Quelltext der Seite Atmosphärische Zirkulation und Klimawandel

[[Bild:Atmosphaerische zirkulationszellen.jpg|thumb|520 px|Die wichtigsten Zirkulationszellen der Atmosphäre]]
== Die Ausweitung der Tropen ==

=== Tropen und Außertropen ===

Grundlegend für die [[Atmosphäre im Klimasystem|Atmosphäre]] der Erde ist die Unterscheidung zwischen [[Tropen|tropischer]] und außertropischer Zirkulation. In den Außertropen sind die [[Luftdruck|Druckunterschiede]] und die [[Corioliskraft]] die entscheidenden Antriebe der Atmosphärischen Zirkulation. Vor allem im Winter, wenn der Temperatur- und damit auch der Druckunterschied zwischen Pol und Äquator besonders groß ist, entstehen [[Tiefdruckgebiet]]e mit Stürmen und Niederschlag. Sie entwickeln sich vor allem über den westlichen Teilen des Pazifiks und Atlantiks.<ref name="Reichler 2009">Reichler, T. (2009): Changes in the atmospheric circulation as indicator of climate change, in: Climate change: Observed impacts on planet Earth, T. M. Letcher, Ed., 145-164</ref>

In den [[Tropen]] ist die Corioliskraft schwach. Wichtiger sind andere Prozesse wie Reibung, diabatische und [[latente Wärme]]. Die tropische ist daher sehr verschieden von der außertropischen Zirkulation. Das bekannteste Element der tropischen Zirkulation ist die [[Hadley-Zelle]], die sich durch die starke Sonneneinstrahlung in der [[Innertropische Konvergenzzone|Innertropischen Konvergenzzone]] entwickelt. Die [[Walker-Zirkulation]] ist ein anderes bekanntes tropisches Zirkulationssystem, durch das Luftmassen in Ost-West-Richtung über den Pazifik transportiert werden, angetrieben durch niedrigen Druck und [[Konvektion]] im Westen und durch hohen Druck und Subduktion im Osten.<ref name="Reichler 2009" />

Die Grenze zwischen Tropen und Außertropen ist nicht allgemeingültig definiert. Es gibt mehrere Unterscheidungskriterien, die sich in zwei Gruppen teilen. Die erste Gruppe betrifft dynamische Kriterien: die polwärtigen Grenze der  Hadley-Zirkulation, die Position der subtropischen [[Jetstream|Jetströme]] oder die Grenze zwischen Westwinden und Ostwinden am Boden. Die zweite Gruppe bezieht sich auf physikalische Indikatoren: die Menge der langwelligen [[Strahlung|Ausstrahlung]],  die Konzentration von [[Stratosphärisches Ozon|stratosphärischem Ozon]], die Höhe der thermisch definierten [[Tropopause]], die relative Feuchtigkeit der Luft, der Unterschied zwischen [[Niederschlag]] und [[Verdunstung]] am Boden.<ref name="Reichler 2009" />

=== Ausweitung der Tropen ===
[[Bild:Ausdehnung Tropen.jpg|thumb|520 px|Ausdehnung des Tropengürtels aufgrund der Untersuchung verschiedener Merkmale in Breitengraden. Aus der Ozon-Analyse wurde nur die Ausdehnung der Tropen auf der Nordhalbkugel berechnet.]]
Mehrere auf Beobachtungen fußende Untersuchungen der letzten Zeit sind zu dem Ergebnis gekommen, dass die Tropen sich in den jüngsten Jahrzehnten ausgeweitet haben. Satellitenbeobachtungen der stratosphärischen Ozonverteilung haben ergeben, dass das Gebiet mit relativ geringer Ozonkonzentration, wie es für die Tropen typisch ist, sich auf der Nordhalbkugel 1979-2003 um 2,5 Breitengrade ausgeweitet hat. Mit Hilfe von Radiosonden haben andere Forscher festgestellt, dass sich der tropische Bereich mit einer hohen Tropopause von über 15 km zwischen 1979 und 2005 um 5-8 Breitengrade ausgedehnt hat. Untersuchungen von Daten zu typischen Windrichtungen und zur langwelligen Ausstrahlung, die stark von der [[Wolken|Wolkenbedeckung]] und dem atmosphärischen Wasserdampfgehalt abhängig ist, haben eine Ausweitung der Hadley-Zirkulation von 2 bis 4,5 Breitengraden für 1979-2005 ergeben. Auch die tropische Tropopause ist angestiegen, so dass die dreidimensionale Ausweitung des Tropengürtels auf etwa 5 % geschätzt werden kann.<ref name="Seidel 2008">Seidel, D.J., Q. Fu, W.J. Randel, and T.J. Reichler (2008): Widening of  the tropical belt in a changing climate, Nature Geoscience, 1, 21– 24</ref> 

Da die Beobachtungsdaten jedoch insgesamt unzureichend sind und in den einzelnen Untersuchungen verschiedene Merkmale für die Grenzziehung zwischen Tropen und Außertropen zugrunde gelegt wurden, unterscheiden sich die Ergebnisse zur Ausdehnung des Tropengürtels z.T. beträchtlich und liegen zwischen 3 und 0,4 Grad pro Jahrzehnt. Ein wahrscheinlicher Mittelwert der Ausweitung der tropischen Zirkulationssysteme kann bei etwa 1 Grad pro Jahrzehnt für die letzten ca. fünf Jahrzehnte angenommen werden. Der Trend ist am ausgeprägtesten im Sommer auf der Südhalbkugel.<ref name="Reichler 2009" />

=== Folgen der Ausweitung der Tropen ===

Klarer sind die Auswirkungen einer solchen Verschiebung der Grenzen der Tropen. Die äußeren Ränder des Tropengürtels sind die [[Subtropen|subtropischen Trockengebiete]]. Falls sie sich polwärts verschieben, hat das gravierende Konsequenzen für die Niederschlagsmuster und damit für die [[Wasserressourcen]] und die [[Klimaänderungen und Landwirtschaft|Landwirtschaft]]. Besonders betroffen wären die semiariden Regionen des Mittelmeerraumes, der südwestlichen USA, von Nordwestmexiko, Südaustralien, Südafrika und Teilen von Südamerika. Eine polwärtige Ausdehnung des Tropengürtels wird für diese dicht besiedelten Gebiete trocknere Bedingungen bedeuten. Andere Regionen, nämlich die am Südrand der Trockenzonen, könnten in das Gebiet der feuchten Tropen einbezogen werden, so etwa die [[Sahel-Dürre|Sahelzone]]. Eine Ausdehnung der Tropen könnte auch das Gebiet mit [[Tropische Wirbelstürme und globale Erwärmung|tropischen Wirbelstürmen]] größer werden lassen.<ref name="Seidel 2008" /> 

=== Diskussion der Ursachen ===

Die Ausweitung der Tropen wird zumeist mit der [[Klimawandel|globalen Erwärmung]] begründet.<ref name="Reichler 2009" /><ref name="Liu 2012">Liu, J., M. Song, Y. Hu, and X. Ren (2012): [http://www.clim-past.net/8/1169/2012/cp-8-1169-2012.html Changes in the strength and width of the Hadley Circulation since 1871], Climate of the Past, 8, 1169–1175</ref> Eine Untersuchung der Hadley-Zirkulation über einen längeren Zeitraum 1871-2008 kann diese Annahme jedoch nicht stützen. So haben sich die nördlichen und südlichen Ränder der Zirkulation von den 1870er Jahren bis in die 1920er Jahre Richtung Äquator bewegt und die Ausdehnung der Hadley-Zirkulation sich somit verringert. Erst seit Ende der 1970er Jahre ist eine deutliche Erweiterung der Zirkulation erkennbar, die aber die Werte vom Ende des 19. Jahrhunderts noch nicht erreicht hat, sondern um 1,44 Breitengrade darunter liegt. Danach ist nicht auszuschließen, dass die Ausweitung und Verengung der Hadley-Zirkulation einer natürlichen Jahrhundert-Schwankung unterliegt. Jedenfalls gibt es offensichtlich keine einfache Beziehung zwischen der globalen Erwärmung und der Ausdehnung der Hadley-Zirkulation.<ref name="Liu 2012" /> Die Datenlage vor 1979, dem Beginn der Satellitenbeobachtung, ist allerdings schwierig, so dass davor gewarnt wurde, daraus die Schwankungen der Hadley-Zelle abzuleiten.<ref name="Lu 2009">Lu, J., C. Deser, and T. Reichler (2009): Cause of the widening of the tropical belt since 1958, Geophysical Research Letters 36, doi:10.1029/2008GL036076</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>


==Lizenzhinweis==
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[[Kategorie:Atmosphärische Zirkulation]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Klimaänderungen]]

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|umfasst=Hadley-Zelle
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