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Wetterthema

15.01.2016

Wetterwirbel

Warum drehen sich Tief- und Hochdruckgebiete?

Am Freitag zog Tief Emma wie ein Bilderbuchwirbel über Deutschland. Auf seiner Rückseite drehte der Wind auf Nord, so dass sich in der Folge skandinavische Kaltluft weit nach Süden ausbreiten kann. Auf der Nordhalbkugel drehen sich Tiefdruckgebiete gegen, Hochs mit dem Uhrzeigersinn und gleichen dadurch effektiv Temperaturunterschiede zwischen polaren und subtropischen Breiten aus.

Wenn man auf einem Karussell sitzt und mit einer Wasserspritzpistole sein Gegenüber zu treffen versucht, stellt man verblüfft fest, dass der Wasserstrahl durch die Drehbewegung seitlich abgelenkt wird und sein Ziel verfehlt. Für ruhende Beobachtertritt der Strahl zwar in gerader Linie aus der Pistole aus, jedoch hat sich in der Zeit zwischen dem Austritt aus der Mündung und dem Nicht-Erreichen des Ziels das Karussell weitergedreht, weswegen er aus Sicht der Mitfahrer einen Bogen gemacht hat.

Die Kraft, die den Wasserstrahl ablenkt ist eine sogenannte Scheinkraft, die nach dem französischen Mathematiker und Physiker Gaspard Gustave de Coriolis (1792 bis 1843) benannt ist, der sie erstmals 1835 mathematisch beschrieben hat und deswegen neben anderen 71 französischen Größen aus Naturwissenschaft und Technik auf dem Eiffelturm in Paris verewigt wurde.

Genau diese Scheinkraft wirkt auf Luftmassen ein, die sich großräumig auf unserem rotierenden Planeten bewegen. Jedoch ist die auf der Erde wirksame Corioliskraft recht gering. Neben der Masse und der Geschwindigkeit des abgelenkten Körpers wird sie nämlich durch die sog. Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung beeinflusst. Die Erde dreht sich an einem Tag ja nur einmal um ihre eigene Achse, auf einem Kinderkarussell mit einer solchen Winkelgeschwindigkeit würde man wohl recht bald eingenickt sein. Man rast zwar auf der sich drehenden Erde in Deutschland mit über 1000 km/h durch den Weltraum, jedoch ist der Kreis den man dabei beschreibt so weitläufig, dass man die Ablenkungskraft am eigenen Leib nicht wahrnehmen kann.

Wirkt nun aber die Corioliskraft über mehreren Tage, so führt dies sehr wohl zu einer markanten Ablenkung. Und somit wird die Luft, die nur vom hohen zum tiefen Druck strömen will auf ihrem Weg dorthin so stark verwirbelt, dass sie das Druckzentrum bis in alle Ewigkeit umkreisen müsste, wenn sie nicht durch die Bodenreibung abgebremst würde. Hierdurch wird schließlich auch die ablenkende Corioliskraft verringert und die Luft kann in das Tief einströmen und es letztendlich auffüllen.

Die Corioliskraft ist an den Polen am stärksten und verschwindet am Äquator, da man dort senkrecht zur Drehachse steht und die Rotation in diesem Fall nicht mehr ablenkend wirkt. Deswegen können tropische Wirbelstürme auch nicht direkt auf dem Äquator entstehen. Erst etwa in 5 Grad nördlicher bzw. südlicher Breite ist die Ablenkung stark genug um Hurrikane, Taifune und Zyklone zu ermöglichen.

Die Drehrichtung ist zwar auf der Südhalbkugel absolut gesehen gleich wie auf der Nordhalbkugel, jedoch steht man quasi kopfüber auf der Erde wodurch sich relativ zum Betrachter die Ablenkung umkehrt. Deswegen drehen sich Tiefs auf der Südhalbkugel im und Hochs gegen den Uhrzeigersinn.

Die Wirbel, die beim Abfließen aus der Badewanne entstehen, werden nicht durch die Corioliskraft verursacht, da diese viel zu schwach ist und viel zu kurz wirkt. Hier wirken ebenfalls Reibungskräfte, die zum Badewannenrand hin zunehmen. Durch die ungleichmäßige Abbremsung des Wassers verwirbelt es, wobei die Drehrichtung durch die Form der Badewanne und die Planschbewegungen beeinflusst wird.

Freitag, 15. Januar 2016

Tim Staeger
ARD-Wetterredaktion

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