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Im Bereich der Tropen führt eine intensive Sonneneinstrahlung zu einer starken Energiezufuhr. Mit abnehmendem Sonnenwinkel in Richtung Polen verringert sich die Energiezufuhr kontinuierlich. Dadurch entsteht am Äquator ein Energieüberschuss gegenüber den höheren Breiten. Diese Energiegegensätze zwischen den äquatorialen und den polaren Breiten werden in der Atmosphäre ausgeglichen. Luftkreisläufe/Passatzirkulation – ZUM-Unterrichten. Atmosphärische Zirkulation Dabei entstehen auf der Erde eine Reihe von Gürteln mit unterschiedlichen Luftdrücken: die äquatoriale Tiefdruckrinne, die beiden subtropisch-randtropischen Hochdruckgürtel im Bereich der Wendekreise, die beiden subpolaren Tiefdruckfurchen im Bereich der Polarkreise sowie die beiden polaren Kältehochs über dem Nord- und dem Südpol. Zwischen den subtropisch-randtropischen Hochdruckgürteln und der äquatorialen Tiefdruckzone besteht ein Druckgefälle. Durch die Drehung der Erde und die daraus resultierende Corioliskraft entsteht ein Ostwind, der als tropische Ostströmung oder Urpassat bezeichnet wird.
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Der Passatkreislauf Arbeitsblatt In English
Diese Regenfälle sind außergewönlich ergiebig. Das Hauptregengebiet wandert mit dem Sonnenhöchststand mit zweimonatiger Verspätung zu den Wendekreisen und wieder zurück zum Äquator. In Afrika werden die Wendekreise vom Regengebiet aber nicht erreicht. An den Wendekreisen liegen die großen Wüsten der Erde: Sahara, Namib und Kalahari. Hier handelt es sich um tropische Wüsten, deren Existenz das Passat-Modell auch erklären muss. Das Problem des Energietransports von den Tropen (Energieüberschuss) in die gemäßigten Breiten interessiert vor allem die Klimaforscher. Das Modell der Passatzirkulation hat zwei Teile:
Das Modell der Hadley-Zellen (Luftkreislauf) und
das Modell der zyklischen Wanderung der Hadley-Zellen mit dem Sonnenstand (jahreszeitlicher Kreislauf). Der passatkreislauf arbeitsblatt 1. Hadley-Zellen
Was treibt das System an? Der zenitale Sonnenstand zwischen den Wendekreisen bewirkt eine starke Erwärmung der bodennahen Luftschichten. Mit etwa zweimonatiger Verspätung hat sich auch die darüberliegende Atmosphäre stark erwärmt.
Der Passatkreislauf Arbeitsblatt 1
Die Troposphäre dehnt sich dadurch aus und die Obergrenze, das ist die Tropopause, hebt sich auf etwa 16-18 km Höhe an. Nun ist es aber ab den Wendekreisen polwärts wesentlich kühler als in den Tropen. So entsteht an den Wendekreisen ein Knick in der Tropopause. Der Grund liegt in der Kugelform der Erde: Die Sonnen-Einstrahlung nimmt mit dem Cosinus der Breitenlage ab. Die oberen Luftmassen an der Tropopause wollen nun zum Druckausgleich in Richtung Pole abfließen. Diese Strömung heißt Antipassat. Der passatkreislauf arbeitsblatt in english. An den Tropopausenknicks ist dieser Abfluss besonders schnell, so erzeugt die Corioliskraft (Erddrehung) dabei die Subtropenjetstreams. Diese "querliegenden" Windschläuche verhindern nun das weitere Abfließen von tropischen Luftmassen in der Höhe. Die vom Äquator kommende Höhenluft strömt deshalb am Hindernis der Jetstreams vorbei hinunter zum Boden. Dadurch wird unter den Jetstreams am Boden ein starkes und beständiges Hochdruckgebiet (Subtropenhoch) erzeugt. Im Nordsommer ist dieses Hoch gelegentlich so groß wie ganz N-Afrika.
Am 21. März und am 23. September befindet sich die Zone mit der höchsten Sonneneinstrahlung in Höhe des Äquators. Von Norden und Süden strömen die warmen Passatwinde äquatorwärts und treffen am Äquator zusammen. Dieses Zusammentreffen führt zu einem Aufstieg der Luftmassen, der mit starken Niederschlägen einhergeht. In der Höhe kühlen sich die Luftmassen ab und fließen polwärts, wo sie in Höhe der subtropisch-randtropischen Hochdruckgürtel an den Wendekreisen wieder absteigen und erneut dem Passatkreislauf zugeführt werden. In den Regionen mit absteigenden Luftmassen fallen dabei kaum Niederschläge. Diercke Weltatlas - Kartenansicht - Afrika - Passatkreislauf - 978-3-14-100870-8 - 187 - 7 - 1. Im Nordsommer (Sommersonnenwende am 21. Juni) ist die ITC und damit die Zone starker Niederschläge nach Norden verlagert. In einer Breitenlage von etwa 15° N fallen besonders starke Niederschläge. Im Südsommer (Sonnenwende am 21. Dezember) verlagert sich die ITC mit dem höchsten Sonnenstand auf die Südhalbkugel, sodass dort ein Niederschlagsmaximum auftritt. Durch die Verlagerung der ITC und damit der Niederschlagsmaxima erhalten die äquatornahen, immerfeuchten Tropen zwei Regenzeiten (jeweils im März und im September), die wechselfeuchten Tropen mit einer Breitenlage von etwa 15° weisen dagegen jeweils nur eine Regenzeit auf (im Nordsommer bzw. im Südsommer).