Ein tropischer Wirbelsturm ist ein frontenloses Tiefdrucksystem mit organisierter Konvektion, schweren Gewittern und Zirkulation der zum Tiefdruckzentrum ziehenden Luftmassen.
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. Die Entwicklungsbedingungen werden meistens in den Tropen oder Subtropen erfüllt. Je nach Region der Entstehung tragen tropische Wirbelstürme unterschiedliche Zusatzbezeichnungen, gemeint ist aber immer das gleiche.
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 Bangladesh, damals starben rund 300 000 Menschen:
Wind: In Böen sind über 350 km/h möglich. Bei diesen Geschwindigkeiten sind auch schon massiv gebaute Strukturen gefährdet.
Wellen: Über 20 m hohe Wellen bedrohen die Schifffahrt sowie die Küsten und Inseln.
Tornados: Tornados sind eine häufige Begleiterscheinung von tropischen Wirbelstürmen. Diese bilden sich in den Gewittern, die den tropischen Wirbelsturm umkreisen. Die Tornados wirken dann zwar kleinräumiger, jedoch sind bei einem Tornado die Windgeschwindigkeiten oft höher als bei dem tropischen Wirbelsturm. Ausser einer vertikalen Drehachse haben diese beiden Systeme jedoch nichts gemeinsam. Eine genaue Unterscheidung ist hier notwendig, da es zwischen diesen beiden Systemen oft zu Verwechslungen kommt.
Entwicklungsbedingungen
Reibung und Feuchtigkeit: 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.
Wasseroberflächentemperatur: Die Wasseroberflächentemperatur muss mindestens 26,5° C betragen.
vertikale Windscherung Da die Rotationsachse eines tropischen Wirbelsturms vertikal verläuft, ist es für die Systemerhaltung wichtig, dass die niedrigen und hohen Winde möglichst mit gleicher Geschwindigkeit aus der gleichen Richtung wehen. Die vertikale Windscherung bildet einen Vektor aus diesen beiden Winden. Dabei gelten Scherungswerte bis 10 m/s als günstig und ab 20 m/s als sehr ungünstig für eine Entwicklung.
Entstehungsort
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.
In diesen Zonen 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 26.03.04 wurde der bislang einzige tropische Wirbelsturm im Südatlantik vor Brasilien beobachtet. Auf dem Mittelmeer werden manchmal Stürme beobachtet, die den tropischen Wirbelstürmen ähnlich sind.
Störung: Wenn eine großflächig Konvektion auslösende Störung, beispielsweise eine Esterly 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, das 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, das 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 sie 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 Hurrikan Tip 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.
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. Ein Auge kann bis zu 50 km Durchmesser erreichen. 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 Rotationsgeschwindikeit 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. Sie können bis zu 3,6 Millionen Tonnen Luft bewegen. 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).
Einstufungen
Tropische Wirbelstürme werden meist nach der Saffir-Simpson-Skala eingestuft. Kriterium ist die höchste mittlere Windgeschwindigkeit:
tropisches Tief: Jedes tropische Tief (Tropical Depression: TD) wird nach Regionen unterteilt durchnummeriert. Beispielsweise bezeichnet "TD 06W" das 6. tropische Tief des Jahres auf dem Westpazifik.
tropischer Sturm: Wenn die Stärke eines tropischen Sturmes (Tropical Storm: TS) erreicht wird, bekommt das System einen Namen. Das geschieht zur besseren Unterscheidung und um die Bevölkerung eindrücklicher warnen zu können. Je nach Region wird dieser Name nach eigenen Regeln und eigenen Listen festgelegt. Eine Übersicht über alle Namenslisten befindet sich auf der "Worldwide Tropical Cyclones Names" Seite vom National Hurrikane Center der USAin englischer Sprache. Beinah weltweit (Ausnamen siehe Noname) haben sich kurze menschliche Eigennamen durchgesetzt, da diese am wenigsten Irrtümer verursachen und leicht behalten werden.
Zusatzbezeichnung: Wird eine mittlere Windgeschwindigkeit von 117 km/h überschritten bekommt das Zyklonsystem zusätzlich noch eine regionale Zusatzbezeichnung wie beispielsweise Hurrikan (von Indianisch: huracan - Gott des Windes) oder Taifun.
Supertaifun: Ein Taifun mit mittleren Windgeschwindigkeiten von über 240 km/h wird als Supertaifun bezeichnet.
Major Hurricane: Ein Hurrikan ab Kategorie 3 wird als "Major Hurricane" bezeichnet
Noname: Tropische Stürme auf dem Südatlantik und dem Nordindischen Ozean erhalten nur Nummern, keine Namen.
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