Wind

Definition

Wind (Griech.: anemos) stellt in herkömmlicher Verständnis Luftbewegung dar. Luftteilchen bewegen sich in eine bestimmte Richtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Wind ist also eine Vektorgröße, die durch Richtung (Windrichtung in Grad) und Betrag (Windstärke, meist in m/s) beschrieben wird. Wenn man größere Volumen von bewegter Luft beschreiben möchte, dann spricht man von Luftmassen oder Luftpacketen. Komplizierte Windsysteme gibt es sowohl in der unteren Atmosphäre (Troposphäre), aber auch in den höher liegenden Stratosphäre und Mesosphäre. Die Windsysteme aller drei Stockwerke sind voneinander entkoppelt. Für das Wettergeschehen sind hauptsächlich die Vorgänge der Troposphäre (die unteren 10 km der Atmosphäre) verantwortlich. Aufgrund von Winden ist die gesamte Troposphäre recht gut durchmischt.

Windstärke

Wind gibt es sowohl in der Bodennähe, als auch in den Höhen von mehreren Kilometern.

Dabei gilt im Allgemeinen, dass Bodenwinde geringer als Höhenwinde sind. Windstärke wird typischerweise in Metern pro Sekunde (m/s), Kilometern pro Stunde(km/h) oder Knoten (kn, oder etwas veraltet kt).

1 km/h ≈ 0,3 m/s

1 kn ≈ 0,5 m/s

Typischer Wind am Boden beträgt 2-5 m/s. Höhenwinde erreichen am oberen Rand der Troposphäre (in der Höhe von ca. 10 km) nicht selten 50-70 m/s. Aber auch am Boden in einem Tornado, in einem Hurrican, aber auch bei Auf- und Abwinden können sehr hohe Windgeschwindigkeiten vorkommen. Der stärkste Wind von 408 km/h (113 m/s) wurde bei der tropischen Zyklone Olivia im Jahr 1996 in Australien festgestellt.

Windstärke kann auch einer bestimmte Klasse zugeordnet werden. Es wurden mehrere Klassifikationen entwickelt. Die Beaufortskala (0-12 Bft) lässt die Windstärken in 13 Kategorien einteilen. 0 Bft (Windstärke < 1 km/h) gilt als Windstille. Bei 11 Bft (103-117 km/h) herrscht ein orkanartiger Sturm, deren Kraft ausreicht Bäume zu entwurzeln. Bei Windgeschwindigkeiten über 117 km/h endet die Beaufortskala mit 12 Bft. Für die Windstärken, die über die Beaufortskala hinausgehen, wird die Fujita-Tornado-Skala (F0 bis F5) und für Hurricane Saffir-Simpson-Skala (Kategorie 1-5) verwendet.

Windursache

Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche ungleichmäßig und schafft somit Druckunterschiede. Die Druckgradientkraft setzt die Luft von Orten mit dem hohen zu den Orten mit dem tiefen Druck in Bewegung, um die Druckunterschiede auszugleichen. Global betrachtet, herrscht nahe des Äquators hoher Druck und an den Polen tiefer Druck. So sind die äquatorialen Luftmassen bestrebt, polwärts abzufließen. Sobald eine Luftmasse sich bewegt, wirkt auf sie die Corioliskraft, die die Luftmasse von ihrem direkten Weg vom hohen zum tiefen Druck ablenkt. In Bodennähe wird der Wind aufgrund der Reibung abgebremst. Direkt am Boden ist die Windgeschwindigkeit gleich Null.

Weitere Kräfte, die die Bewegung bestimmen, sind die Schwerkraft und die Auftriebskraft. Die Schwerkraft zieht die Luftmassen Richtung Boden an. Im Gegensatz dazu gibt die Auftriebskraft der Luft die Möglichkeit sich von der Erdoberfläche fort zu bewegen, also in die Höhe zu steigen. Dies geschieht, wenn eine Luftmasse sich erwärmt. Durch die intensive Sonneneinstrahlung an warmen Tagen werden bodennahe Luftpakete aufgewärmt und steigen nach oben. Wenn es bei dem Anstieg zur Kondensation kommt, so wird wieder Wärme freigesetzt, dann steigen die Luftpakete weiter in die Höhe.

Windmessung

Einige Windmessgeräte messen nur die Windgeschwindigkeit, wie Schalensternanemometer, andere geben nur die Windrichtung an, z.B. Windfahnen. Beide Geräte sind sehr einfach in ihrem Aufbau, liefern aufgrund von ihrer Trägheit Messfehler. Ultraschalanemometer sind in der Lage beides hochfrequent und sehr prezise zu erfassen. Sie kosten aber viel mehr als die ersten Geräte. Der Einsatz des Windmessgerätes soll je nach Ziel der Windmessung ausgesucht werden.

Bodennahe Windmessungen werden in der Regel auf der Höhe von 10 m über dem Grund durchgeführt. Wichtig ist dabei, dass das Windfeld um das Gerät herum nicht gestört ist. Nahe stehenden Häuser oder Bäume können die Messungen stark verfälschen. Das Gerät könnte so im Windschatten des Hauses stehen und viel geringere Windstärken messen, als sie in der Tat sind. Als Faustregel gilt: im Umkreis von f Metern (dabei ist f = Höhe des Gerätes x 10) um das Gerät herum soll die Umgebung frei bleiben.

Windmessungen in großen Höhen werden anhand von Radiosonden, Radaren, Satelliten und etc. durchgeführt.

Weblinks

[Geschwindigkeit Masseinheiten umrechnen http://www.umrechnung.org/masseinheiten-geschwindigkeit-umrechnen/einheiten-umrechner-geschwindigkeit-mach-knoten.htm] [Beaufortskala http://www.deutscher-wetterdienst.de/lexikon/index.htm?ID=B&DAT=Beaufort-Skala]