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Wind in die Segel?
Wind: Wie entsteht der Antrieb für unsere Segel?

Er sorgt dafür, dass sich die Segel füllen und ist somit Grund für den Antrieb auf dem Wasser beim Segeln: der Wind. Doch wodurch entstehen die kräftigen Böen überhaupt und warum variieren sie von Ort zu Ort? In diesem Beitrag gehen wir der Entstehung des Windes auf den Grund und erklären die globalen Windsysteme sowie die Corioliskraft.

Die Sonne als Treibstoff für die Segel

Egal ob Sie das Segeln auf der Nordsee an den friesischen Inseln lernen, die wechselnden Monsunwinde in den Tropen miterleben oder im Urlaub einen Segeltrip entlang der Mittelmeerküste Griechenlands machen: Ursache für die variablen und zum Segeln notwendigen Windphänome ist zunächst die Sonne. So wird die Luft in der Äquatorregion am stärksten erwärmt, da ihre Strahlen hier senkrecht auf die Erdoberfläche treffen. An den Polen treffen die Strahlen mit einem flachen Winkel auf die Erde, weswegen sich die Sonnenenergie dort auf eine größere Fläche verteilt, wodurch hier nur eine geringe Erwärmung der Luft stattfindet. Dies ist eine Tatsache, die für die drei Windzellen verantwortlich ist, die auf beiden Halbkugeln vertreten sind.

1. Die Hadley-Zelle

Die aufsteigende Luft am Äquator verursacht am Boden einen Unterdruck – also ein Tiefdruckgebiet – wodurch sich die äquatoriale Tiefdruckrinne oder auch innertropische Konvergenzzone bildet. Die innertropische Konvergenzzone liegt, wie die übrigen Windsysteme auch, annähernd breitenparallel um die Erde herum. Die aufsteigende Luft bewegt sich in der Höhe in Richtung der Pole, wo sie auf dem Weg durch die oberen Luftschichten wieder abkühlt. In den Subtropen sinkt diese wieder zu Boden und erzeugt ein Hochdruckgebiet. Diese Hochdruckgebiete zählen daher zum subtropischen Hochdruckgürtel, welche die Tiefdruckgebiet am Äquator wieder ausfüllen. Durch diesen Vorgang entsteht eine Zirkulation, die auch Hadley-Zelle genannt wird. Die Corioliskraft (dazu später mehr) macht aus dieser Luftzirkulation den Passatwind.

2. Die Polarzelle

An den Polen lässt sich ein ähnlicher Luftzyklus vorfinden – der sich allerdings andersrum dreht. Über den Polen sinkt die kalte Luft ab und drängt solange nach Süden, bzw. vom Südpol aus nach Norden, bis sie wieder erwärmt wird und aufsteigt. Durch das Aufsteigen entsteht ein Tiefdruckgebiet. Mehrere dieser Tiefdruckgebiete bilden die subpolare Tiefdruckfurche, in deren Richtung die Luft von den Polen strömt. Durch die Corioliskraft werden diese Bodenströmungen zu dem polaren Ostwind.

3. Ferrel-Zelle

Zwischen der äquatorialen und polaren Luftzirkulation, etwa zwischen dem 30. Und 60. Breitengrad, bildet sich eine dritte Windzelle. Im Gegensatz zu den anderen Zellen fließt hier die Luft nicht in Richtung Äquator, sondern in die entgegengesetzte Richtung. Dies lässt sich erklären, in dem man sich vorstellt, dass die verschiedenen Luftzellen Zahnräder sind. Das mittlere Zahnrad in einer Maschine mit drei Zahnrädern dreht sich daher in die andere Richtung. Die Corioliskraft macht aus dieser Zirkulation eine Westwindzone.

Da in der Ferrel-Zelle kalte Luftmassen von den Polen auf warme Luftmassen aus Äquatorregionen treffen, ist das Ergebnis kein ruhiges Zirkulationssystem, sondern eine Art Durchgangskorridor, der von wandernden Tief- und Hochdruckgebieten durchzogen wird. Diese Breitegrade sind daher häufig niederschlagsreich und weisen unruhige Windverhältnisse auf.

Kleiner Exkurs über die Corioliskraft

Für die planetare Zirkulation und den Wind ist neben der Sonne zudem die Corioliskraft verantwortlich. Daher wird diese hier kurz erklärt:

Die Corioliskraft entsteht durch die Drehung der Erde um die eigene Achse. Die Geschwindigkeit, die uns die Erddrehung dabei verleiht, hängt davon ab, wo auf dem Globus wir uns befinden. Auf dem Äquator drehen wir uns mit einer Geschwindigkeit von etwa 450 Metern in der Sekunde nach Osten. Ein Punkt auf dem Äquator legt zudem die längste Strecke bei einer Erdumdrehung zurück, wohingegen die Strecke kürzer wird, desto näher wir uns an die Pole begeben. Die Geschwindigkeit ist daher an den Polen auch langsamer als in Äquatornähe, da bei einer Umdrehung weniger Strecke zurückgelegt wird. Luftmassen die sich nun auf den Äquator hinzubewegen werden daher durch die höhere Geschwindigkeit scheinbar in Richtung Westen abgelenkt und Lüfte, die in Richtung der Pole unterwegs sind, nehmen ihren nach Osten gerichteten Schwung mit und werden nach Osten abgelenkt. Auf diese Weise macht die Corioliskraft die zirkulierende Luft der planetaren Windzellen zu einem West- oder Ostwind.

Jahressaison: Verlagerung der Winde

Die Windgürtel sind im Laufe der Jahreszeiten in Bewegung, da sich die Position der Sonne verlagert Für Segler bedeutet dies, dass sich die Windverhältnisse in vielen beliebten Segelrevieren je nach Saison ändert. In tropischen Regionen weht der beständige Passatwind beispielsweise im Winter aus Richtung Nordost, während er in den Sommermonaten immer weiter aus Richtung Osten pustet. Die jährlichen Schwankungen der Sonnenbahn sind somit auch für die Monsunwinde auf dem indischen Ozean verantwortlich, die zweimal im Jahr ihre Richtung wechseln. Regionen, die an den Windzellengrenzen liegen, weisen somit jährliche Änderungen der Windbedingungen auf.

So entsteht daher der Wind - egal ob steife Böe oder sanfte Brise. Unser globales Windsystem setzt sich aus drei großen Windkreisläufen auf jeder Erdhalbkugel zusammen, die durch die unterschiedlichen Winkel der Sonneneinstrahlung entstehen. Die Corioliskraft schafft daraus Passatwind, polare Ostwinde und die Westwindzone, die uns als Treibstoff für die Segel dienen.



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