Über den Wind, das himmlische Kind…

Luft bzw. Wind kann man nicht sehen. Es ist also gar nicht einfach, die Prozesse und das Wirken zu erklären. Und so haben schon die Gebrüder Grimm die Schuld auf den Wind geschoben, indem sie Hänsel und Gretel sagen lassen, dass der Wind am Hexenhäuschen geknuspert habe…

Wie entsteht eigentlich Wind?

Wie ist das also mit dem Wind? Grundsätzlich ist die Atmosphäre immer bestrebt, Gegensätze auszugleichen. Ganz allgemein gesprochen, entsteht Wind immer dann, wenn sich Druckunterschiede zwischen verschiedenen Orten aufgebaut haben. Darauf gehen wir später noch genauer ein.

Zur Veranschaulichung dieser Ausgleichsbestrebungen eignet sich Wasser bzw. fließendes Gewässer sehr gut als Beispiel. Genau genommen, kommt es jetzt auf das "Gefälle" an, also auf die Neigung oder Steilheit des Wasserflusses. Der Rhein hat z.B. als Mittelwert ein Gefälle von 1 Meter pro 5 Kilometern, d.h. alle 5 Kilometer flussabwärts ist seine Oberfläche 1 Meter tiefer. Diesem Gefälle folgend fließt nun das Wasser. Allerdings ist das Gefälle des Rheins recht schwach, und so „wälzt“ sich dieser Strom nur träge dahin. Bei Bergbächen hingegen ist das ganz anders. Im Gebirge gibt es ein sehr starkes Gefälle, und so rauschen Bergbäche rasant in die Tiefe.

Bei der Luft funktioniert der Ausgleich im Grunde genauso. Je nach Wetterentwicklung bilden sich über bestimmten Regionen immer wieder Luftanhäufungen. Man kann sie auch Luftberge nennen, die in der Meteorologie als "Hochdruckgebiete" bezeichnet werden. Ein paar hundert bis zu tausend Kilometer vom Zentrum eines solchen Hochdruckgebiets entfernt, können aber auch Gebiete mit wenig Luft, Luftmulden oder - übertrieben gesagt - "Luftlöcher" entstehen. Das sind dann die sogenannten "Tiefdruckgebiete". Als Ausgleich versucht die Luft also immer vom Hoch zum Tief zu strömen. Das geht allerdings nicht auf direktem Wege, weil die Erde eine Kugel ist, die sich dreht. So rotiert die Luft um das Tief herum. Ein stark ausgeprägtes Tief, also mit sehr schneller Luftbewegung, wird auch "Sturm- oder Orkantief" genannt.

Wie gesagt: Die Natur ist immer bestrebt, Gegensätze auszugleichen. So ist bei geringem Gefälle, also einem nur geringen Unterschied zwischen den Luftmengen im Hoch-und Tiefdruckgebiet der Ausgleichswind (siehe Beispiel Rhein) nur schwach. Ist das Luftdruckgefälle allerdings stark ausgeprägt, ist entsprechend auch der Ausgleichswind zwischen Hoch und Tief stark - vergleichbar mit unserem Beispiel Bergbach: Und so kann dann Sturm entstehen.

Windgeschwindigkeit, Windstärke, Windmittel und Windböe

Als Windgeschwindigkeit bezeichnet man den Weg der bewegten Luft innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit. Windgeschwindigkeit wird mit diesen drei Einheiten erfasst:

  • m/s (Meter pro Sekunde),
  • km/h (Kilometer pro Stunde)
  • Knoten

Es gilt: 1 m/s = 3,6 km/h = 1,944 Knoten.

Man kann die Windgeschwindigkeit aber auch als Windstärke ausdrücken.

Bereits Mitte des 18. Jahrhunderts stellte man Windtabellen auf, um Wind messbar zu machen sowie zur besseren Vergleichbarkeit von Beobachtungen an verschiedenen Orten. Insbesondere für die Segelschifffahrt war es wichtig, herauszufinden, wo günstige Windverhältnisse anzutreffen sind. Diese Windtabellen beruhten auf Beobachtungen, welche Auswirkungen der Wind auf die konkrete Umgebung des jeweiligen Beobachters hat. So entwarf der britische Ingenieur John Smeaton im Jahre 1759 eine zwölfteilige Skala, in der die Wirkung des Winds auf Windmühlenflügel beschrieben war. Im Jahre 1806 übertrug der britische Seefahrer Sir Francis Beaufort (1774-1857) die Skala auf ein Dreimastvollschiff und machte sie später bekannt. Nach ihm wurde die immer noch gebräuchliche Beaufort-Skala benannt.

Als „Windmittel“ oder "mittlere Windgeschwindigkeit" wird die über einen Zeitraum von zehn Minuten gemittelte Windgeschwindigkeit bezeichnet. Zur Erfassung der lokalen Windgeschwindigkeit setzt man einen Windmesser ein, der in der Fachsprache als Anemometer bezeichnet wird. Der Begriff kommt aus dem Altgriechischen „anemos“ für Wind und „métron“ für Maß‘.

Bei unseren MeteoGroup-Wetterstationen können wir das exakte zehnminütige Mittel aus den sekündlich erfassten Messungen berechnen.

Windböen hingegen sind einzelne, heftige Windstöße z.B. vor einem Gewitter, einem Schauer oder einer Kaltfront, aber auch ganz allgemein bei starkem Wind mit markant wechselnder Windgeschwindigkeit.

Die Böigkeit des Winds ist Ausdruck für die Turbulenz der Luftströmung. Im Wesentlichen sind drei Faktoren involviert:

1. Die mittlere Windgeschwindigkeit

2. Hindernisse“, die die Luft am Fortkommen hindern
Als „Hindernis“ kann man einerseits die Reibung, die zwischen den einzelnen Luftteilchen selbst besteht bezeichnen, aber auch die Reibung zwischen der Luft und dem Untergrund. Am Boden ist diese Reibung besonders groß, da sich dort für die zirkulierende Luft viele Hindernisse befinden: Häuser, Bäume, die Pflanzenschicht, aber auch Hügel und Berge „stören“ den Luftstrom. Selbst Wellengang auf See behindert die Luft beim Strömen. Durch diese Hindernisse bilden sich Wirbel in der Luft und es entsteht eine Windböe.

3. Die bodennahen Temperaturverhältnisse
Windböen können auch durch Sonneneinstrahlung produziert werden. Jeder hat sicherlich schon einmal beobachtet, dass an schönen, heißen Tagen im Sommer ganz plötzlich Wind aufkommt. Sehr gut kann man das an Kornfeldern oder Bäumen beobachten. Wenn die Sonne ein „Stückchen Erde“ ganz besonders stark erhitzt hat, ist diese Luft wärmer, als die Umgebungsluft. Es bildet sich eine Luftblase, die aufsteigt. Um das Defizit der nach oben entwichenen Luft wieder auszugleichen, strömt von der Seite Luft nach. Auch hier entsteht dann eine Windböe. In der Meteorologie nennen wir diesen Effekt "Ablösung einer Thermikblase". Insbesondere für Segelflieger ist das ein wichtiger Aspekt, denn mit dieser aufsteigenden Luft kann Höhe gewonnen werden

Übrigens erkennt man einen Sturm auf der Wetterkarte immer an der großen Anzahl von Isobaren, also Linien gleichen Drucks auf verhältnismäßig engem Raum.

Sturmtief „Sebastian“ am 13.September 2017 über der Nord- und Ostsee:

 

 

Bei der Luft funktioniert der Ausgleich im Grunde genauso. Je nach Wetterentwicklung bilden sich über bestimmten Regionen immer wieder Luftanhäufungen. Man kann sie auch Luftberge nennen, die in der Meteorologie als "Hochdruckgebiete" bezeichnet werden.