islands (englisch) (PDF). Joint Typhoon Warning Center. Abgerufen am 4. Juni 2008.
5. ↑ ^{a b} Chenoweth, Michael und Christopher Landsea (November 2004): The San Diego Hurricane of 2 October 1858 (englisch) (PDF). American Meteorological Society. Abgerufen am 4. Juni 2008.
6. ↑ Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, Hurricane Research Division: Frequently Asked Questions: What are the average, most, and least tropical cyclones occurring in each basin? (englisch). NOAA. Abgerufen am 4. Juni 2008.
7. ↑ Liu, Kam-biu; Fearn, Miriam L. (2000). "Reconstruction of Prehistoric Landfall Frequencies of Catastrophic Hurricanes in Northwestern Florida from Lake Sediment Records". Quaternary Research 54 (2): 238–245. doi:10.1006/qres.2000.2166
8. ↑ Scott, D. B.; et al. (2003). "Records of prehistoric hurricanes on the South Carolina coast based on micropaleontological and sedimentological evidence, with comparison to other Atlantic Coast records". Geological Society of America Bulletin 115 (9): 1027–1039. doi:10.1130/B25011.1
9. ↑ Blake, Eric S. (14. November 2006): Tropical Cyclone Report: Hurricane Gordon: 10-20 September 2006 (englisch) (PDF). National Hurricane Center. Abgerufen am 4. Juni 2008.
10. ↑ Joint Typhoon Warning Center (2004): 1.2: North Indian Tropical Cyclones. 2003 Annual Tropical Cyclone Report. Abgerufen am 4. Juni 2008.
11. ↑ Sinclair, Mark: How often is New Zealand hit by tropical cyclones?. (PDF) In: NIWA Science (Hrsg.): Water & Atmosphere. 10, Nr. 1, März 2002. Abgerufen am 4. Juni 2008.
12. ↑ Bureau of Meteorology: Tropical Cyclones in Western Australia – Climatology (englisch). Abgerufen am 4. Juni 2008.
13. ↑ Fehler beim Aufruf der Vorlage:cite web: Die Parameter archiveurl und archivedate müssen beide vorhanden sein oder müssen beide fehlen.World Meteorological Organization: Tropical Cyclone RSMC / South-West Indian Ocean (DOC). Archiviert vom Original am 8. September 2006. Abgerufen am 4. Juni 2008.

Weblinks

 Wikinews: Tropische Stürme – in den Nachrichten

Weltweite Beobachtungsdienste:

• National Hurricane Center / Tropical Prediction Center
• Tropical Products - SSD / NOAA
• Tropical Storm Risk - University College London
• Tropical Cyclones - CIMSS - UW-Madison / NASA / NOAA

Interessante Links:

• Hurrikan- und Taifun-Seite - Thomas Sävert - Naturgewalten Eine aktuelle deutsche Seite mit vielen Infos zu allen Stürmen.
• Hurrikan und Tornado Expeditionen Sturmexpeditionen mit vielen Informationen, Bilder und Videos von Hurrikane, Tornados und anderen Stürmen.
• Current Tropical Cyclone Information von Carl Smith Eine aktuelle Übersicht über viele Dienste, die gerade über tropische Wirbelstürme berichten.
• PlanetWissen.de Genaue Erklärung von Hurrikanen, Orkanen, Zyklonen... etwas abweichend von der hier beschriebenen!
• österr. Wetterdienst ZAMG - Wirbelstürme Aktuelle Wirbelsturm-Informationsseite der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (Satellitenbild-Animationen).