Das Wetter scheint wochenlang trostlos zu sein, grauer Nieselregen. Aber es kann auch eine wirklich sensationelle - und oft tödliche - Show sein. Aber was erklärt diese explosiven Ereignisse?

Die Erdatmosphäre wird durch die Erwärmung von der Sonne angetrieben. Das Wetter ist die Reaktion der Atmosphäre auf das ungleiche Muster der Wärmeenergie, die es empfängt. Sichtbares und ultraviolettes Licht wärmt die Erde während des Tages, stärker in niedrigen Breiten, aber die Erde emittiert eine nahezu exakt gleiche Menge an Infrarotstrahlung in alle Richtungen.

Im Durchschnitt erhält die Erde 340 W m^-2 von der Sonne. Etwa ein Drittel dieser Energie ist gerade zurück in den Weltraum verstreut durch Wolken und Eis an der Oberfläche. Die verbleibende Energie, die in etwa einem kleinen Strahler jedes 2m in einem Gitter entspricht, das die Erdoberfläche bedeckt und kontinuierlich durchläuft, wird von der Oberfläche und der Atmosphäre absorbiert.

Aber die Kraft der Sonne ist auf die Tagesseite und insbesondere auf den Äquator gerichtet. Im Durchschnitt die Atmosphäre und Oberfläche absorbieren über 300 W m^-2 in den Tropen, aber weniger als 100 W m^-2 in polaren Regionen. Die Oberfläche der Erde am Äquator ist face-on zu das Licht der Sonne, sondern in einem großen Winkel, um es in der Nähe der Pole, wo die Die gleiche Leistung fällt über eine größere Fläche.

Die Sonne: wo alles beginnt NASA / Goddard / SDO / flickr, CC BY

Die Erdtemperatur zeigt keine extremen Schwankungen, die sich weniger als 50 ° C zwischen Äquator und hohen Breiten unterscheiden, viel weniger als bei einem Körper wie der Mond. Dies liegt daran, dass die Atmosphäre (und in geringerem Maße die Ozeane) Wärme von wärmeren zu kühleren Regionen transportiert. Atmosphärische Wärmetransportspitzen liegen bei etwa 5 PW (5 petaWatts oder 5 × 10¹⁵ W). Für den Kontext, der größte Kernkraftwerk hat eine Kapazität von 8 GW (8 × 10⁹ W) und die Gesamtleistung in allen Formen von Menschen heute verbraucht ist geschätzt 18 TW sein (1.8 × 10¹³ W), über 250 mal weniger.

Diese riesige Stromversorgung ist es, was die Wärmekraftmaschine von der Erdatmosphäre antreibt und Ozeane, und die daraus resultierenden Bewegungen der warmen Luft zu den kühleren Regionen. Entlang der Reise ist, Energie in vielen anderen Formen umgewandelt und die Rotation der Erde hat einen starken Einfluss auf die Form das Wetter nimmt, vor allem in mittleren Breiten. Hier sind die erste Wahl zur Wärmetransport ändert sich von der in Längsrichtung symmetrisch Überdrehen Hadley Zellen zu wellenförmige Bewegungen, von denen Systeme, die die Oberfläche Manifestation unserer vertrauten Hoch- und Niederdruck Wetter.

Jet-Stream-Zirrus. LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

Jet-Streams bei etwa 100 km Höhe an der Grenze Kreis der wärmeren und kälteren Luftmassen sind sehr schmale Bänder (ein paar km tief und vielleicht 10km breit) von schnell bewegter Luft, die die Erde und Form. Im Kern eines Jet-Stream kann Winde 200 km h erreichen^-1 und eine erstaunliche 656 km hr^-1 wurde im Dezember über die Äußeren Hebriden 1967 aufgezeichnet. Die Lage dieser konzentrierten Winde ist für die Planung von Flugzeugrouten von entscheidender Bedeutung, und ein geschickter Einsatz ist der Grund, warum es schneller von West nach Ost fliegt als die umgekehrte Reise.

Der Jet-Stream, die die meisten unser Wetter beeinflusst, ist der nördliche Polar Jet-Stream welches sich auf einer variierenden Route schlängelt und führt die Passage von Wettersystemen auf der ganzen Welt, was möglicherweise zu eine Reihe von Stürmen und Überschwemmungen. Wenn der Jet-Stream-Kurven Süden dann kalte Polarluft nach unten gebracht werden, wenn sie Kurven nach Norden, warme Luft und Wetter angesiedelt führen kann.

Hurrikan Katrina bei Spitzenintensität in den Golf von Mexiko auf 28 August 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Tropische Wirbelstürme, besser bekannt als Hurrikane in Amerika und Taifune im Fernen Ostensind massiv zerstörerische Wetterereignisse, die in niedrigeren Breiten als schwächere Tiefdruckwettersysteme beginnen. Tropische Wirbelstürme bilden sich auf sehr warmen Meeren, typischerweise im Spätsommer und Herbst in jeder Hemisphäre. Während sie sich intensivieren, werden sie durch die Freisetzung von latenter Energie aus Wasserdampf angetrieben, der sich zu den hohen Gewitterwolken verdichtet.

Windgeschwindigkeiten von über 200 km hr^-1 Englisch: www.dlr.de/en/DesktopDefault.aspx/t...mage.1.3575/ Die Verwüstungen sind hauptsächlich auf Überschwemmungen zurückzuführen, die durch den Anstieg der Meeresspiegelhöhe und die starken Regenfälle verursacht wurden. Der durchschnittliche jährliche Niederschlag in Großbritannien kann in weniger als zwei Stunden von den Wolken um das Auge des Sturms fallen.

Der 1970-Bhola-Zyklon war eine der schlimmsten Naturkatastrophen aller Zeiten und tötete in Bangladesch und Westbengalen eine halbe Million Menschen, hauptsächlich aufgrund solcher Überschwemmungen, aber er war bei weitem nicht der mächtigste tropische Wirbelsturm, der relativ moderat war Kategorie 3. Die stärksten, Kategorie 5, sind Stürme Hurrikan Katrina in 2005 mit Winden von über 280 km hr^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY Tornados sind kleiner, heftige Wirbelstürme, die unter einem Gewittersturmwolke, eine Region intensiver vertikale Konvektion bilden kann. Ein Trichterwolke bildet sich in der Mitte des Wirbels, obwohl die starken Winde zirkulieren viel weiter um ihn herum. Die extremsten Winde sind fast 500 km hr^-1und führen zu extremen Schäden auf ihrem Weg.

Das Tri-State Tornado von März 1925, hatte die längste Weglänge, die über 350km aufgezeichnet wurde und tötete 695 Leute im Mississippi River Valley, US. Es war Teil eines Ausbruchs mit einer kombinierten Todesrate von 747, aber selbst das wurde im April 1989 von der Daulatpur-Saturia Tornado in Bangladesch, als mehr als 1,300 Menschen starben und 80,000 obdachlos wurden.

Staubstürme treten in vielen Teilen der Welt und können Sand und feiner Mineralkörner von einem Kontinent zum anderen zu transportieren. In Nordafrika sind diese Stürme als haboobs bekannt und werden oft von den starken Winden mit Gewittern verbunden sind eingeleitet. Ähnliche Stürme treten in den trockeneren Teilen von Nord- und Südamerika und Asien. Haboobs können Höhen von mehr als 1km erreichen, decken tausende km² und für die letzten Stunden, die lofted Staubabsorbierungs- Sonnenlicht, die Luft erwärmen, und die Intensivierung Winde am Rand des Sturms.

Auf der Erde wird nucleate Wassertropfen auf den feineren Staubkörner, so dass sie schließlich zu entfernen und das Wachstum eines Sturms zu beschränken, sondern auf dem Mars, die viel trockener ist, einige Staubstürme können schließlich den Planeten bedecken.

Ein Staubteufel in Arizona. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

Staubteufel sind kleine konvektive Wirbel, sichtbar gemacht durch den Staub, den sie von der Oberfläche abheben. Sie werden auch durch Wärmeenergie angetrieben, wobei eine kühlere Atmosphäre in Kontakt mit einer warmen Oberfläche steht. Dies ist am häufigsten in wüstenähnlichen Regionen der Fall, aber sie können auch in gemäßigten Klimazonen vorkommen, und es gibt Aufnahmen von "Schneegeistern" auf hell erleuchteten Berghängen. Auf der Erde können sie 1km hohe und vielleicht 10 Meter Durchmesser erreichen; Auf dem Mars wurden sie in einem viel größeren Größenbereich gesehen, sich bis hoch und 20 Meter 200km über und erscheinen in vielen Bildern von umkreisenden Raumfahrzeugen.

State Farm / flickr, CC BYLightning ist ein häufiges Phänomen in der Erdatmosphäre, das in Regionen mit starker vertikaler Konvektion auftritt. Über 2,000 sind Gewitter aktiv in jedem Augenblick. Luft in dem schmalen Mitte eines Blitzkanals kann kurz 30,000 ° C, fünf Mal die Temperatur der Oberfläche der Sonne zu erreichen Der Donner-Sound kommt aus der raschen Expansion der erhitzten Luft und Bäume, die geschlagen werden, sind buchstäblich wie Wasser geblasen auseinander in ihnen kocht sofort.

Hagel ist in der Regel mit Gewittern und ist auch ein warmes Wetter, konvektive Phänomen verbunden. Die Menschen betrachten oft Hagel als Winter-Event, aber späten Frühjahr und Sommer ist die einzige Zeit, die wahre Hagel in Großbritannien stattfindet. Wenn es starke Aufwinde der Luft sind, können Hagelkörner erreichen sehr große Größen, bis zu 20cm im Durchmesser und kann fast 1 kg wiegen. Hagelstürme können wirklich tödlich sein und leider gibt es Aufzeichnungen von vielen Hunderten von Toten. Möglicherweise ist der tödlichste hailstorm aufgezeichnet tötete mehr als 230 Menschen und 1,600 Vieh in Uttar Pradesh, Nordindien im April 1888, und es liegen Aufzeichnungen der Verkehrstoten in Warwickshire, England so weit zurück wie Mai 1411.

Über den Autor

Stephen Lewis, Senior Lecturer in Physical Sciences, der Open University. Meine Forschungsinteressen sind in Planetenatmosphäre Modellierung, insbesondere auf verschiedenen Planeten vergleichende Studien der dynamischen Meteorologie und Klimaprozessen beteiligt sind. Dabei geht es in erster Linie große numerische Modelle der Planetenatmosphären.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

Verwandte Buch:

at

Danke für den Besuch InnerSelf.com, wo sind sie 20,000+ lebensverändernde Artikel, die „Neue Einstellungen und neue Möglichkeiten“ fördern. Alle Artikel sind übersetzt in Über 30 Sprachen. Abonnieren zum InnerSelf Magazine, das wöchentlich erscheint, und zu Marie T Russells Daily Inspiration. Innerself Magazin erscheint seit 1985.