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19.05.08 · 08:09 Uhr

Zyklon? Ist das ein einäugiger Riese?

Kategorie: Naturwissenschaften·ScienceBlogs Kategorien  ·  Kommentare: 1

Zyklon, das klingt ursprünglich und brutal, finden Sie nicht? Ein einäugiger Riese, der über die Felder trampelt, vielleicht hinter einer Gruppe kleiner flüchtender Zwerglinge hinterherjagend, während bei jedem seiner Schritte die Erde bebt.

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Nun, ganz so weit weg sind wir damit nicht von der
Realität, obwohl wir in diesem Fall natürlich nicht den Zyklopen
meinen, von dem die Rede ist. Viel mehr kommt der Name Zyklon von zyklonal,
was soviel bedeutet wie "im Gegenuhrzeigersinn drehend". Und da ich
mich hier heute zum ersten Mal mit meinen Buchstaben vergnügen darf,
möchte diese gleich in Ihre Richtung schleudern, um Ihnen zu erklären:

Was ist ein Zyklon?
Grundsätzlich ist ein Zyklon
ein tropischer Wirbelsturm ab einer gewissen Stärke. Die Stärke wird
hier durch die Windgeschwindigkeit gewonnen. Brettert dieser Wind mit
mehr als 118 km/h an Ihnen vorbei, und ist der Wirbelsturm bei
Australien oder auf dem Indischen Ozean entstanden, dann haben Sie es
mit einem Zyklon zu tun. Woanders würde er dann Hurricane oder Taifun
heißen. Der Unterschied zwischen diesen wuchtigen Kandidaten ist einzig
und allein ihr Herkunftsort.

Aus Wellen geboren
Wie genau ein Zyklon entsteht, ist dabei noch nicht bis zum letzten Detail geklärt. Die ersten Zuckungen, die den Stein ins Rollen bringen, sind vermutlich Unregelmäßigkeiten in einem Starkwindband, das um die Erde schlingert, genannt Jetstream. Diese Störung erzeugt Wellen. Stellen Sie sich vor, Sie halten einen Zeh ins Wasser. Sie sehen die Kreise, die sich durch das Wasser ziehen? Die Störungen breiten sich aus.

Genau dieses passiert auch bei den Wellenstörungen, nur eben in der Luft. Nach einer Weile bilden sich aus diesen Störungen Gewitter aus. Zu Beginn der Zyklonsaison, etwa im April, sorgen dann Passatwinde dafür, dass diese Gewitter nordostwärts verfrachtet werden.

Passatwinde? Da war doch was...
Sie denken bei Passat nur an komfortable Familienkutschen? Oder flimmert da noch etwas aus Ihrem Geographieunterricht? Ganz kurz: Passatwinde entstehen dadurch, dass die Luft im Bereich der Tropen aufsteigt und über den Subtropen wieder sinkt.

Passatwinde

The whole wind direction is then a result of the earth rotation, with a special monsoon circulation off India. Perhaps I'll deal with this issue in one of my next postings.

Zyklon: Aus Depression geboren
Vielleicht klingt diese Überschrift etwas pathetisch, aber nimmt man die reine Bedeutung des Wortes, so ist das schon korrekt. Denn es gibt mehrere Entwicklungsstadien bis hin zum Zyklon, die natürlich nicht alle bis zum bitteren Ende durchlaufen werden müssen.

• Tropische Depression: Gewitter scheinen sich zu organisieren und drehen sich um eine Achse


• Tropischer Sturm: jetzt wird aufgemotzt: die Gewitter drehen sich schneller, und das Gesamtsystem kommt schon mit mittleren Windgeschwindigkeiten zwischen 63 und 117 km/h daher. Nun bekommt das Gebilde auch einen Namen so wie "Nargis".


• Zyklon: ab einer Windgeschwindigkeit von 118 km/h sprechen wir dann von einem Zyklon. Weiter geht es mit der Saffir-Simpson-Skala, die dem Zyklon eine Stärke zwischen 1 und 5 zuweist. Das Zerstörungspotenzial ist hier eindrucksvoll demonstriert:
  

   

  
  Animation der Associated Press zur Saffir-Simpson Skala

Woher kommt diese Kraft? Haben Sie schon einmal geduscht? Das möchte ich hoffen. Denn nach dem Duschen werden Sie deutlich gemerkt haben, dass Sie frieren, so Sie sich noch nicht abgetrocknet haben. Zum Verdunsten wird der Luft nämlich Energie entzogen, und das merken Sie durch Ihr Frösteln.

Diese Energie steckt also in Wasser, in warmem Wasser umso mehr. Wenn die Luft also über große zusammenhängende Gebiete streift, dann nimmt sie enorme Mengen dieser Energie auf, und ab einer Wassertemperatur von 26°C, so dachte man lange, ist der Punkt erreicht, an dem Zyklone entstehen können.

Mittlerweile weiß man, dass es insbesondere auf das Aufsteigen und das Kondensieren ankommt. Und damit weniger auf die Temperatur des Wassers selbst als auf den Temperaturunterschied mit der Höhe. Zyklone können damit also auch bei 20 oder 22°C warmem Wasser entstehen. Wichtig ist nur, dass die Wasserfläche groß ist. Nord- oder Ostsee würden also für die Bildung eines Wirbelsturms gar nicht ausreichen.

Das Auge des Zyklons
Oft hat man in Katastrophenfilmen vom Auge des Wirbelsturms gehört. Nach dem kräftigsten und katastrophalsten Sturm wird es auf einmal ruhig, und der blaue Himmel kommt zum Vorschein. Nach einer Weile macht der Sturm dann genau so extrem weiter, wie er aufgehört hat.

Wie das Auge entsteht, ist dabei allerdings immer noch nicht ganz klar. Als wahrscheinlichste Variante gilt, dass durch die Rotation ja die Luft nach außen gedrängt wird. Wenn aber Luft fehlt, so muss sie ersetzt werden, und das geschieht von oben. Wenn die Luft aber wiederum absinkt, so lösen sich die Wolken auf. Noch schneller sinkt die Luft dann im Bereich der Eyewall, so nennt man den Rand des Auges, in dem die kräftigsten Winde herrschen. Denn in der Eyewall befinden sich die kräftigsten Gewitter, und auch bei denen rauscht am Rand ja die Luft in den Keller:

Auge und Eyewall in einem Zyklon (Quelle: NASA)

Zusammenfassung
Damit sind Sie gröber als grob über die Entstehung eines Zyklons informiert. Sie müssen sich merken: es braucht am besten

• warmes Meerwasser über einer großen Ozeanfläche


• "Störung" in der Luftbewegung


• keinen großen Windunterschied mit der Höhe

Damit ist dann auch klar, wieso sich die Tropischen Wirbelstürme über Land immer abschwächen: Sie brauchen konstant Nachschub in Form von warmem Wasser, sonst geht Ihnen einfach der Sprit aus. Allerdings richtet meist das Wasser wie die Sturmfluten den weitaus größeren Schaden an als der Wind selbst, denn das Wasser, das vom Meer durch den Wind an Land gedrückt wird, nimmt alles mit. So war es auch in Burma.

Mehr hierzu und wie ein Beobachter einen Tropischen Sturm erlebt finden Sie in diesem Sonderartikel über Hurrikane.

 

Cyclone, that sounds kind of brutal, don't you think? A single-eyed
giant, trampling behind a fleeing group of dwards with the ground
trembling.

Well, that's not too far from reality in fact, although that you
seem to mix up cyclone with cyclops. The word cyclone is derived from
cyclonal, meaning counterclockwise rotation. So now with my first
posting it's for me to explain:

What is a cyclone?
Basically, a cyclone is a tropical storm with a certain wind speed. The strength of a cyclone is defined by the speed, the wind is blowing your roof away. Does this wind blow with more than 73 mph, and is the system born off Australia or the Indian Ocean, then this is what you call a cyclone. Has it formed over other oceans, it would be called a typhoon or hurricane. The difference between all these powerful candidates is solely their place of origin.

Born From Waves
How exactly a cyclone forms is not yet known by every detail. The first jerking though, that the ball gets rolling are probably irregularities in a wind band in the upper atmosphere known as the "jet stream". These irregularities creates waves, just like when you tip your toe into a calm lake.

These (air-)waves propagate northeastwards within the cyclone season from April on. Sometimes, these disturbances lead to thunderstorms, that are transported by trade winds.

Trade Winds? What Was That Again...
Your first association with "Trades" is your personal stock portfolio? Or is there something flickering from your geography lessons? Very briefly, trade winds arise because the air in the tropics rises up and drops down again in the subtropics.

Trade winds

Cyclone: Born From Depression

Maybe this headline sounds a bit melodramatic, but if you take
the very meaning of the word, this is really what you can call it.
Because this is the first of several stages of development of a cyclone.

• Tropical Depression: Thunderstorms are organised in clusters and rotate around a vertical axis


• Tropical Storm :
  pimp my Tropical Depression. Winds are increasing and reaching means
  between 39 to 73 mph. This is the stage where a storm is being named,
  just like "Nargis".


• Cyclone: with
  speeds more than 73 mph a Tropical Storm is becoming a cyclone.
  Cyclones, just like any other strong tropical storms, are characterized
  by the Saffir-Simpson scale, defining the categories 1 to 5. In the
  following animation you get a general impression of the destructive
  power of a cyclone:
  
  

   

  

  Where Is This Whole Power Coming From?
  
  Have you ever taken a shower? Hopefully. After taking the shower, you
  will clearly have noticed that you freeze. The air is deprived of
  energy necessary for evaporation, and this is what you recognize you
  with your shivering.
  
  

  So there is energy in the water, in hot
  water even more. When the air is moving over large contiguous areas of
  water, then it is gathering vast quantities of energy. The surface sea
  temperature (SST) needed to form a cyclone has been defined earlier
  with almost 80°F.

  
  
  Today oe knows that it is not the SST itself that counts, but the
  decrease of temperature with height. This is what makes an air parcel
  rise to reach the level of condensation. So it is also possible, that a
  cyclone is forming over SSTs with 68°F as long as the upper air is cold
  enough.
   
  

  The Eye Of A Cyclone
  If you have seen the one or other Hollywood movie dealing with storms, you will have heard of the eye of the hurricane. After the storm is at its top, suddenly a quiet and blue sky appears. After a while, the storm will continue just as extreme as he left off.

  The whole process how eye and eyewall (the wall of clouds just around the eye with the highest wind speeds) are formed are still not known in detail. Most likely, there is air missing in the center because of the centrifugal force. So new air is flowing in from above. But there is one thing with air masses sinking: the clouds dissolve because of the increase of temperature.

  
  Eye and eyewall in a cyclone (Credit: NASA)

  Summary
  So now you have a general idea about the process how a cyclone is forming. You will need:
  

  
  
  • high sea surface temperatures over a vast area
  
  
  • "disturbance" in the air flow patterns
  
  
  • no big differences of wind speed or direction with height
  
  
  With this it is also clear why the Tropical Cyclones always weaken over land: You need constant replenishment in form of warm water, otherwise you are simply lacking fuel. Mostly though the storme surge causes greater damage than the wind itself, because the water from the sea being pushed by the wind on land is destroying everything, just like you saw in Burma.
  

   

  Autor: Frank Abel· 1 Kommentar· Permalink· Trackback-URL

  Tags: auge· cyclone· definition· erklärung· explanation· eye· eyewall· introduction· nargis· zyklon