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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