Wie entsteht Wind?

Die Energie des Windes stammt aus der Sonnenenergie. Diese verteilt sich unregelmäßig auf der Erdoberfläche. Das führt zur Entstehung von Hoch- und Tiefdruckgebieten – durch die dann Winde entstehen. Doch wie genau funktioniert das? Und weshalb lässt der Wind an den Küsten nie nach?

Grundsätzlich entsteht der Wind durch Sonnenenergie.

Wenn die Sonne auf die Erde scheint, erhitzen sich die Erdoberfläche und die Atmosphäre nicht überall gleich stark – z.B. erwärmen sich Landflächen stärker als Meere, Wüsten stärker als Vegetationslandschaften, wolkenlose Gegenden stärker als jene mit bewölktem Himmel. Da wärmere Luft aufsteigt und kältere nach unten sinkt, entsteht unterschiedlicher Luftdruck in den verschiedenen Gebieten.

Gegenden mit höherem Luftdruck werden Hochdruck-, solche mit niedrigerem Tiefdruckgebiete genannt. Diese Druckunterschiede rufen Antriebskräfte für den Wind hervor, vom Hoch zum Tief hin gerichtet. Die Luft wird also vom Hochdruckgebiet ins Tiefdruckgebiet getrieben.

Da die Erde aber rotiert, kann die Luft nicht auf kürzestem Wege vom Hoch ins Tief strömen, sondern über komplizierte spiralförmige Wege, deren Vorausberechnung übrigens ein wesentlicher Bestandteil der Wettervorhersage ist. Tiefs werden also nicht so schnell aufgefüllt und Hochs nicht so schnell abgebaut.

Das Strömen der Luft nennen wir Wind!

Wie entsteht ein Tief oder ein Hoch?

Grundsätzlich entsteht das Tief durch Aufwärts-, das Hoch durch Abwärtsbewegung der Luft.

In Äquatornähe z.B. wird die Luft sehr stark erwärmt. Da sich die Luft ausdehnt, wird ihre Dichte etwas geringer als sie der kühleren, weiter vom Äquator entfernteren Luft. Daher steigt die warme Luft großräumig auf. Die Folge davon ist, dass über dem Erdboden nun etwas Luft „fehlt“: Dort herrscht ein Tief. Es ist diese Aufwärtsbewegung der Luft (einige cm pro Sekunde), welche das Tief erzeugt. In tropischen Zyklonen, zum Beispiel, kann die Geschwindigkeit der aufsteigenden Luft 100 km/h übertreffen.

In anderen Gebieten sinkt Luft großräumig nach unten und es entsteht am Boden ein „Stau“. Dort herrscht ein etwas größerer Luftdruck, ein Hoch also.

Das Zusammenspiel der horizontalen und vertikalen Luftströmungen kann, stark vereinfacht, in einem Schema dargestellt werden. Zwischen den Polen und dem Äquator erkennt man drei Zellen, in denen Luft aufsteigt, in der Höhe nordwärts oder südwärts strömt, dann absinkt und schließlich in Bodennähe den Strömungskreislauf schließt. Diese Systeme greifen ähnlich wie Zahnräder ineinander.

Abb.: Vereinfachtes Schema der globalen Zirkulation der Luftmassen

Warum gibt es am Meer immer Wind?

Der Wind am Strand entsteht durch die unterschiedlich starke Erwärmung von Land und Meer. Tagsüber, wenn die Sonne scheint, werden das Land und die Luft darüber stärker erhitzt als das Meer und die Luft, die darüber „liegt“. (Es ist eine Eigenschaft von Wasser, dass seine Tempertur bei Wärmezufuhr nur relativ wenig ansteigt, in Gegensatz zu andern Stoffen.) Die warme Luft über dem Land dehnt sich aus und steigt nach oben, kalte Luft strömt nach: Die Luft bewegt sich also vom Meer in Richtung Land. Nachts ist es umgedreht: Das Land kühlt schneller ab als das Meer, also bläst der Wind vom Land in Richtung Meer.

Autoren: Patrick Delhalt, Biologe und André Mousset, Physiker (MNHN)

Dieser Artikel erschien im Science News 03/2005.