Passat
Ein Passat ist ein mäßig starker und sehr beständiger Wind, der in tropischen Seegebieten bis zu etwa 23,5° geographischer Breite rund um den Erdball auftritt. Man unterscheidet hierbei zwei Passate mit unterschiedlichen Hauptwindrichtungen:
- Nordost-Passat auf der Nordhalbkugel
- Südost-Passat auf der Südhalbkugel
Die Richtung, aus der ein Wind weht, verleiht ihm den Namen. Der Nordost-Passat weht also aus nordöstlicher, der Südostpassat aus südöstlicher Richtung.
Zwischen den Passatzonen liegt die innertropische Konvergenzzone, in der der Wind meist schwach und aus unterschiedlichen Richtungen weht (siehe Walker-Zirkulation).
Der Passat ist meist ein trockener Wind, doch kann er je nach Beschaffenheit der überstrichenen Erdoberfläche auch andere Eigenschaften haben. Weht er über Wasserflächen, kann er viel Feuchtigkeit aufnehmen und bringt als auflandiger Wind den Küstengebieten hohe Niederschläge. Überstreicht er jedoch große Landmassen, bleibt sein Feuchtigkeitsgehalt sehr gering und er verursacht trockenes Klima.
Entstehung der Passatwinde: Grundprinzipien
Äquatornah steht die Sonne tagsüber höher (bis zu 90° Einstrahlungswinkel, d. h. Stand im Zenit) und erwärmt dadurch die Luft über dem Boden sehr stark, obwohl die Tage nur 12 bis maximal 13,5 Stunden lang sind. Die erwärmte Luft verliert an Dichte und steigt auf, wodurch darunter (entlang der so genannten innertropischen Konvergenzzone - ITC) über dem Erdboden eine „Tiefdruckrinne“ entsteht.
Beim Aufsteigen kühlt sich die Luft adiabatisch ab, so dass Wasser kondensiert (Wolkenbildung) und oft heftige Gewittergüsse niedergehen. Über die Verdunstung am Boden und die Kondensation in der Höhe, die Wärme freisetzt, wird zusätzliche Wärmeenergie von der Erdoberfläche in die Höhe befördert. An der Tropopause (in etwa 15–18 Kilometer Höhe) strömt die Luft nach Norden und Süden vom Äquator weg. Dabei kühlt die Luft zwar weiter ab, bleibt aber im Vergleich zu den Luftmassen der höheren Breiten dennoch relativ warm. Durch die Temperaturschichtung von der sehr warmen, aus der ITC stammenden Luft über der vergleichsweise weniger warmen Luft der höheren Breiten entsteht die stabile Passatinversion, die den vertikalen Luftaustausch weitgehend verhindert. Bei der Bewegung polwärts werden die Luftmassen auf einen engeren Raum zusammengedrängt, weil sich die Meridiane vom Äquator bis zu den Polen einander immer weiter annähern (zum Vergleich: Abstand zweier Meridiane am Äquator rund 111 km, beim 30. Breitengrad rund 96 km). Diese räumliche Einengung drängt auch die Luftmassen zusammen und zwingt sie näher Richtung Boden. Ein Großteil der polwärts strömenden Luftmassen sinkt im Bereich um ca. 30° Nord bzw. 30° Süd ab. Dadurch entstehen in diesen Regionen stabile Hochdruckgebiete. Beim Absinken erwärmt sich die Luft.
Die aus dem Hochdruckgebiet ausströmende Luft folgt nun wieder dem Luftdruckgefälle, Hauptströmungen wehen daher zur Äquatorialen Tiefdruckrinne. Diese Winde sind relativ stabil, jedoch werden sie aufgrund der Erdrotation zu leicht östlichen Winden abgelenkt, nämlich auf der Nordhalbkugel in Strömungsrichtung nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links. So entstehen die Nordost- respektive Südost-Passate, die sich allerdings im Jahreslauf verändern (siehe unten). Diese Winde sind in ihrer Richtung, Stärke und in Temperatur- und Niederschlagsverhältnissen so charakteristisch, dass sie schon früh namentlich bezeichnet und ihre Entstehung untersucht wurden.
Das Zusammenströmen der Passate gibt der Innertropischen Konvergenzzone ihren Namen. (Vgl. Hauptartikel: Innertropische Konvergenzzone.)
Verschiebungen im Jahresverlauf
Aufgrund der Schiefe der Ekliptik verändert sich der Zenitalstand der Sonne im Jahreslauf. Diese veränderlichen Strahlungsverhältnisse verlagern die ITC und mit ihr das Windsystem der Passatzirkulationen je nach Jahreszeit nach Norden oder Süden. Dadurch geraten viele tropische Regionen im Jahresverlauf regelmäßig unter den Einfluss unterschiedlicher Winde bzw. Passate. Wechselt der Passat jahreszeitlich bedingt stark die Richtung, so wird er als Monsun bezeichnet.
Der Verlauf der Innertropischen Konvergenzzone kann jedoch aufgrund der Verteilung von Land und Wasser bzw. deren unterschiedlichen Erwärmungsverhaltens beeinflusst werden, über Nordpakistan verlagert sich die Innertropische Konvergenzzone im Nordsommer sogar bis über 35° N hinaus.
Ein Wechsel der Niederschlagseigenschaften des Passats ist z. B. am Golf von Guinea in Westafrika zu beobachten, wo der Wind jahreszeitlich bedingt die Richtung ändert. Die Regenzeit der Monate Mai bis Juli verdanken die Küstenregionen hauptsächlich dem Südostpassat, der freilich beim Übertritt auf die Nordhalbkugel in Strömungsrichtung nach rechts abgelenkt und damit zum Südwestmonsun wird. Dieser Wind bringt hier reichlichen Niederschlag, da er zuvor über dem Golf von Guinea Feuchtigkeit aufnehmen konnte. Während der übrigen Monate weht in den meisten dieser Regionen jedoch der Nordost-Passat aus den Trockengebieten Nordafrikas und Asiens.
Historisches (zur Geschichte der Passate)
Die Passatzirkulation, also die die Passatwinde umfassende erdumspannende Luftströmungen. Sie wurden erstmals 1735 von George Hadley sachlich richtig beschrieben, rund einhundert Jahre bevor Gaspard Gustave de Coriolis die Corioliskraft allgemeiner als Ursache der Bewegungsablenkung erkannte. Die Corioliskraft bewirkt dass die Passate eine besonderer Richtung folgen. Das Luftkreislaufsystem („Zirkulationssystem“), dem die Passate entspringen, wird daher Hadley-Zelle genannt.
Bedeutung für die Schifffahrt
Wegen der Beständigkeit wurde und wird er von Segelschiffen zur zügigen Überquerung der Ozeane genutzt. Das traf in besonderem Maße zur Zeit der Segelschiffe zu, die aufgrund von Rahsegeln schlecht gegen den Wind kreuzen konnten und stattdessen bei achterlichen Winden (Rückenwind) deutlich höhere Geschwindigkeiten erzielten. Aber auch heute noch planen viele Segelschiffe und -boote wegen der Passatregionen mit relativ vorhersagbaren Windrichtungen oft „Umwege“ ein, die zwar die zu segelnde Strecke verlängern, aber durch die Ausnutzung der Passatwinde dennoch die Überfahrten verkürzen.
Der Nordost-Passat machte auch den Atlantischen Dreieckshandel der frühen Neuzeit möglich. Europäische Segelschiffe segelten an der afrikanischen Westküste nach Süden, bis sie auf den Nordost-Passat trafen, der sie nach Westen trieb. Dort nutzten sie die Meeresströmungen, um aus dem Golf von Mexiko nach Norden zu kommen, von wo die Westwinde der Nordhalbkugel sie wieder nach Europa zurückbrachten.
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