Tropischer Wirbelsturm

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

Tropische Wirbelstürme rotieren zyklonal, also auf der Nordhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn. Diese Rotation verleiht dem Wirbelsturm seine typischen, spiralförmig angeordneten Wolkenbänder. Tropische Wirbelstürmen können gewöhnlich nur in den Tropen oder Subtropen entstehen. Je nach Region der Entstehung tragen tropische Wirbelstürme unterschiedliche Zusatzbezeichnungen:

Hurrikan : Als Hurrikane werden tropische Wirbelstürme im Nordatlantik, Nordpazifik östlich der Datumsgrenze und im Südpazifik östlich von 160° Ost bezeichnet, wenn sie eine maximale Mittelwindstärke von über 118 km/h erreichen.
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, Madagascar und der afrikanischen Ostküste werden als Zyklone bezeichnet. Schlussendlich werden auch tropische Wirbelstürme im Bereich Südostpazifik "Zyklone" genannt.
Taifun : Als Taifun werden tropische Wirbelstürme im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans bezeichnet.

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

Entwicklungsbedingungen

Reibung und Luftfeuchtigkeit : Tropische Wirbelstürme bilden sich nur über Wasseroberflächen, da hier die Reibung wesentlich niedriger ist als an Land und weil hier die Luft feucht genug ist, um ausreichend Konvektion zu verursachen. Die Luftfeuchtigkeit spielt eine wesentliche Rolle, 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 26,5°C bis zu einer Tiefe von 40m betragen.
Wassertiefe : Das Wasser muss mindestens 60 m tief sein.

Entstehung

Im Spätsommer verdunsten große Wassermassen, die mit der warmen Luft aufsteigen, diese beginnen wegen der Erdumdrehung an zu drehen: ein riesiger Wirbel entsteht. In dessen Mitte befindet sich das "Auge", dort ist es völlig ruhig. Auf dem Festland wird er schw^cher, weil der Nachschub an feuchtwarmen Luft fehlt.

Entstehungsorte

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).

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 26,5°C selten erreicht wird. Am 26. März 2004 wurde 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. Auf dem Mittelmeer werden manchmal Stürme beobachtet, die den tropischen Wirbelstürmen ähnlich sind.

Es ergeben sich 7 Entstehungsgebiete:

Nordatlantik: Karibisches Meer, Golf von Mexiko, USA, Mexiko
Nordostpazifik: Hawaii, Mexiko, USA
Nordwestpazifik: Philippinen, Taiwan, Volksrepublik China, Japan
Nordindischer Ozean: Golf von Bengalen, Arabisches Meer, Indien
Südwestpazifik: Ostaustralien
Südostindischer Ozean: Westaustralien
Südwestindischer Ozean: Madagaskar, Ostafrika

Entwicklungsstadien

Störung : Wenn eine großflächige, konvektionsauslösende Störung, beispielsweise eine Easterly Wave oder ein außertropisches Tief 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 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 ja auch in unseren Gegenden aus großen Gewittern tropische Wirbelstürme entstehen.
Rotation : Hinzu kommt jetzt noch, dass die von allen Seiten auf das durch Tiefdruck geprägte Konvektionsgebiet zuströmenden Luftmassen (Low Level Inflow) auf der relativ reibungsfreien Wasseroberfläche durch die Corioliskraft anfangen, um ein Rotationszentrum herum zu zirkulieren. Es entsteht ein LLCC (Low Level Circulation Centre). Diese Zirkulation organisiert und unterstützt die Konvektion nun zusätzlich. Durch die Rotation kann nun noch mehr Luft aufsteigen. Außerdem wird durch die Rotation verhindert, dass die nachströmenden Luftmassen den Unterdruck im Zentrum ausgleichen können. Die Rotation unterstützt dadurch 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 erfolgt eine Intensivierung bis zu einer Obergrenze. Diese kann nicht überschritten werden, da die Oberflächenreibung und andere Gründe eine bremsende Wirkung hervorrufen. Den Rekord hält der Taifun Tip (Nordwestpazifik, 1979) mit 870 Hektopascal Kerndruck und 2200 km Durchmesser. Durchschnittlich erreichen tropische Wirbelstürme einen Durchmesser von 500 - 700 km. Damit sind sie deutlich kleiner als außertropische Tiefdrucksysteme.

Typhoon Odessa 1985.jpg, Pazifischer Ozean, August 1985]]

Auge : Dreht sich der tropische Wirbelsturm schnell genug, dann kann sich sogar ein Auge bilden. Das Auge ist ein relativ wolkenfreier, schwachwindiger Bereich um das Rotationszentrum in dem kalte trockene Luft von oben herabsinkt. Umgeben ist das Auge von hochreichenden Quellwolken, der Eyewall. Die höchsten Windgeschwindigkeiten erreicht der tropische Wirbelsturm im Bereich dieser Eyewall. Da der Sturm noch eine zusätzliche Eigenbewegung aufweist, die noch zur Rotationsgeschwindigkeit dazu addiert wird, liegt das Hauptwindfeld immer auf der Seite, wo die Rotation und die Eigenbewegung in die selbe 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 an der östliche Eyewall von 230 km/h. Auf der westlichen Seite wird hingegen nur 170 km/h erreicht, da hier ja die Eigenbewegung entgegen der Rotationsbewegung wirkt.
Abschwächung : Tropische Wirbelstürme bewegen sich unterschiedlich schnell fort: in niederen Breiten mit 8 bis 32 Kilometern pro Stunde, in höheren Breiten mit bis zu 80 Kilometern pro Stunde. Auf beiden Erdhalbkugeln ziehen die Zyklone 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 dann irgendwann den Bereich günstiger Bedingungen und schwächen sich ab, entweder durch Landkontakt (Landfall), zu kaltes Wasser, trockene Luftmassen oder wegen 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. Die meisten Todesopfer forderte ein Zyklon 1970 in Bangladesch, damals starben rund 300 000 Menschen:

Sturmflut : Fortwährende hohe Windgeschwindigkeiten, bis über 250 km/h, sind nahe des Auges möglich. Dadurch kann es zu auflaufender Flut von bis über 10m NN kommen. Dies kann zu weitläufigen Überflutungen führen, zusätzlich sind bei diesen Geschwindigkeiten auch bereits massiv gebaute Strukturen gefährdet.
Wind : In Böen sind über 350 km/h möglich. Bei diesen Geschwindigkeiten sind auch massiv gebaute Strukturen gefährdet.
Niederschlag : Innerhalb eines Tages können über 500 mm Niederschlag fallen. Diese enormen Regenmengen lösen an Land dann häufig verheerende Erdrutsche und Überschwemmungen aus.
Wellen : Über 20 m hohe Wellen bedrohen die Schifffahrt sowie die Küsten und Inseln.
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, beim Landfall treten aber auch Tornados über Land auf.

Weblinks

Weltweite Beobachtungsdienste:

Interessante Links:

Hurrikan- und Taifun-Seite - Thomas Sävert - Naturgewalten Eine aktuelle deutsche Seite mit vielen Infos zu allen 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 Hurrikans, Orkanen, Zyklonen... etwas abweichend von der hier beschriebenen!
österr. Wetterdienst ZAMG - Wirbelstürme Aktuelle Wirbelsturm-Informationsseite der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (Satellitenbild-Animationen).