Hurrikan - Aufbau und Entwicklung

Nachdem gestern die Ausgangsvoraussetzungen für die Entstehung von
Hurrikans beschrieben worden sind, gehören die nächsten Zeilen der
weiteren Entwicklung der sogenannten Wellenstörung zu einem
tropischen Wirbelsturm. Zu einer Verstärkung der
Rotationsgeschwindigkeit und schließlich der Ausbildung auch eines
Auges (Hurrikan Zentrum, schwach windiger Bereich) müssen weitere
Bedingungen erfüllt sein. Für ein besseres Verständnis werde ich
zunächst den Aufbau eines Hurrikans etwas näher erläutern.

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Als Ausgangslage nehmen wir unsere Wellenstörung, die im konvergenten
(zusammenströmenden) Bereich erste hoch aufragende Wolken mit
Niederschlag gebildet hat. Durch das Aufsteigen nimmt im Zentrum der
Druck ab, sodass weitere Luft von außen nachströmen muss. Diese
fließt aufgrund der Reibung, der Corioliskraft (Rechtsablenkung von
Luftströmungen auf der Nordhalbkugel aufgrund der Erdrotation) und
der Druckgradientkraft (Stärke der Strömung aufgrund von
Luftdruckunterschieden) spiralförmig nach innen. Erst wenn sich beide
Kräfte ausgleichen, stellt sich eine gleichmäßige kreisförmige
Bewegung ein. Entsprechend stellt sich eine zylinderförmige Struktur
ein, die von starken Aufwinden im Zentrum geprägt ist (vgl. Graphik;
Quelle: wiki.bildungsserver.de). Beim Aufsteigen kondensiert die
Feuchte in der Luft und es kommt zur Wolkenbildung und schließlich zu
Regen. Je höher die Wolken aufsteigen, desto stärker wird der Regen.
Gleichzeitig kommt es zunehmend zu Blitzentladungen. Für die
Intensität (Stärke) des Aufsteigens der Luft, des Regens und der
Rotationsgeschwindigkeit sind nun im Wesentlichen drei Bedingungen
notwendig.

Die Hauptgröße stellt dabei die vertikale Temperaturdifferenz dar.
Wenn sich am Boden sehr warme und in der Höhe sehr kalte Luft
befindet, ist die Luftschichtung sehr instabil. Die kalte Luft in der
Höhe ist schwerer und will absinken, während die leichte warme Luft
am Boden aufsteigen möchte. Fließt also in der Höhe (oberhalb von ~5
km) kalte Luft aus Norden (Südhalbkugel: Süden) ein und kann sich am
Boden warme Luft über einen durch die Sonneneinstrahlung aufgeheizten
Ozean ausbilden, kommt es zu vertikalen Umschichtungen. Im Bereich
unseres Wirbelsturms bedeutet dies, dass sowohl das Aufsteigen im
Zentrum, als auch das Absinken außerhalb des Wirbels deutlich
verstärkt werden. Grundsätzlich können Hurrikane bei einer
Oberflächenwassertemperatur von über 26 Grad auftreten. Lediglich in
einzelnen Fällen reicht auch eine Wassertemperatur unter 26 Grad aus.

Eine weitere wesentliche Bedingung beschreibt der Phasenwechsel
zwischen flüssig-gasförmig-flüssig. Verdunstet viel Wasser des warmen
Ozeans oder wird viel Feuchte zugeführt, kann wiederum auch viel
Feuchte beim Aufsteigen kondensieren und somit Tropfen bilden. Bei
dem Vorgang von der gasförmigen in die flüssige Phase wird viel
Energie freigesetzt, die wiederum dazu führt, dass die Luft noch
stärker aufsteigt und somit auch die Rotationsgeschwindigkeit weiter
erhöht.

Zu guter Letzt darf der Wind nicht mit der Höhe drehen. Dies
bedeutet, dass der Wind am Boden nahezu aus der gleichen Richtung
wehen muss wie in 2, 5 oder auch 10km. Ist dem nicht so, würde die
sogenannte vertikale Windscherung dazu führen, dass der Wirbelsturm
in Schieflage gerät und auseinanderbricht, was gleichzeitig das Ende
der Entwicklung bedeuten würde.

Zusammenfassend kann man nun feststellen, dass wir für die Entstehung
eines Hurrikans eine Anfangsstörung (siehe gestern) benötigen. Des
Weiteren gilt: je größer der Temperaturunterschied zwischen Boden und
Höhe und die Menge an Feuchte, die kondensieren kann, desto stärker
das Aufsteigen (vertikale Geschwindigkeit) und umso tiefer der Druck
im Zentrum des Sturms. Entsprechend stiegen dann sowohl die
Rotationsgeschwindigkeit als auch die Regenintensität.

Die Rotationsgeschwindigkeit beschreibt dabei die Stärke der
Drehbewegung des Sturms. Diese ist, neben den starken Niederschlägen,
für die zahlreichen Schäden infolge eines tropischen Wirbelsturms
verantwortlich.

Sind nun alle Voraussetzungen gegeben, steht einer Entwicklung eines
tropischen Wirbelsturms nichts mehr im Wege. Trifft der Wirbelsturm
jedoch auf Land, so verliert er sehr rasch an Stärke. Dies hat zwei
bedeutende Gründe. Zum Ersten wird dem Sturm schlagartig der
feuchtwarme Untergrund (Ozean) entzogen, der ihm einen großen Teil
der Energie bereitstellt (s.o.), zum Zweiten erhöht sich die
Bodenreibung deutlich, sodass dem Sturm zusätzliche Energie für die
Fortbewegung entzogen wird.

Haben sie Interesse an weiteren Informationen oder möchten ein paar
Fachbegriffe nachschlagen, können sie dies gerne im Wetterlexikon auf
der Internetseite des Deutschen Wetterdienstes unter www.dwd.de ->
Wetterlexikon machen.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.09.2013

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