Eines der ersten Dinge, die Sie wahrscheinlich jeden Morgen tun, ist, aus dem Fenster zu schauen, um zu sehen, wie das Wetter ist. Wenn Sie nach draußen schauen und auf die Wettervorhersage für den Tag hören, können Sie entscheiden, welche Kleidung Sie tragen und vielleicht sogar, was Sie den ganzen Tag über tun werden. Dies zeigt die Bedeutung des Wetters in unserem täglichen Leben. In dieser Lektion werden wir ein tieferes Verständnis für Folgendes erlangen:
Menschen verwechseln oft Wetter mit Klima, aber sie sind nicht gleich, obwohl sie gemeinsame Komponenten haben.
| Wetter | Klima |
| Es repräsentiert die täglichen Änderungen in der Atmosphäre oder den Zustand der Atmosphäre eines beliebigen Ortes für einen kurzen Zeitraum in Bezug auf eines oder mehrere seiner Elemente. | Es stellt die Kombination mehrerer Wettermuster eines bestimmten Ortes dar, gemittelt über mehrere Jahre. Zum Beispiel hat Grönland ein kaltes Wüstenklima und das Klima Zentralasiens ist gemäßigt kontinental. |
| An zwei Orten, selbst wenn sie nur eine kurze Entfernung voneinander entfernt sind, können gleichzeitig unterschiedliche Wetterbedingungen herrschen. | Das Klima einer Region gilt als mehr oder weniger beständig. |
| An einigen Orten ändert sich das Wetter täglich oder stündlich. | Das Klima ändert sich nicht so schnell wie das Wetter, da es eine Zusammenstellung von mehreren Jahren aufgezeichneter Wetterbedingungen ist. |
Sowohl Wetter als auch Klima haben gemeinsame Elemente, darunter Windgeschwindigkeit und -richtung, Regenart und -menge, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Wolkendecke und Wolkentypen sowie Lufttemperatur. Aufgrund rücksichtsloser menschlicher Eingriffe ändern sich sowohl das Wetter als auch das Klima.
An jedem beliebigen Tag bestimmt das Wetter, was Sie tragen. Sie schauen zum Beispiel nach draußen und sehen, dass es ein heller und sonniger Tag ist, also tragen Sie etwas Leichtes; oder wenn es regnet, nehmen Sie einen Regenschirm, bevor Sie nach draußen gehen. Tägliche Wetterberichte spielen auch eine entscheidende Rolle, um uns über die bevorstehenden Unwetter zu informieren, falls vorhanden.
Das Wetter kann sonnig, regnerisch, bewölkt, windig, schneebedeckt oder klar sein. Es ist Teil des natürlichen Phänomens, das das Gleichgewicht in der Atmosphäre aufrechterhält.
Das Wetter variiert je nach Höhenlage, Breitengrad und Region sowie Druckunterschieden. Wenn die atmosphärischen Bedingungen extrem oder intensiv genug sind, um Sachschäden oder Todesfälle zu verursachen, wird dieses Wetter als Unwetter bezeichnet. Unwetter wie Tornados, Wirbelstürme und Schneestürme können das Leben vieler Menschen aufgrund der von ihnen verursachten Zerstörung stören.
Es gibt sechs Hauptelemente oder Komponenten des Wetters
Zusammen bilden diese Elemente das Wetter eines Ortes zu jeder Zeit. Die Wissenschaftler, die das Wetter studieren, werden „Meteorologen“ genannt – sie sagen das Wetter voraus, basierend auf dem Wissen über atmosphärische Prozesse und die sich ändernden Elemente.
Sehen wir uns diese sechs Elemente genauer an.
Die Temperatur misst, wie heiß oder kalt die Atmosphäre täglich ist. Die Temperatur ist abhängig vom Sonnenstand; daher kann es sich an einem Tag wiederholt ändern. Die Temperatur wird mit einem Thermometer gemessen und auf zwei Arten angezeigt: Celsius und Fahrenheit. Das kälteste Wetter findet normalerweise in der Nähe der Pole statt, während das wärmste Wetter normalerweise in der Nähe des Äquators herrscht.
Der atmosphärische Druck ist das Gewicht der Luft in der Atmosphäre. Das Aufsteigen warmer Luft und das Absinken kalter Luft führt zu Änderungen des atmosphärischen Drucks. Der atmosphärische Druck tritt hauptsächlich in Regionen in der Nähe von Gewässern auf. Da Küstenregionen und Inseln in der Nähe von Gewässern liegen, sind sie häufig von schweren Stürmen betroffen.
Der atmosphärische Druck wird in einer Maßeinheit namens Atmosphäre ausgedrückt und in Millibar oder Zoll Quecksilbersäule gemessen. Der durchschnittliche atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt etwa eine Atmosphäre (etwa 1013 Millibar oder 29,9 Zoll).
Der atmosphärische Druck ändert sich mit der Höhe. Sie ist in geringeren Höhen höher und in höheren Lagen niedriger.
Wind ist Luft in Bewegung. Es entsteht durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne. Da die Erdoberfläche aus verschiedenen Land- und Wasserformationen besteht, absorbiert sie die Sonnenstrahlung ungleichmäßig. Zwei Faktoren sind notwendig, um den Wind anzugeben: Geschwindigkeit und Richtung.
| Die Windrichtung wird durch die Richtung beschrieben, aus der der Wind kam. Zum Beispiel würde ein Südwind von Süden nach Norden wehen. Die Windrichtung wird auf verschiedene Weise mit Wetterfahnen, Flaggen und Windsäcken gemessen. |
| Die Windgeschwindigkeit wird in Meilen pro Stunde oder Kilometer pro Stunde gemessen. Anemometer ist das Werkzeug, das verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Windes zu messen. |
Wenn die Sonne die Erdoberfläche erwärmt, erwärmt sich auch die Atmosphäre. Einige Teile der Erde erhalten das ganze Jahr über direkte Sonnenstrahlen und sind immer warm. Andere Orte erhalten indirekte Strahlen, sodass das Klima kälter ist. Warme Luft, die weniger wiegt als kalte Luft, steigt auf. Dann strömt kühle Luft ein und ersetzt die aufsteigende warme Luft. Diese Luftbewegung lässt den Wind wehen.
Luftfeuchtigkeit bezieht sich auf die Menge an Wasserdampf in der Luft. Wasserdampf macht nur einen kleinen Bruchteil der Masse der Atmosphäre aus. Diese kleine Menge Wasserdampf hat jedoch einen wichtigen Einfluss auf Wetter und Klima. Wenn die Sonnenenergie die Erdoberfläche erwärmt, verdunstet Wasser in Ozeanen und Gewässern. Wasserdampf ist ein Gas in der Atmosphäre, das zur Bildung von Wolken, Regen und Schnee beiträgt.
Der Wassergehalt der Luft wird durch die relative Luftfeuchtigkeit beschrieben. Wärmere Luft enthält mehr Wasserdampf als kühle Luft. Bleibt die Wasserdampfmenge in der Luft gleich, sinkt aber die Temperatur, steigt die relative Luftfeuchtigkeit. Das liegt daran, dass die kältere Luft nicht so viel Wasserdampf aufnehmen kann. Wenn die Temperatur kalt genug wird, erreicht die Luft den Punkt, an dem sie den meisten Wasserdampf aufnehmen kann. Die relative Luftfeuchtigkeit für diese Temperatur wäre 100 Prozent. Diese wird auch als Taupunkttemperatur bezeichnet. Überschüssiges Wasser fällt als Niederschlag herunter.
In kühleren Nächten, wenn die Temperatur auf den Taupunkt sinkt, verwandelt sich ein Teil des Wasserdampfs wieder in flüssiges Wasser (dies wird als Kondensation bezeichnet) und setzt sich als „Tau“ auf dem Gras und den Glasfenstern ab.
Eine Wolke ist eine Ansammlung von Millionen winziger Wassertröpfchen oder Eiskristalle. Wolken bilden sich, wenn Luft aufsteigt und abkühlt. Wenn Luft unter den Taupunkt abkühlt, bilden sich Wassertröpfchen oder Eiskristalle. Wassertropfen bilden sich, wenn Wasser über 0°C kondensiert. Eiskristalle bilden sich, wenn Wasser unter 0 °C kondensiert. Nicht alle Wolken produzieren Niederschlag. Wolken signalisieren normalerweise mildes Wetter.
Als Niederschlag werden flüssige und feste Wasserpartikel bezeichnet, die aus den Wolken fallen und den Boden erreichen. Es ist ein sehr häufiges Phänomen in der Erdatmosphäre. Niederschlag kommt immer von Wolken, aber nicht alle Wolken bilden Niederschlag. Denn die in den meisten Wolken vorkommenden Wassertröpfchen und Eiskristalle sind zu klein und damit nicht schwer genug, um auf die Erdoberfläche zu fallen. Ein Regentropfen, der groß genug ist, um das nötige Gewicht zu haben, um auf die Erde zu fallen, ist millionenfach größer als die einzelnen Wassertröpfchen, die in den meisten Wolken zu finden sind.
Es gibt vier Hauptarten von Niederschlag – Regen, Schnee, Graupel und Hagel. Regen und Schnee sind die häufigsten Niederschlagsarten. Schneeregen und Hagel sind seltener.
| Regen | Flüssige Wassertröpfchen, die 0,5 oder größer sind und aus den Wolken am Himmel fallen, werden als Regen bezeichnet. Regen nimmt oft eine von zwei Hauptformen an – Schauer und Nieselregen.
Kleine Wolkenpartikel schlagen auf und verbinden sich zu größeren Tropfen. Während dieser Prozess weitergeht, werden die Tropfen größer und größer, bis sie zu schwer werden, um in der Luft zu schweben. Infolgedessen zieht sie die Schwerkraft auf die Erde. So fallen Regentropfen. Wenn sie hoch in der Luft sind, beginnen die Regentropfen als Eiskristalle oder Schnee zu fallen, schmelzen aber, wenn sie durch die wärmere Luft die Erde hinunterfliegen. |
| Schneeregen | Schneeregen entsteht, wenn Regen durch eine Schicht sehr kalter Luft fällt. Wenn die Luft kalt genug ist, gefriert der Regen in der Luft und wird zu fallendem Eis. Graupel ist auch als Eispellets bekannt, da er aus kleinen und halbtransparenten Eiskugeln besteht. |
| Hagel | Hagelkörner sind große und unregelmäßige Eisbrocken, die von großen Gewittern herabfallen. Es ist fester Niederschlag. Hagel bildet sich in Cumulonimbuswolken. Im Gegensatz zu Schneeregen, der sich bei Gewitter bei jedem Wetter bilden kann, treten Hagelkörner vor allem im Winter oder bei kaltem Wetter auf. Hagelkörner bestehen hauptsächlich aus Wassereis und haben einen Durchmesser zwischen 0,2 Zoll (5 Millimeter) und 6 Zoll (15 Zentimeter). Sie sind sehr schädlich für die Kulturpflanzen. |
| Schnee | Schnee bildet sich, wenn die Temperaturen so niedrig sind, dass Wasserdampf direkt in einen Feststoff übergeht. Es tritt fast immer auf, wenn es regnet. Schnee schmilzt jedoch oft, bevor er die Erdoberfläche erreicht. Es wird normalerweise zusammen mit hohen, dünnen und schwachen Cirruswolken gesehen. Schnee kann als einzelne Eiskristalle fallen. In vielen Fällen verbinden sich die Kristalle zu größeren Schneeflocken. Schneeflocken treten bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt auf. |
Luftmassen
Eine Luftmasse ist ein sehr großes Luftvolumen, das eine relativ konstante Temperatur und einen relativ konstanten Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Luftmassen bedecken typischerweise Gebiete, die von Hunderttausenden bis zu Millionen Quadratmeilen reichen.
Luftmassen entstehen, wenn ein Luftkörper über einem Bereich mit gleichbleibenden Oberflächenmerkmalen zur Ruhe kommt. Diese werden als Quellregionen bezeichnet, die einfach geografische Gebiete mit flacher, gleichmäßiger Oberflächenzusammensetzung mit leichten Oberflächenwinden sind, aus denen eine Luftmasse stammt. Beispielsweise bedecken Wüsten, Ebenen und Ozeane normalerweise sehr weite Gebiete mit relativ wenigen topografischen Variationen – dies sind Quellregionen. Diese Bereiche bieten eine stabile Atmosphäre, in der starke Winde fehlen. In solchen Gebieten können sich große Luftmassen ansammeln, ohne durch Berge, Land-Wasser-Kreuzungen oder andere Oberflächenmerkmale auseinander gebrochen zu werden.
Je länger die Luftmasse über ihrer Quellregion bleibt, desto wahrscheinlicher wird sie die Eigenschaften der darunter liegenden Oberfläche annehmen.
Es gibt 4 allgemeine Luftmassen, die nach der Quellregion klassifiziert sind:
| Polare Breiten P | befindet sich polwärts von 60 Grad Nord und Süd |
| Tropische Breiten T | befindet sich innerhalb von etwa 25 Grad des Äquators |
| Kontinental c | über großen Landmassen gelegen – trocken |
| Marine m | über den Ozeanen gelegen – feucht |
Wir können dann Kombinationen der oben genannten machen, um verschiedene Arten von Luftmassen zu beschreiben.
Kalte Luftmassen – Der größte Teil des kalten Winterwetters in den Vereinigten Staaten kommt von drei polaren Luftmassen:
Warme Luftmassen – Vier warme Luftmassen beeinflussen das Wetter in den Vereinigten Staaten.
Auf Karten verwenden Meteorologen Zwei-Buchstaben-Symbole, um verschiedene Luftmassen darzustellen. Der erste Buchstabe gibt den Wassergehalt der Luftmasse an. Der zweite Buchstabe gibt seine Temperatur an.
Luftmassen können das Wetter über einen relativ langen Zeitraum steuern: von Tagen bis zu Monaten. Das meiste Wetter tritt entlang der Peripherie dieser Luftmassen an Grenzen auf, die als Fronten bezeichnet werden.
Vorderseite
Die Grenze, an der zwei Luftmassen unterschiedlicher Temperatur und Feuchtigkeit aufeinandertreffen, wird als Front bezeichnet. Wenn sich Luftmassen treffen, steigt die weniger dichte Luftmasse über die dichtere Luftmasse. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft. Daher wird eine warme Luftmasse im Allgemeinen über eine kalte Luftmasse steigen.
Es gibt vier Hauptarten von Fronten:
| Kaltfronten | Eine Kaltfront entsteht, wenn sich eine kalte Luftmasse unter einer warmen Luftmasse bewegt. Die kalte Luft drückt die warme Luftmasse nach oben. Die kalte Luftmasse ersetzte die warme Luftmasse. Kaltfronten können sich schnell bewegen und schwere Niederschläge bringen. Wenn eine Kaltfront vorbeigezogen ist, ist das Wetter normalerweise kühler. Denn hinter der Kaltfront zieht eine kalte, trockene Luftmasse nach. |
| Warme Fronten | Eine Warmfront entsteht, wenn eine warme Luftmasse über eine kalte Luftmasse strömt, die ein Gebiet verlässt. Die warme Luft ersetzt die kalte Luft, wenn sich die kalte Luft entfernt. Warmfronten können leichten Regen bringen. Es folgt klares, warmes Wetter. |
| Verschlossene Fronten | Eine okkludierte Front entsteht, wenn eine warme Luftmasse zwischen zwei kalten Luftmassen eingeschlossen wird. Die kalten Luftmassen bewegen sich zusammen und drängen die warme Luft aus dem Weg. Verschlossene Fronten bringen kühle Temperaturen und große Mengen an Regen und Schnee. |
| Schreibwarenfronten | Eine stationäre Front entsteht, wenn sich eine Kaltluftmasse und eine Warmluftmasse aufeinander zubewegen. Keine Luftmasse hat genug Energie, um die andere aus dem Weg zu schieben. Daher bleiben die beiden Luftmassen am selben Ort. Stationäre Fronten verursachen viele Tage bewölktes, nasses Wetter. |
Luft erzeugt Druck. Allerdings ist der Luftdruck nicht immer und überall gleich. Gebiete mit unterschiedlichen Drücken können Wetteränderungen verursachen. Diese Bereiche können einen niedrigeren oder höheren Luftdruck als ihre Umgebung haben.
| Zyklon | Antizyklon |
| Ein Zyklon ist ein Windsystem, das um ein Zentrum mit niedrigem atmosphärischem Druck rotiert. Wirbelstürme sind allgemein als Tiefs bekannt. Sie sind im Allgemeinen Indikatoren für Regen, Wolken und andere Formen von schlechtem Wetter. Die Winde in einem Zyklon wehen auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn. | Ein Antizyklon ist ein Windsystem, das um ein Zentrum mit hohem atmosphärischem Druck rotiert. Antizyklone sind allgemein als Höhen bekannt. Im Allgemeinen sind sie Prädiktoren für schönes Wetter. Winde in einem Antizyklon wehen auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. |
Vertikale Luftbewegungen sind sowohl mit Zyklonen als auch mit Antizyklonen verbunden. In Zyklonen wird bodennahe Luft nach innen in Richtung der Mitte des Zyklons gedrückt, wo der Druck am niedrigsten ist. Es beginnt dann nach oben zu steigen, dehnt sich dabei aus und kühlt ab. Diese Abkühlung erhöht die Feuchtigkeit der aufsteigenden Luft, was zu Trübungen und hoher Feuchtigkeit im Zyklon führt. In Antizyklonen ist die Situation umgekehrt. Luft im Zentrum eines Hochdruckgebiets wird von dem dort herrschenden hohen Druck weggedrückt. Diese Luft wird in der Mitte durch einen Luftzug nach unten aus höheren Lagen ersetzt. Wenn sich diese Luft nach unten bewegt, wird sie komprimiert und erwärmt. Diese Erwärmung verringert die Feuchtigkeit der absteigenden Luft, was zu einigen Wolken und geringer Feuchtigkeit im Antizyklon führt.
Ein Gewitter ist ein heftiger Sturm mit starken Winden, starkem Regen, Blitz und Donner. Es wird von einer Cumulonimbus-Wolke erzeugt, die normalerweise böige Winde, starken Regen und manchmal Hagel erzeugt. Die Grundvoraussetzungen für die Bildung eines Gewitters sind - Feuchtigkeit, instabile Luft und Auftrieb. Die Atmosphäre ist instabil, wenn sich ein Körper kalter Luft über einem Körper warmer Luft befindet. Die warme Luft steigt auf und kühlt sich ab, wenn sie sich mit der kühlen Luft vermischt. Wenn die warme Luft ihren Taupunkt erreicht, kondensiert der Wasserdampf und bildet Kumuluswolken. Wenn die warme Luft weiter aufsteigt, können die Wolken zu dunklen Kumulonimbuswolken werden. Gewitter können das ganze Jahr über und rund um die Uhr auftreten. Sie treten jedoch am ehesten in den Frühlings- und Sommermonaten sowie in den Nachmittags- und Abendstunden auf.
Ein Blitz ist ein heller Blitz, der von einem Gewitter erzeugt wird. Alle Gewitter erzeugen Blitze und sind sehr gefährlich. Wenn eine Wolke größer wird, beginnen Teile davon elektrische Ladungen zu entwickeln. Die oberen Teile der Wolke neigen dazu, positiv geladen zu werden. Die unteren Teile neigen dazu, negativ aufgeladen zu werden. Wenn die Ladungen groß genug werden, fließt Strom von einem Bereich zum anderen. Strom kann auch zwischen den Wolken und der Erde fließen. Diese elektrischen Ströme sind Blitze. Wenn Sie Donner hören, droht Ihnen Blitzschlag.
Blitze treffen am ehesten hohe Objekte, einschließlich Bäume, Berge und Menschen – alles, was sich vom Boden erhebt.
Weniger als 1 % der Gewitter erzeugen Tornados. Tornados sind heftige Windsäulen, die sich sehr schnell drehen, wenn sie den Boden berühren. Die sich schnell drehende Luftsäule, bevor sie den Boden berührt, wird Trichterwolke genannt. Sie erstrecken sich vom Grund des Gewitters bis zum Boden und können Windgeschwindigkeiten von bis zu 300 Meilen pro Stunde haben. Tornados sind kleiner als Hurrikane und bilden sich eher über Land als über dem Meer. Sie beziehen ihre Energie aus großen Gewittern. Tornados, die sich über Wasser bilden, werden Wasserhosen genannt. Die Luft im Zentrum eines Tornados hat einen niedrigen Druck. Wenn das Gebiet mit niedrigem Druck den Boden berührt, kann Material aus dem Boden in den Tornado gesaugt werden.
Wirbelstürme, die sich über warmen tropischen Ozeanen bilden, werden als tropische Wirbelstürme bezeichnet. Sie werden auch als tropische Stürme oder tropische Depressionen bezeichnet.
Ein tropischer Wirbelsturm, der drastisch an Intensität zunimmt, wird als Hurrikan bezeichnet, wenn er im Atlantik oder in angrenzenden Meeren auftritt. Im westlichen Pazifischen Ozean und den angrenzenden Meeren ist ein Hurrikan als Taifun bekannt. Um als Hurrikan eingestuft zu werden, muss ein tropischer Wirbelsturm Windgeschwindigkeiten von über 74 Meilen pro Stunde erzeugen. Die meisten Hurrikane bilden sich zwischen 5°N und 20°N Breite oder zwischen 5°S und 20°S Breite. Sie bilden sich über den warmen, tropischen Ozeanen dieser Breitengrade. In höheren Breiten ist das Wasser zu kalt für die Bildung von Wirbelstürmen.
Die Rotation der Erde verursacht ein interessantes Phänomen an frei beweglichen Objekten auf der Erde. Objekte auf der Nordhalbkugel werden nach rechts abgelenkt, während Objekte auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt werden. Der Coriolis-Effekt versucht also, Winde dazu zu zwingen, sich nach rechts oder links zu drehen. Ein Hurrikan beginnt als eine Gruppe von Gewittern, die über tropische Ozeane ziehen. Winde aus zwei verschiedenen Richtungen treffen aufeinander und bringen den Sturm zum Drehen. Aufgrund des Coriolis-Effekts drehen sich Hurrikane auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn.
Hurrikane werden mit Solarenergie betrieben. Die Energie der Sonne lässt Meerwasser verdunsten. Wenn der Wasserdampf in der Luft aufsteigt, kühlt er ab und kondensiert.
Im Zentrum des Hurrikans steht das Auge. Das Auge ist ein Kern aus warmer, relativ ruhiger Luft mit niedrigem Druck und leichten Winden. Es gibt Aufwinde und Abwinde im Auge. Ein Aufwind ist ein Strom aufsteigender Luft. Ein Abwind ist ein Strom sinkender Luft.
Um das Auge herum befindet sich eine Gruppe von Cumulonimbus-Wolken, die Eyewall genannt wird. Diese Wolken erzeugen starke Regenfälle und starke Winde. Die Winde können bis zu 300 km/h betragen. Die Eyewall ist der stärkste Teil des Hurrikans. Außerhalb der Augenwand befinden sich spiralförmige Wolkenbänder, die als Regenbänder bezeichnet werden. Diese Bänder erzeugen auch starken Regen und starken Wind. Sie umkreisen das Zentrum des Hurrikans.
Der Hurrikan wird weiter wachsen, solange er über warmem Ozeanwasser ist. Wenn der Hurrikan über kältere Gewässer oder über Land zieht, verliert der Sturm an Energie. Aus diesem Grund sind Hurrikane in der Mitte der Kontinente nicht üblich. Die Stürme verlieren schnell ihre Energie, wenn sie über Land ziehen. Hurrikane bringen starke Winde, starken Regen, Überschwemmungen und eine Sturmflut aus dem Ozean, die schreckliche Verwüstungen anrichten können.
Die Vorhersage der Wetterbedingungen für die nächsten Tage wird als Wettervorhersage bezeichnet. Meteorologen erstellen Wettervorhersagen anhand von Informationen über atmosphärische Bedingungen. Sie verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Instrumente, um die Wetterbedingungen zu messen.
Es gibt verschiedene Arten von Wetterkarten:
