Thema des Tages


Wissenschaft kompakt
Der Motor des Wetters

Mit Sturmtief POLY, der aktuellen Hitze und den möglichen kräftigen 
Gewittern am morgigen Sonntag hat das Wetter derzeit viel Spannendes 
zu bieten. Und es ergibt sich die Gelegenheit einer grundlegenden 
Frage nachzugehen: Woher kommt all' die Energie? Was treibt unser 
Wetter an?

Die Antwort lautet: Die Sonne und deren unterschiedliche Einstrahlung
auf der Erde!

Die Sonne sendet enorme Mengen an Strahlung aus, die zum Teil auch zu
uns auf die Erde gelangt. Diese kurzwellige Strahlung trifft am Tage 
auf die Erde und ihre Atmosphäre. Eine gewisse Menge davon wird von 
Teilchen in der Atmosphäre, von den Wolken oder von der Erdoberfläche
reflektiert und wieder zurück ins Weltall geschickt. Der restliche 
Anteil der Sonnenstrahlung wird von der Atmosphäre, den Wolken und 
der Erdoberfläche absorbiert, also aufgenommen und in Form von Wärme 
gespeichert. Dadurch erwärmen sich Atmosphäre und Erdoberfläche 
tagsüber.
In der Nacht kehren sich diese Verhältnisse um. Atmosphäre und 
Erdoberfläche strahlen die Wärme, die sie tagsüber gespeichert haben,
in Form langwelliger Wärmestrahlung wieder aus. Diese Energie wird 
einerseits ins Weltall abgegeben, andererseits aber auch von 
Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert. Insbesondere Wolken wirken 
wie eine Decke und reduzieren die nächtliche Ausstrahlung. Es wird 
also nicht die gesamte Energie, die tagsüber eingestrahlt wurde, 
nachts wieder abgegeben ? dieser Effekt ist auch als natürlicher 
Treibhauseffekt bekannt.
Der natürliche Treibhauseffekt macht die Erde erst bewohnbar - ganz 
im Gegensatz zum anthropogenen, menschengemachten Treibhauseffekt. 
Durch menschliche Aktivitäten entsteht ein "Zuviel" an Treibhausgasen
(allem voran Kohlendioxid, aber auch Lachgas und Methan), dadurch 
wird mehr Energie im System gehalten und es kommt zu einer stetigen 
Erwärmung der Atmosphäre - der Klimaerwärmung.
Zurück zum Wettermotor: Auf der Erde herrschen in Bezug auf die 
solare Einstrahlung keine ausgeglichenen Bedingungen. Die 
Rotationsachse der Erde ist geneigt und die Erde umrundet die Sonne 
einmal innerhalb eines Jahres. Die eingestrahlte Sonnenenergie ist 
daher abhängig vom Ort auf der Erde und der Position auf der 
Umlaufbahn um die Sonne. Diese Unterschiede in der solaren 
Einstrahlung nehmen wir als Jahreszeiten wahr. Übers Jahr gemittelt 
ergeben sich Unterschiede in der Energiebilanz, wenn man die 
eingestrahlte und ausgestrahlte Energiemenge entlang eines 
Längengrades vergleicht. Am Äquator herrscht ein Energieüberschuss, 
es wird also mehr Energie eingestrahlt als wieder abgegeben. An den 
Polen wird dagegen ein Energiedefizit registriert, da hier während 
der Polarnacht die Einstrahlung stark reduziert ist bzw. es für einen
bestimmten Zeitraum keine Sonneneinstrahlung gibt. Die Ausstrahlung 
überwiegt also die Einstrahlung.

Die Atmosphäre ist wie eigentlich jedes System bestrebt, diese 
Unterschiede auszugleichen. Daher kommt es zu Ausgleichsbewegungen 
zwischen Äquator und Polen in Form von Luft- und Meeresströmungen. 
Die Luftströmungen, die den Wärmeausgleich schaffen, finden sowohl 
horizontal als auch vertikal statt und führen zur Entstehung von 
bestimmten Zirkulationsmustern. In unseren Breiten gehören dazu auch 
Hoch- und Tiefdruckgebiete, die Wärme nach Norden und Kälte nach 
Süden schaufeln und so den Energieausgleich zwischen Nordpol und 
Äquator aufrechterhalten.
Antrieb für das Wetter sind also die unterschiedlichen 
Einstrahlungsverhältnisse auf der Erde und somit letztlich die Sonne.
Ein wichtiger Bestandteil zum Ausgleich dieser Unterschiede sind 
Hochs und Tiefs, die dabei unser Wetter ?produzieren?.


Dipl.-Met. Sabine Krüger
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 08.07.2023

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