Verantwortlich für die regional unterschiedlichen Witterungen auf der Erde ist die allgemeine atmosphärische Zirkulation. Diese basiert auf der unterschiedlichen Einstrahlung der Sonne auf die Erde.
Durch die Neigung der Erde und ihrer Zugbahn um die Sonne wird den äquatornahen Regionen sehr viel Energie in Form von Sonnenstrahlung zugeführt. Dadurch können sich die bodennahen Schichten stark aufheizen. Die warme und leichte Luft steigt auf und es entsteht somit die sogenannte Innertropische Tiefdruckrinne (Inter-Tropical-Convergence Zone, ITCZ). Am Boden strömt Luft nach, die aufgrund der Erddrehung auf der Nordhalbkugel (s.u.) nach rechts sowie auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt wird. Die entstehenden Winde sind auch als Passatwinde oder im englischen als "Trade Winds"(Handelswinde) bekannt. Diese Bezeichnung beruht auf den Zeiten, als sich die Segelschiffe auf dem Weg nach Amerika dieses Phänomen zunutze machten.
In der Höhe stellt sich gleichzeitig eine Ausgleichsströmung zur Bodenströmung ein. Vom Äquator weg strömt dort die Luft in Richtung Pole. Sie wird jedoch spätestens bei 30° nördlicher bzw. südlicher Breite gezwungen, wieder abzusinken. Am Boden entstehen dabei Hochdruckgebiete, die schließlich den sogenannten subtropischen Hochdruckgürtel bilden. Durch das Absinken der Luft können sich keine Wolken bilden, sodass dort die Sonne meist ungehindert scheinen kann. Durch fehlende Niederschläge breiten sich in diesen Regionen Wüsten aus. Die beschriebene sehr stabile Zirkulation, die sich sowohl auf der Nordhalbkugel als auch auf der Südhalbkugel finden lässt, wird als Hadley-Zelle bezeichnet. Wäre die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Drehachse wesentlich langsamer, so wäre die Corioliskraft (Rechtsablenkung der Luft auf der Nordhalbkugel) geringer und die Hadley-Zellen würden sich vom Äquator bis zu den Polen erstrecken. Die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit der Erde bewirkt aber die Ausbildung zweier weiterer meridionaler (in Süd-Nord-Richtung) Zirkulationszellen!
Die sogenannte Polarzelle beschreibt dabei ein der Hadleyzelle entgegengesetztes Phänomen. Durch die Abflachung der Pole und der resultierenden sehr geringen Sonneneinstrahlung kühlt es an den Polen stark aus. Da kalte Luft schwer ist, sinkt sie ab. Am Boden entsteht daher ein polares Hochdruckgebiet. Die absinkende Luft strömt dort in Richtung Äquator auseinander. Durch die Erdrotation werden diese Winde auf der Nordhalbkugel (NHK) nach rechts abgelenkt (Corioliskraft) und wehen nach Westen. Haben sich die polaren Ostwinde ausreichend erwärmt, steigt die Luft wieder auf, um dann in der Höhe wieder zu den Polen zurückzufließen.
Zwischen diesen beiden genannten Zellen stellt sich schließlich eine dritte indirekte und gegenläufige Zelle ein, die unter dem Namen Ferrel-Zelle bekannt ist. In dieser weht der Wind am Boden aus der subtropischen Hochdruckzone kommend nach Nordosten (NHK). Die Zone heißt daher auch Westwindzone oder Westwinddrift der gemäßigten Breiten. Die Ferrel-Zelle ist im Vergleich zur Polar- oder Hadley-Zelle wesentlich instabiler, da bei ca. 60° bis 70° geographischer Breite die feuchtwarmen Westwinde auf kalte polare Ostwinde treffen. Dabei entsteht die Polarfront, die beide Luftmassen voneinander trennt. An dieser Front steigt die Luft auf und es entstehen am Boden Tiefdruckgebiete, die auch unser Wetter in Deutschland mit bestimmen. In der Höhe strömt die Luft schließlich wieder nach Süden.
Alle drei atmosphärischen Zellen (vgl. Graphik) sind beim Wärme- und Energietransport zwischen den Tropen und den Polen von wesentlicher Bedeutung. Ohne diesen Mechanismus würde es an den Polen immer kälter und in den Tropen gleichzeitig immer wärmer werden. Da im Nordwinter insbesondere die Regionen nördlich des Sonnenwendekreises extrem auskühlen, muss in diesen Monaten besonders viel Wärme nach Norden transportiert werden. Daher tritt im Winter im Vergleich zu den Sommermonaten oftmals eine größere Anzahl an Tiefs auf, die häufig auch stärker ausfallen. In diesem Fall spricht man auch gerne von den typischen Herbst- und Winterstürmen. Der Wechsel von Hochdruck- und Tiefdruckgebieten und deren Verlagerung wird dabei durch sogenannte Großwetterlagen beschrieben. Eine Großwetterlage bestimmt den wesentlichen Charakter eines Witterungsabschnittes und ist daher nachhaltig für die auftretenden Wetterphänomene verantwortlich. Mit einer Klassifikation dieser wird versucht, ein gewisses Maß an Systematik bzw. Nachvollziehbarkeit in der Beschreibung des großräumigen atmosphärischen Zustands zu schaffen.
Nachdem in den letzten Tagen überwiegend ruhiges Hochdruckwetter vorherrschte, kommt nun wieder Schwung in die Atmosphäre. Noch stemmt sich das Hoch "Chloe" über Südostdeutschland und Österreich mit Händen und Füßen gegen die anrauschenden Atlantiktiefs. Doch setzen die wiederholten Versuche dem Hoch sehr zu, sodass dieses mehr und mehr dazu neigt, sich nach Osteuropa zu verabschieden. Am heutigen Dienstag ist es Tief "Rainer" über Schweden, das seine Fühler in Form von Tiefausläufern bis nach Deutschland ausstreckt. Allerdings ist "Rainer" von eher harmloser Natur und insgesamt etwas schwach auf der Brust. Anders sieht es auf dem Atlantik aus, wo sich ein kräftiger Tiefdruckkomplex aufplustert und nur darauf wartet, seine Schergen nach Mitteleuropa zu schicken. Das erste Randtief kann "Chloe" zum Donnerstag noch einigermaßen abblocken, doch ab Freitag ist es wohl so weit. "Chloe" wird verdrängt und der Weg für atlantische Tiefs und deren Ausläufer ist frei. Zumindest vorübergehend kann sich eine kräftige westliche Grundströmung einstellen.
Mit dem Hoch verabschiedet sich auch die Wetterlage "Trog Mitteleuropa". Stattdessen werden die Wetterlagen Südwest zyklonal und West zyklonal vorübergehend dominieren, die eigentlich typisch für die mittleren Breiten sind, in der Vergangenheit jedoch kaum noch präsent waren.
Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 05.02.2019
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