Passatzirkulation: Entstehung und Folgen

Ein Modell stellt wichtige Zusammenhänge vereinfacht dar. Das Modell der Passatzirkulation beschreibt typische Luftbewegungen über längere Zeit. Es zeigt keinen festen Weg, dem jedes Luftteilchen folgen muss.

Nahe dem Äquator erwärmt die Sonne den Boden und dieser die bodennahe Luft. Stark erwärmte Luft wird weniger dicht: In gleich viel Raum befindet sich weniger Luftmasse. Im Grundmodell steigt diese Luft auf. Am Boden treffen hier Luftströmungen aus beiden Erdhälften zusammen. Diese Zone heißt Innertropische Konvergenzzone, kurz ITC. Der Name bezeichnet das Zusammentreffen von Luftströmungen nahe dem Äquator.

Luftdruck entsteht durch das Gewicht der Luft über einer Fläche. An der ITC herrscht am Boden vergleichsweise niedriger Luftdruck. Ein solches Gebiet heißt Tiefdruckgebiet. In der Höhe strömt Luft von der ITC nach Norden und Süden. Ein großer Teil sinkt ungefähr bei 30° nördlicher und südlicher Breite ab. Die geografische Breite beschreibt die Lage nördlich oder südlich des Äquators. Das Zeichen ° bedeutet Grad und bezeichnet hier einen Winkel.

In den Gebieten mit absinkender Luft entstehen am Boden Hochdruckgebiete mit vergleichsweise hohem Luftdruck. Sie heißen subtropische Hochs. Von dort strömt ein Teil der Luft am Boden zum niedrigeren Druck an der ITC zurück. Diese Bodenwinde heißen Passatwinde. Aufsteigen, Höhenströmung, Absinken und Bodenströmung bilden zusammen den vereinfachten Kreislauf.

Die nördliche Erdhälfte heißt Nordhalbkugel, die südliche Südhalbkugel. Die Erde dreht sich. Dadurch werden großräumige Luftströmungen gegenüber der Erdoberfläche abgelenkt. Diese Wirkung heißt Corioliskraft. Auf der Nordhalbkugel erfolgt die Ablenkung nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Rechts und links gelten jeweils aus Sicht der strömenden Luft.

Strömt Luft auf der Nordhalbkugel zunächst nach Süden zur ITC, liegt rechts von ihrer Bewegungsrichtung Westen. Die Luft erhält also eine Bewegung nach Westen und weht insgesamt nach Südwesten. Winde werden nach ihrer Herkunft benannt. Dieser Wind kommt aus Nordosten und heißt deshalb Nordostpassat.

Auf der Südhalbkugel strömt Luft zunächst nach Norden zur ITC. Links von dieser Bewegungsrichtung liegt Westen. Der Wind weht insgesamt nach Nordwesten. Er kommt aus Südosten und heißt deshalb Südostpassat. Die Ablenkung nach rechts oder links bedeutet also nicht überall dieselbe Himmelsrichtung.

Diese Zuordnung gilt für die beschriebenen Strömungen innerhalb ihrer jeweiligen Halbkugel. Liegt die ITC weit nördlich des Äquators, kann Luft des Südostpassats den Äquator überqueren. Auf der Nordhalbkugel wird ihre nordwärts gerichtete Bewegung nach rechts, also nach Osten, abgelenkt. Daraus kann ein Wind aus Südwesten entstehen. Ein Wind behält seinen bisherigen Namen daher nicht zwangsläufig nach einer Äquatorüberquerung.

Steigt Luft auf, nimmt der Druck ihrer Umgebung ab. Die Luft dehnt sich aus und kühlt dabei ab. Wasserdampf ist Wasser in gasförmigem Zustand und unsichtbar. Bei ausreichender Abkühlung kann daraus flüssiges Wasser in kleinen Tröpfchen werden. Dieser Übergang heißt Kondensation. Viele kleine Tröpfchen bilden eine Wolke. Wolken bestehen also nicht aus sichtbar gewordenem Wasserdampf.

Für Wolken und Regen muss genügend Feuchtigkeit vorhanden sein. Regen kann entstehen, wenn Wolkentröpfchen wachsen und schließlich fallen. Aufsteigende Luft allein garantiert deshalb keinen Regen. An der ITC begünstigen aufsteigende Luft und ausreichende Feuchtigkeit häufig kräftige Schauer.

Sinkt Luft ab, nimmt der Umgebungsdruck zu. Die Luft wird zusammengedrückt und erwärmt sich. Ohne zusätzliche Feuchtigkeit sinkt dabei die relative Luftfeuchtigkeit. Sie vergleicht die vorhandene Wasserdampfmenge mit der Menge bei Sättigung für dieselbe Temperatur. Sättigung bedeutet: Schon eine weitere Abkühlung kann dazu führen, dass Wasserdampf zu Tröpfchen wird. Erwärmte Luft benötigt dafür mehr Wasserdampf als kühlere Luft.

Beim Absinken ohne zusätzliche Feuchtigkeit wird Wolkenbildung deshalb gehemmt. Das begünstigt trockene Bedingungen unter den subtropischen Hochs. Daraus folgt keine Garantie für trockenes Wetter an jedem einzelnen Tag. Entscheidend sind auch die vorhandene Feuchtigkeit und weitere örtliche Einflüsse.

Durch die Neigung der Erdachse wird im Jahreslauf einmal die nördliche, einmal die südliche Erdhälfte stärker von der Sonne erwärmt. Die ITC folgt ungefähr dem Gebiet, über dem die Sonne mittags senkrecht steht. Sie reagiert verzögert, häufig um etwa einen Monat. Im Sommer der Nordhalbkugel verlagert sie sich im Allgemeinen nach Norden, im Winter nach Süden.

Diese Nord-Süd-Regel beschreibt eine allgemeine Tendenz. Sie legt die ITC nicht für alle Orte auf dieselbe Breite fest. Besonders über dem Meer lässt sich ihre Lage aus der Jahreszeit allein nicht sicher bestimmen. Land und die Luft darüber erwärmen sich schneller und stärker als das Meer und die Luft darüber. Deshalb fällt die jahreszeitliche Verlagerung über großen Landflächen häufig stärker aus. Die Verteilung von Land und Meer verändert also Lage und Verlauf der ITC.

Für einen neuen Raum prüfst du zuerst seine geografische Breite und die Jahreszeit. Dann betrachtest du, wo größere Landflächen und Meere liegen. Daraus leitest du eine mögliche Verlagerung ab. Prüfe anschließend die Feuchtigkeit: Gelangt ausreichend feuchte Luft in einen Bereich mit aufsteigender Luft, wird Regen begünstigt. Bei trockener Luft reicht die Aufwärtsbewegung als Erklärung für Regen nicht aus.

Das Modell liefert keine genauen Regenmonate oder Regenmengen für einen einzelnen Ort. Auch das Gebiet mit den meisten Niederschlägen muss nicht genau an der ITC liegen. Nach dem Deutschen Wetterdienst fallen im Norden Afrikas die meisten Niederschläge etwas südlich ihrer sommerlichen Lage. Trockene Luft aus der Sahara, einer Wüste in Nordafrika, hemmt dort die Wolken- und Regenbildung. Für eine genaue örtliche Aussage brauchst du zusätzliche Angaben zur Feuchtigkeit, zur tatsächlichen ITC-Lage und zum Wetterverlauf.