Entstehung von Wind
Wind entsteht durch den Ausgleich von Luftdruckunterschieden. Die Luft strömt von Hoch- zu Tiefdruckgebieten. Erfahre, wie sich diese Druckunterschiede am Körper zeigen und wie sich die Sonneneinstrahlung auf die Entstehung von Wind auswirkt. Interessiert? Alles dazu im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Entstehung von Wind
Was ist Wind? – Definition der Entstehung von Wind
In der Meteorologie ist Wind als eine gerichtete, spürbar stärkere Bewegung der Luft in der Atmosphäre definiert. Einfach erklärt ist Wind demnach bewegte Luft, die vor allem dadurch entsteht, weil der Luftdruck nicht überall derselbe ist. Die Luft hat das Bestreben, Luftdruckunterschiede auszugleichen, und so strömt Luft stets von Gebieten mit hohem Luftdruck zu Gebieten mit niedrigem Luftdruck. Dies nehmen wir also als Wind wahr.
Wind – erklärt an unserem Körper
Um die Windentstehung zu verstehen, kann man auch den menschlichen Körper beobachten.
Denn auch beim Atmen entsteht Wind. Entspannt sich das Zwerchfell und die Zwischenrippenmuskulatur, so wird die menschliche Lunge zusammengedrückt. Es herrscht hierdurch in den Atemwegen ein höherer Luftdruck als außerhalb des menschlichen Körpers. In den Atemwegen liegt also ein Hochdruckgebiet vor und außerhalb des Körpers ein Tiefdruckgebiet. Zwischen diesen beiden Gebieten herrscht also ein Luftdruckgefälle.
Ähnlich wie auf einem Berg eine Kugel immer von oben nach unten rollt, so strömt auch die Luft immer von einem Hochdruck- zu einem Tiefdruckgebiet. Auf diese Weise entsteht in unseren Atemwegen ein Windstoß.
Wie entsteht Wind und woher kommt der Wind?
Die Entstehung von Wind auf der Erde lässt sich u.a. mit der Erwärmung der Luft durch die Sonne erklären.
Die Ursache dafür, dass der Luftdruck nicht überall gleich ist, liegt also in der unterschiedlichen Erwärmung der Erde durch die Sonneneinstrahlung, aber auch durch den Wechsel zwischen Tag und Nacht.
Wird Luft erwärmt, dehnt sie sich aus und steigt nach oben. In Bodennähe sinkt dadurch der Luftdruck und es entsteht so ein Bodentief. In kälteren Regionen zieht sich die Luft jedoch zusammen und sinkt ab. Die Anzahl der Luftteilchen am Boden nimmt zu und der Luftdruck steigt. Man spricht von einem Bodenhoch.
Da die Luft bestrebt ist, die so entstandenen Luftdruckunterschiede auszugleichen, strömt sie aus den Gebieten mit hohem Luftdruck in Gebiete mit tiefem Luftdruck. Dieser Luftausgleich zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten wird als Wind wahrgenommen.
Windsysteme an der Küste
Land-See-Windsystem
An der Küste wird die Landmasse tagsüber stärker erwärmt als das Meer. Die warme Luft über der Erdoberfläche dehnt sich schließlich aus und steigt nach oben. Dadurch ist der Luftdruck dort höher als über dem Meer. Es entsteht ein Hochdruckgebiet über dem Land und ein Tiefdruckgebiet über dem Meer. Aufgrund der Höhenlage spricht man auch von einem Höhenhoch bzw. Höhentief. Durch den Luftdruckunterschied strömen in der Höhe die warmen Luftmassen in Richtung Meer. In Bodennähe entsteht über dem Meer ein Bodenhoch und über dem Land ein Bodentief. Auf Bodenhöhe strömt deshalb die Luft vom Meer in Richtung Land. Den so entstandenen Luftkreislauf nennt man Land-See-Windsystem. Die obere Abbildung zeigt den Luftkreislauf des Land-See-Windsystems am Tag.
Winde werden immer nach der Richtung, aus der sie wehen, benannt. Deswegen wird der Wind, der vom Meer in Richtung Land weht, Seewind genannt.
In der Nacht hingegen kehren sich die Temperaturunterschiede um (untere Abbildung). Das Land kühlt nun schneller ab und das Meer erwärmt sich. Die Höhenwinde wehen nachts daher in Richtung Land und die Bodenwinde in Richtung Meer. Auf Bodenhöhe weht somit ein Landwind.
Windsysteme in der Stadt
Flur-Windsystem
Windsysteme, ähnlich dem Land-See-Windsystem, sind auch in Städten zu finden. Unterschiedliche Faktoren, zu denen unter anderem die hohe Abgasbelastung, der meist dunkle Asphalt sowie hohe Häuser aus Stein gehören, führen dazu, dass sich Städte stärker aufheizen als das sie umgebende Umland. Hierdurch entstehen über den Städten Höhenhochs und über dem Umland Höhentiefs. In der Höhe wehen die Winde stadtauswärts. Auf Bodenhöhe entstehen im Umland Hochdruckgebiete und in den Städten Tiefdruckgebiete. Die Winde auf Bodenhöhe wehen daher vom Umland in die Stadt. Es ist also wieder ein Kreislauf entstanden. Dieses Windsystem wird als Flur-Windsystem bezeichnet.
| Zusammenfassung | Entstehung von Wind |
|---|---|
| Definition Wind | Unter Wind versteht man eine gerichtete Luftbewegung zwischen Gebieten unterschiedlichen Luftdrucks, also Hoch- und Tiefdruckgebieten. Hierbei strömt die Luft vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet. |
| Hochdruckgebiet | Gebiet, an dem ein hoher Luftdruck herrscht |
| Tiefdruckgebiet | Gebiet, an dem ein niedriger Luftdruck herrscht |
Transkript Entstehung von Wind
Thema dieses Films ist die Entstehung von Wind. Er ist unsichtbar, kann so schnell wie ein Formel-1-Wagen werden und ist stark genug, um Bäume zu entwurzeln. Der Wind ist ganz klar der Superheld der Erdatmosphäre. Um zu begreifen, wie Wind entsteht, muss man eigentlich nur seinen eigenen Körper beobachten, denn wir alle erzeugen eine Menge Wind. Jedes Mal, wenn wir ausatmen, verlässt nämlich ein kleiner Windstoß die Atemwege, unser Atem. Aber was hat dieser kleine Lufthauch mit unserem muskelprotzenden Naturphänomen zu tun? Nun, beide Luftströme entstehen nach dem gleichen Prinzip. Werden Zwerchfell und Zwischenrippenmuskulatur entspannt, wird die Lunge zusammengedrückt. Der Luftdruck in den Atemwegen ist dadurch viel höher als der Luftdruck außerhalb des Körpers. Es bilden sich ein Hochdruck- und ein Tiefdruckgebiet mit einem entsprechenden Luftdruckgefälle dazwischen. So, wie eine Kugel auf einer schiefen Ebene immer von oben nach unten rollt, strömt auch Luft immer vom Ort des hohen Drucks zum Ort des niedrigeren Drucks. So entsteht in unseren Atemwegen ein kleiner Windstoß und genauso gewinnt der Superheld der Erdatmosphäre seine Kraft. Luft strömt von einem Hochdruckgebiet zu einem Tiefdruckgebiet. Aber wie entstehen solche Luftdruckgefälle auf der Erdoberfläche? Vor allem durch die Sonne, die einzelne Bereiche der Erdoberfläche unterschiedlich stark erwärmt, zum Beispiel an den Küsten. Hier werden im Laufe des Tages die Landmassen stärker erwärmt als das Meer, deswegen wird hier auch die Luft über der Erdoberfläche wärmer, in der Animation durch mehrere übereinander gestapelte Luftpakete dargestellt. Die Luftpakete über Land dehnen sich darum aus und steigen nach oben. Hoch über der Küste ist der Luftdruck jetzt viel höher als über dem Meer. Auf gleicher Höhe lasten hier nun mehr Luftpakete. So entsteht über Land ein Hochdruckgebiet und über dem Meer ein Tiefdruckgebiet. Weil sich diese Luftdruckgebiete weit über der Erdoberfläche befinden, spricht man auch von Höhenhoch und Höhentief. Durch das Luftdruckgefälle zwischen beiden strömen nun in der Höhe Luftmassen in Richtung Meer. Es kommt zu einer Verschiebung der Luftpakete. Dies hat zur Folge, dass irgendwann mehr Luftpakete über dem Meer lasten als über Land. So entsteht ein zweites Luftdruckgefälle zwischen einem Bodenhoch über dem Meer und einem Bodentief über Land. In Bodennähe weht nun ein Wind in Richtung Land. Tagsüber bildet sich an den Küsten also ein Luftkreislauf, das Land-See-Windsystem. Es sorgt dafür, dass Strandurlauber oft eine frische Meeresbrise abbekommen. Weil man Winde immer nach der Richtung benennt, aus der sie wehen, nennt man diesen Wind Seewind. Nachts kühlt das Land dann schneller ab als das Meer. Die Temperaturunterschiede zwischen Land und Meer kehren sich um. Durch die Ausdehnung der Meeresluft entstehen ein Höhenhoch über dem Ozean und ein Höhentief über der Küste. Die Höhenwinde wehen in der Nacht also in Richtung Land. Durch die Verschiebung der Luftmassen entsteht an der Küste ein Bodenhoch und über dem Meer ein Bodentief. In der Folge weht auf Bodenhöhe ein Landwind. Die gesamte Rotationsrichtung des Land-See-Windsystems hat sich damit umgekehrt. Ähnliche Windsysteme können sich auch in städtischen Umgebungen entwickeln, denn durch Faktoren wie dem dunklen Asphalt der Straßen, Häuser aus Stein oder auch die hohe Abgasbelastung heizen sich die Städte stärker auf als das naturnahe Umland. Über der Stadt bildet sich dann ein Höhenhoch, über dem Umland entstehen Höhentiefs. Die Folge sind in der Höhe stadtauswärts wehende Winde. Durch die Luftmassenverschiebung bilden sich dann Bodenhochs auf dem Land und ein Bodentief in der Stadt. Auf Bodenhöhe weht also wieder ein Wind in Richtung Stadt. Wie am Meer entsteht ein Luftkreislauf. Man spricht hier von einem Flurwindsystem. Für das Klima in der Stadt ist dieses Flurwindsystem ein äußerst angenehmer Effekt. Es entsorgt nämlich die warme Stadtluft mitsamt den Abgasen und fächert den Städtern stattdessen frische Landluft zu. Der Wind kann also sogar den Alltag der Menschen angenehmer gestalten, ein echter Superheld eben.
Entstehung von Wind Übung
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Fasse die Entstehung von Wind zusammen.
TippsNachdem warme Luft nach oben gestiegen ist, hinterlässt sie unten einen niedrigeren Luftdruck.
Taucht ein Gebiet mit niedrigerem Luftdruck auf, strömt die Luft vom Ort mit höherem Luftdruck zum Ort mit niedrigerem Luftdruck.
LösungJetzt weißt du, wie Wind entsteht:
- Warme Luft steigt nach oben. Dadurch ist unten weniger Luft, also ein geringerer Luftdruck.
- Entsteht an einem Ort solch ein Gefälle im Luftdruck, schafft die Luft einen Ausgleich.
- Die Luft strömt immer vom Ort des hohen Drucks zum Ort des niedrigen Drucks.
- Und da sich die Luft bewegt, entsteht ein Luftstrom: der Wind.
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Skizziere das Land-See-Windsystem.
TippsWarme Luft steigt immer nach oben.
Tagsüber befindet sich hoch über dem Land ein Hoch und hoch über dem Meer ein Tief.
Der Wind strömt vom Höhenhoch zum Höhentief.
Durch das Luftdruckgefälle in der Höhe entsteht direkt über der Erdoberfläche ein Bodenhoch (Meer) und ein Bodentief (Land).
LösungDas Land-See-Windsystem führt an den Küsten zu einem steten Wind in verschiedenen Stärken.
Tagsüber
- strömt in den oberen Lagen die Luft vom Höhenhoch an Land zum Höhentief am Meer.
- Und am Boden strömt die Luft umgekehrt: vom Bodenhoch (Meer) zum Bodentief (Land).
$\rightarrow$ Winde werden nach der Richtung benannt, aus der sie wehen.
$\rightarrow$ Das heißt tagsüber weht am Meer weit oben ein Landwind.
$\rightarrow$ Und unten erleben die Menschen an der Küste tagsüber einen See- oder Meerwind.
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Ermittle das nächtliche Land-See-Windsystem.
TippsÜber dem Land herrschen ein Bodenhoch und ein Höhentief.
Über dem Meer liegt das Bodentief und ein Höhenhoch.
Nachts weht der Wind hoch oben vom Meer und am Boden strömt der Wind vom Land.
LösungDer Unterschied zwischen Tag und Nacht beim Land-See-Windsystem führt zur Umkehrung der Rotationsrichtung.
- Für Wassersportler/-innen ist diese Kenntnis beispielsweise sehr wichtig:
- Morgens herrscht an der Küste in der Regel Seewind. Man spricht von auflandigem Wind, oder auch von onshore.
- Nachmittags flacht dann dieser Wind ab und gegen Abend kommt er dann von Land: ablandiger Wind oder auch offshore.
- Ist man beispielsweise Surfanfänger/-in, ist es beruhigend, dass der Wind morgens vom Meer in Richtung Land weht und ein Abdriften mit dem Surfboard nicht ganz so schnell passiert, wie in den Abendstunden bei ablandigem Wind.
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Analysiere das Flur-Windsystem.
TippsAusschlaggebende Faktoren der Aufwärmung von Städten sind dunkler Asphalt, Wärmespeicherung durch Steinhäuser und Abgase.
Städte verfügen über eine natürliche Klimaanlage: Abgasluft wird in der Höhe entfernt und am Boden strömt frische Landluft in die Städte.
LösungDas Land-See- und das Flur-Windsystem gehören zu den regionalen Windsystemen.
- Dabei zirkuliert Luft aufgrund bestimmter regionaler Gegebenheiten.
- Zu den regionalen Windsystemen gehören auch andere bekannte Winde, wie z. B. Föhn, Mistral und tropische Wirbelstürme.
-
Beschreibe das Luftdruckgefälle in unserem Körper.
TippsWird die Lunge zusammengedrückt, wird der Druck der Luft in der Lunge höher. Ein Hochdruck entsteht.
Außerhalb des Körpers herrscht im Vergleich zur Lunge ein Tiefdruck. Und die Luft strömt von der Lunge nach draußen.
LösungDieser natürliche Ablauf im Körper spiegelt das Grundphänomen der Windentstehung in der Natur wieder.
$\rightarrow$ Irgendwo entsteht ein höherer Druck der Luft:
- a) in der Lunge durch das Zusammenpressen der Lunge,
- b) in der Natur durch die Erwärmung und das Hochsteigen der Luft.
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Charakterisiere großräumige Hoch- und Tiefdruckgebiete.
TippsLuft hat ein Gewicht und dieses Gewicht übt eine Kraft aus: der Luftdruck.
Merke dir: Bei uns an der Erdoberfläche ist der Luftdruck hoch und mit der Höhe nimmt der Luftdruck stetig ab.
LösungZwischen den großräumigen Hoch- und Tiefdruckgebieten entstehen wie bei den regionalen Windsystemen Winde.
- Ein riesiges und bekanntes Tiefdruckgebiet liegt direkt am Äquator.
- Aufgrund der sehr hohen Sonneneinstrahlung steigt hier großräumig Luft nach oben, ein Tiefdruckgebiet entsteht: die äquatoriale Tiefdruckrinne.
- die Intensität der Sonneneinstrahlung,
- die Ausgleichsbewegungen vom Hochdruck- zum Tiefdruckgebiet sowie
- die Corioliskraft (Ablenkung der Windbewegung durch die Erddrehung).
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