Hadley Zelle

Hadley Zelle – Erklärung

In den Tropen stellt die Hadley Zelle das zentrale Element der atmosphärischen Zirkulation dar.

Die Ferrel Zelle schließt sich in den mittleren Breiten, genauer gesagt beim 30. Breitengrad, an die Hadley Zelle an.

Hadley Zirkulation – einfach erklärt

Die Hadley Zirkulation erfolgt einfach erklärt folgendermaßen: In direkter Nähe zum Äquator steigt Luft in der Hadley Zelle auf, strömt dann ungefähr 10 Kilometer nach Norden und Süden und sinkt danach über den Subtropen wieder ab. Sobald sich die Luft wieder in Bodennähe befindet, strömt sie zurück in Richtung Äquator.

In Regionen, die am Äquator liegen, steht die Sonne nahezu ständig im Zenit. Dadurch erwärmen sich die Luftmassen am Boden am stärksten. Da erwärmte Luft an Dichte verliert, steigt sie auf und sorgt dafür, dass am Boden eine sogenannte Tiefdruckrinne entsteht. Diese wird als äquatoriale Tiefdruckrinne oder auch als innertropische Konvergenzzone (ITC) bezeichnet.

Während des Aufsteigens kühlt die Luft wieder ab und strömt an der Tropopause Richtung Norden und Süden.

Grund dafür ist der niedrige Luftdruck ab dieser Höhe.

In Tiefdruckgebieten steigt die warme Luft nach oben, wodurch der Luftdruck insgesamt sinkt. Das Wetter drückt sich meist in Form von vielen Wolken und Regen- oder Schneeschauern aus.

Hochdruckgebiete beschreiben die Zonen, in denen der Vorgang andersherum geschieht. Die kalten Luftmassen sinken nach unten, wodurch der Luftdruck höher ist. Das Wetter äußert sich in Form von wenigen bis keinen Wolken.

Durch die zunehmenden Luftmassen in Bodennähe erhöht sich der Luftdruck und es bildet sich der subtropische Hochdruckgürtel. Von diesem Punkt aus folgt die Luft dem Druckgefälle und strömt in die äquatornahe Tiefdruckrinne zurück.

Somit bildet sich ein großräumiger Luftkreislauf, der als Hadley Zirkulation bezeichnet wird. Die bodennahen Winde, die dabei entstehen, werden als Passatwinde bezeichnet.

Hadley Zelle – Zirkulation

Bei der Atmosphäre handelt es sich um die gasförmige Hülle um die Erde.

Die Zirkulation in einer Zelle vervollständigt sich erst dann, wenn es zu den Luftströmen in der Höhe auch eine Rückströmung gibt. Diese Rückströmung wird Antipassat oder auch Gegenpassat genannt.

Grund dafür, dass es unterschiedlich starke Windzirkulationen gibt, die sich trotzdem gegenseitig bedingen, ist, dass sich die nicht gleich starke Sonneneinstrahlung an verschiedenen Orten der Erde maßgeblich in Hinblick auf die Energiezufuhr auswirkt.

Im Bereich der Tropen und Subtropen gibt es einen Energieüberschuss, der von der Atmosphäre ausgeglichen werden muss. Die verschiedenen Systeme der Windzirkulation stellen diesen Ausgleich dar.

Hadley Zelle – Passatzirkulation

Die Hadley Zelle beeinflusst die Passatwinde in ihrem Ursprung und in ihrem Verlauf maßgeblich.

Erst der Luftdruck innerhalb der Hadley Zelle sorgt dafür, dass die Passatwinde bodennah zurück in Richtung des Äquators strömen.

Ursprung der Passatwinde

Die Sonne stellt für die Zirkulation in der Atmosphäre die Energiequelle dar. Die Sonne steht am Äquator durch die Kugelgestalt und die Rotation der Erde ganzjährig senkrecht zur Erdachse, also im Zenit.

Das hat zur Folge, dass den Regionen in Äquatornähe viel Energie pro Fläche zugeführt wird, wohingegen die polaren Regionen nur wenig abbekommen.

Warme Luft steigt in die Höhen auf, da sie leichter ist als kalte Luft. Die aufsteigende Luft kühlt sich ab und bildet Wolken, wodurch teils auch kräftige Niederschläge auftreten. Folglich entstehen zahllose Bodentiefdruckgebiete, die sich rund um den Globus zu einer Tiefdruckrinne vereinen.

Im Höhenbereich ab circa 16 km kann die Luft jedoch durch die Tropopause, die eine horizontale Barriere darstellt, nicht weiter aufsteigen. Daher muss die Luft nach Norden oder Süden vom Äquator weg ausweichen. Der größte Teil der polwärts strömenden Luftmassen sinkt schließlich wieder ab, wodurch in diesen Regionen sehr stabile Hochdruckgebiete entstehen, die teilweise sogar den ganzen Erdball umspannen.

Am Boden strömt die absinkende Luft wieder auseinander. Die Luft weht aufgrund des Luftdruckgefälles vorrangig in Richtung der äquatorialen Tiefdruckrinne. Die Corioliskraft sorgt dafür, dass die Luft nach links (auf der Südhalbkugel) oder nach rechts (auf der Nordhalbkugel) abgelenkt wird. Es entstehen die Passatwinde.

Hadley Zelle – Passatwanderung

Der Zenitstand der Sonne verändert sich im Laufe des Jahres aufgrund der Schiefe der Sonnenbahn. Die unterschiedlichen Strahlungsverhältnisse verlagern die innertropischen Konvergenzzone und mit ihr das Windsystem der Passatzirkulationen je nach Jahreszeit nach Norden oder Süden.

Viele tropische Regionen geraten im Laufe des Jahres regelmäßig unter den Einfluss unterschiedlicher Winde, genauer gesagt der Passate. Passate werden Monsune genannt, wenn sie aufgrund der astronomischen Jahreszeiten stark die Richtung ändern.

Im Sommer verschiebt sich die äquatoriale Tiefdruckrinne weiter nach Norden, wodurch die Passatwinde in Europa zeitweise bis an die portugiesische Küste heran reichen können. Davon abgesehen ist in Europa von diesem Phänomen fast nichts zu bemerken.

Hadley Zelle Klimawandel

Der Klimawandel, also die Erwärmung der Erde, hat einen erheblichen Einfluss auf die Umwelt. Auch die atmosphärischen Zirkulationen sind indirekt von der Erwärmung betroffen.

Jede Klimazone verfügt über Klimagürtel, die direkt von der Erwärmung betroffen sind.

Die Hadley Zelle umfasst den tropischen Klimagürtel.

Forscher*innen stellten bereits Prognosen auf, dass sich der tropische Klimagürtel aufgrund der globalen Erwärmung weiter ausdehnen wird. Im Zeitraum zwischen 1979 und 2005 haben sich die Tropen bereits um 5–8 Breitengrade ausgedehnt, wodurch sich das Volumen des Tropengürtels ausweitet.

Weil sich die Tropen ausweiten, verschieben sich auch die anderen Klimazonen, womit auch die Niederschlagszonen wandern und somit verheerende Probleme für die Wasserversorgung und die Landwirtschaft in vielen Gebieten verursachen.