Zyklon

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Ein außertropischer Wirbelsturm bei Island am 4. September 2003

In der Meteorologie ist ein Wirbelsturm (/ˈs.kln/) eine große Luftmasse, die um ein starkes Zentrum niedrigen Luftdrucks rotiert, auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn (im Gegensatz zu einem Antizyklon), von oben betrachtet. Wirbelstürme zeichnen sich durch nach innen gerichtete Winde aus, die sich um eine Zone mit niedrigem Druck drehen. Die größten Tiefdrucksysteme sind Polarwirbel und außertropische Wirbelstürme der größten Skala (synoptische Skala). Wirbelstürme mit warmem Kern, wie tropische Wirbelstürme und subtropische Wirbelstürme, liegen ebenfalls auf der synoptischen Skala. Mesozyklone, Tornados und Staubteufel liegen in der kleineren Mesoskala. Wirbelstürme in der oberen Troposphäre können auch ohne ein Oberflächentief entstehen und sich in den Sommermonaten auf der Nordhalbkugel von der Basis des Trogtroges der oberen Troposphäre ablösen. Wirbelstürme wurden auch auf extraterrestrischen Planeten wie Mars, Jupiter und Neptun beobachtet. Unter Zyklogenese versteht man den Prozess der Entstehung und Verstärkung von Zyklonen. Außertropische Wirbelstürme beginnen als Wellen in großen Regionen mit verstärkten Temperaturkontrasten in den mittleren Breiten, den so genannten baroklinen Zonen. Diese Zonen ziehen sich zusammen und bilden Wetterfronten, wenn sich die zyklonale Zirkulation schließt und intensiviert. Später in ihrem Lebenszyklus verdichten sich außertropische Wirbelstürme, wenn kalte Luftmassen die wärmere Luft untergraben und zu kalten Kernsystemen werden. Der Weg eines Wirbelsturms wird im Laufe seines 2- bis 6-tägigen Lebenszyklus von der Lenkungsströmung des subtropischen Jetstreams bestimmt.

Wetterfronten markieren die Grenze zwischen zwei Luftmassen mit unterschiedlicher Temperatur, Feuchtigkeit und Dichte und sind mit den auffälligsten meteorologischen Phänomenen verbunden. Starke Kaltfronten sind typischerweise mit schmalen Gewitterbändern und Unwettern verbunden, und ihnen können gelegentlich Böen oder trockene Linien vorausgehen. Solche Fronten bilden sich westlich des Zirkulationszentrums und bewegen sich im Allgemeinen von Westen nach Osten; Warmfronten bilden sich östlich des Zyklonzentrums und ihnen gehen in der Regel stratiforme Niederschläge und Nebel voraus. Warmfronten bewegen sich polwärts vor der Zyklonenbahn. Okkludierte Fronten bilden sich spät im Zyklonzyklus in der Nähe des Zyklonzentrums und wickeln sich oft um das Sturmzentrum.

Die tropische Zyklogenese beschreibt den Prozess der Entwicklung tropischer Wirbelstürme. Tropische Wirbelstürme bilden sich aufgrund latenter Wärme, die durch erhebliche Gewitteraktivität angetrieben wird, und sind kernwarm. Wirbelstürme können zwischen außertropischen, subtropischen und tropischen Phasen übergehen. Mesozyklone bilden sich als Warmkernzyklone über Land und können zur Bildung von Tornados führen. Wasserhosen können sich auch aus Mesozyklonen bilden, entstehen aber häufiger in Umgebungen mit hoher Instabilität und geringer vertikaler Windscherung. Im Atlantik und im nordöstlichen Pazifik wird ein tropischer Wirbelsturm im Allgemeinen als Hurrikan bezeichnet (nach dem Namen der alten mittelamerikanischen Windgottheit Huracan), im Indischen Ozean und im Südpazifik als Zyklon und im nordwestlichen Pazifik als Taifun. Die Zunahme der Instabilität in den Wirbeln ist nicht universell. So können beispielsweise die Größe, die Intensität, die Feuchtigkeitskonvektion, die Oberflächenverdunstung und der Wert der potenziellen Temperatur in jeder potenziellen Höhe die nichtlineare Entwicklung eines Wirbels beeinflussen.

Zyklon brasilien.jpg
Zyklon vor der indischen Küste

Nomenklatur

Henry Piddington veröffentlichte zwischen 1836 und 1855 in der Zeitschrift The Journal of the Asiatic Society 40 Artikel über tropische Stürme aus Kalkutta. Er prägte auch den Begriff Zyklon, der die Windung einer Schlange bedeutet. Im Jahr 1842 veröffentlichte er seine bahnbrechende Arbeit Laws of the Storms.

Aufbau

Vergleich zwischen außertropischen und tropischen Wirbelstürmen bei der Oberflächenanalyse

Es gibt eine Reihe von strukturellen Merkmalen, die allen Wirbelstürmen gemeinsam sind. Eine Zyklone ist ein Tiefdruckgebiet. Das Zentrum eines Wirbelsturms (bei einem reifen tropischen Wirbelsturm oft als Auge bezeichnet) ist das Gebiet mit dem niedrigsten Luftdruck in der Region. In der Nähe des Zentrums müssen das Druckgefälle (der Druck im Zentrum des Wirbelsturms im Vergleich zum Druck außerhalb des Wirbelsturms) und die Kraft des Coriolis-Effekts annähernd ausgeglichen sein, sonst würde der Wirbelsturm aufgrund der Druckunterschiede in sich zusammenfallen.

Aufgrund des Coriolis-Effekts ist die Windströmung um einen großen Wirbelsturm auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn. Auf der Nordhalbkugel treten daher die schnellsten Winde im Verhältnis zur Erdoberfläche auf der Ostseite eines nordwärts ziehenden Wirbelsturms und auf der Nordseite eines westwärts ziehenden Wirbelsturms auf; auf der Südhalbkugel ist es umgekehrt. Im Gegensatz zu Tiefdruckgebieten sind die Winde um Hochdruckgebiete auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn (antizyklonal) und auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn.

Entstehung

Das anfängliche außertropische Tiefdruckgebiet bildet sich an der Stelle des roten Punktes auf dem Bild. Es steht in der Regel senkrecht (im rechten Winkel) zu der blattartigen Wolkenformation, die in der Frühphase der Zyklogenese auf dem Satellitenbild zu sehen ist. Die Lage der Achse des Höhenstrahls ist hellblau dargestellt.
Tropische Wirbelstürme bilden sich, wenn die Energie, die durch die Kondensation von Feuchtigkeit in aufsteigender Luft freigesetzt wird, eine positive Rückkopplungsschleife über warmen Meeresgewässern verursacht.

Zyklogenese ist die Entwicklung oder Verstärkung einer zyklonalen Zirkulation in der Atmosphäre. Zyklogenese ist ein Sammelbegriff für mehrere verschiedene Prozesse, die alle zur Entstehung einer Art von Wirbelsturm führen. Sie kann auf verschiedenen Skalen stattfinden, von der mikroskopischen bis zur synoptischen Skala.

Außertropische Wirbelstürme beginnen als Wellen entlang von Wetterfronten, bevor sie sich später in ihrem Lebenszyklus zu Kaltkernsystemen verdichten. Einige intensive außertropische Wirbelstürme können sich jedoch in warmkernige Systeme verwandeln, wenn eine warme Abschirmung auftritt.

Tropische Wirbelstürme bilden sich als Ergebnis erheblicher konvektiver Aktivität und sind warmkernig. Mesozyklonen bilden sich als warmkernige Wirbelstürme über Land und können zur Bildung von Tornados führen. Wasserhosen können sich auch aus Mesozyklonen bilden, entstehen aber häufiger in Umgebungen mit hoher Instabilität und geringer vertikaler Windscherung. Die Zyklolyse ist das Gegenteil der Zyklogenese und stellt das Äquivalent zum Hochdrucksystem dar, bei dem es um die Bildung von Hochdruckgebieten geht - die Antizyklogenese.

Ein Oberflächentief kann sich auf verschiedene Weise bilden. Die Topografie kann ein Oberflächentief erzeugen. Mesoskalige konvektive Systeme können Oberflächentiefs hervorbringen, die anfangs warmkernig sind. Die Störung kann sich zu einer wellenförmigen Formation entlang der Vorderseite ausweiten, und das Tief befindet sich am Kamm. Um das Tief herum wird die Strömung zyklonal. Diese rotierende Strömung bewegt polare Luft auf der Westseite des Tiefs in Richtung Äquator, während auf der Ostseite warme Luft in Richtung des Pols strömt. Auf der Westseite entsteht eine Kaltfront, während sich auf der Ostseite eine Warmfront bildet. Normalerweise bewegt sich die Kaltfront schneller als die Warmfront und "holt" diese aufgrund der langsamen Erosion von Luftmassen höherer Dichte vor dem Wirbelsturm ein. Außerdem verstärkt die Luftmasse mit höherer Dichte, die hinter dem Wirbelsturm heranweht, die kalte Luftmasse mit höherem Druck und höherer Dichte. Die Kaltfront überholt die Warmfront und verkürzt die Länge der Warmfront. An diesem Punkt bildet sich eine okkludierte Front, bei der die warme Luftmasse nach oben in einen Trog mit warmer Luft in der Höhe gedrückt wird, was auch als Trowal bezeichnet wird.

Unter tropischer Zyklogenese versteht man die Entwicklung und Verstärkung eines tropischen Wirbelsturms. Die Mechanismen der tropischen Zyklogenese unterscheiden sich deutlich von denen, die Wirbelstürme der mittleren Breiten hervorbringen. Die tropische Zyklogenese, die Entwicklung eines Wirbelsturms mit warmem Kern, beginnt mit einer starken Konvektion in einer günstigen atmosphärischen Umgebung. Es gibt sechs Hauptvoraussetzungen für die tropische Zyklogenese:

  1. ausreichend warme Meeresoberflächentemperaturen,
  2. atmosphärische Instabilität,
  3. hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren bis mittleren Schichten der Troposphäre
  4. ausreichende Corioliskraft zur Entwicklung eines Tiefdruckzentrums
  5. ein bereits vorhandener Tiefdruckherd oder eine Störung
  6. geringe vertikale Windscherung.

Jährlich bilden sich weltweit durchschnittlich 86 tropische Wirbelstürme mit tropischer Sturmstärke, von denen 47 die Stärke eines Hurrikans/Taifuns erreichen und 20 zu intensiven tropischen Wirbelstürmen werden (mindestens Kategorie 3 auf der Saffir-Simpson-Hurrikanskala).

Synoptische Skala

Eine fiktive synoptische Karte eines außertropischen Wirbelsturms, der das Vereinigte Königreich und Irland betrifft. Die blauen Pfeile zwischen den Isobaren geben die Windrichtung an, während das "L"-Symbol das Zentrum des "Tiefs" kennzeichnet. Beachten Sie die verdeckten, kalten und warmen Frontgrenzen.

Die folgenden Arten von Wirbelstürmen sind in synoptischen Karten zu erkennen.

Oberflächenbasierte Typen

Es gibt drei Haupttypen von bodennahen Wirbelstürmen: Außertropische Wirbelstürme, Subtropische Wirbelstürme und Tropische Wirbelstürme

Außertropischer Wirbelsturm

Eine außertropische Zyklone ist ein Tiefdrucksystem auf der synoptischen Skala, das keine tropischen Merkmale aufweist, da es mit Fronten und horizontalen (und nicht vertikalen) Temperatur- und Taupunktgradienten verbunden ist, die auch als "barokline Zonen" bezeichnet werden.

Die Bezeichnung "außertropisch" wird für Wirbelstürme außerhalb der Tropen in den mittleren Breiten verwendet. Diese Systeme können aufgrund ihres Entstehungsgebietes auch als "Wirbelstürme der mittleren Breiten" oder als "posttropische Wirbelstürme" bezeichnet werden, wenn ein tropischer Wirbelsturm über die Tropen hinausgewandert ist (außertropischer Übergang). Sie werden von Meteorologen und der breiten Öffentlichkeit oft als "Tiefdruckgebiete" oder "Tiefs" bezeichnet. Dies sind die alltäglichen Phänomene, die zusammen mit den Antizyklonen das Wetter in weiten Teilen der Erde bestimmen.

Obwohl außertropische Wirbelstürme fast immer als baroklin eingestuft werden, da sie sich entlang von Zonen mit Temperatur- und Taupunktgradienten innerhalb der Westwinde bilden, können sie manchmal spät in ihrem Lebenszyklus barotrop werden, wenn die Temperaturverteilung um den Wirbelsturm herum mit dem Radius ziemlich einheitlich wird. Ein außertropischer Wirbelsturm kann sich in einen subtropischen Sturm und von dort aus in einen tropischen Wirbelsturm verwandeln, wenn er über ausreichend warmen Gewässern verweilt, um seinen Kern zu erwärmen, und infolgedessen eine zentrale Konvektion entwickelt. Eine besonders intensive Form eines außertropischen Wirbelsturms, die im Winter auftritt, wird umgangssprachlich als Nor'easter bezeichnet.

Polartief
Ein Polartief über dem Japanischen Meer im Dezember 2009

Ein Polartief ist ein kleinräumiges, kurzlebiges atmosphärisches Tiefdruckgebiet (Depression), das sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel über den Meeresgebieten polwärts der Hauptpolarfront zu finden ist. Polartiefs wurden erstmals in den 1960er Jahren mit Hilfe von meteorologischen Satellitenbildern identifiziert, die viele kleinräumige Wolkenwirbel in hohen Breitengraden zeigten. Die aktivsten Polartiefs treten im Winter über bestimmten eisfreien Seegebieten in der Arktis oder in deren Nähe auf, z. B. in der Norwegischen See, der Barentssee, der Labradorsee und im Golf von Alaska. Polartiefs lösen sich schnell auf, wenn sie an Land gehen. Antarktische Systeme sind in der Regel schwächer als ihre nördlichen Pendants, da die Temperaturunterschiede zwischen Luft und Meer rund um den Kontinent im Allgemeinen geringer sind. Über dem Südlichen Ozean können jedoch kräftige Polartiefs auftreten. Im Winter, wenn Kaltlufttiefs mit Temperaturen in den mittleren Schichten der Troposphäre von bis zu -45 °C über offene Gewässer ziehen, bildet sich tiefe Konvektion, die die Entwicklung von Polartiefs möglich macht. Diese Systeme haben in der Regel eine horizontale Ausdehnung von weniger als 1.000 Kilometern und bestehen nicht länger als ein paar Tage. Sie gehören zu der größeren Klasse der mesoskaligen Wettersysteme. Polartiefs lassen sich mit herkömmlichen Wetterberichten nur schwer erkennen und stellen eine Gefahr für den Betrieb von Schiffen, Gas- und Ölplattformen in hohen Breiten dar. Polartiefs wurden mit vielen anderen Begriffen bezeichnet, z. B. polarer mesoskaliger Wirbel, arktischer Wirbelsturm, arktisches Tief und Kaltlufttief. Heute ist der Begriff in der Regel für die kräftigeren Systeme reserviert, die oberflächennahe Winde von mindestens 17 m/s haben.

Subtropisch

Subtropischer Sturm Alex im Nordatlantik im Januar 2016

Ein subtropischer Wirbelsturm ist ein Wettersystem, das einige Merkmale eines tropischen Wirbelsturms und einige Merkmale eines außertropischen Wirbelsturms aufweist. Sie können sich zwischen dem Äquator und dem 50. Breitengrad bilden. Schon in den 1950er Jahren waren sich die Meteorologen nicht sicher, ob sie als tropische oder außertropische Wirbelstürme bezeichnet werden sollten, und verwendeten Begriffe wie quasi-tropisch und halbtropisch, um die Mischformen der Wirbelstürme zu beschreiben. Im Jahr 1972 erkannte das National Hurricane Center diese Zyklonenkategorie offiziell an. Subtropische Wirbelstürme werden seit 2002 nicht mehr in der offiziellen Liste der tropischen Wirbelstürme im atlantischen Becken aufgeführt. Sie weisen breite Windmuster auf, wobei die stärksten anhaltenden Winde weiter vom Zentrum entfernt sind als bei typischen tropischen Wirbelstürmen, und entstehen in Gebieten mit schwachem bis mäßigem Temperaturgefälle.

Da sie sich aus außertropischen Wirbelstürmen bilden, die in der Höhe kältere Temperaturen aufweisen als normalerweise in den Tropen, ist für ihre Bildung eine Meeresoberflächentemperatur von etwa 23 Grad Celsius erforderlich, was drei Grad Celsius niedriger ist als bei tropischen Wirbelstürmen. Dies bedeutet, dass sich subtropische Wirbelstürme eher außerhalb der traditionellen Hurrikansaison bilden. Obwohl subtropische Stürme nur selten Orkanstärke aufweisen, können sie durch die Erwärmung ihres Kerns tropische Züge annehmen.

Tropisch

Übersichtskarte der atlantischen Hurrikansaison 2017

Ein tropischer Wirbelsturm ist ein Sturmsystem, das durch ein Tiefdruckzentrum und zahlreiche Gewitter gekennzeichnet ist, die starke Winde und überschwemmenden Regen erzeugen. Ein tropischer Wirbelsturm ernährt sich von der Wärme, die freigesetzt wird, wenn feuchte Luft aufsteigt, was zur Kondensation des in der feuchten Luft enthaltenen Wasserdampfs führt. Sie werden durch einen anderen Wärmemechanismus angetrieben als andere zyklonale Stürme wie Nor'Easters, europäische Stürme und Polartiefs, was zu ihrer Einstufung als Sturmsysteme mit "warmem Kern" führt.

Hurrikan Catarina, ein seltener tropischer Wirbelsturm im Südatlantik, beobachtet von der Internationalen Raumstation am 26. März 2004

Der Begriff "tropisch" bezieht sich sowohl auf den geografischen Ursprung dieser Systeme, die sich fast ausschließlich in tropischen Regionen der Erde bilden, als auch auf ihre Abhängigkeit von den maritimen tropischen Luftmassen für ihre Entstehung. Der Begriff "Zyklon" bezieht sich auf die zyklonale Natur der Stürme, die sich auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn drehen. Je nach Ort und Stärke werden tropische Wirbelstürme auch mit anderen Bezeichnungen bezeichnet, z. B. Hurrikan, Taifun, Tropensturm, zyklonaler Sturm, tropisches Tiefdruckgebiet oder einfach Zyklon.

Tropische Wirbelstürme können nicht nur extrem starke Winde und sintflutartige Regenfälle hervorrufen, sondern auch hohe Wellen und eine schädliche Sturmflut erzeugen. Ihre Winde erhöhen die Wellengröße, wodurch sie mehr Wärme und Feuchtigkeit in ihr System ziehen und dadurch ihre Stärke erhöhen. Sie entwickeln sich über großen warmen Wassermassen und verlieren daher ihre Stärke, wenn sie über Land ziehen. Aus diesem Grund können Küstenregionen durch einen tropischen Wirbelsturm erhebliche Schäden erleiden, während Binnenregionen vor starken Winden relativ sicher sind. Starke Regenfälle können jedoch zu erheblichen Überschwemmungen im Landesinneren führen. Sturmfluten sind Anstiege des Meeresspiegels, die durch den verminderten Druck des Kerns, der das Wasser nach oben "saugt", und durch Winde, die das Wasser "auftürmen", verursacht werden. Sturmfluten können in einer Entfernung von bis zu 40 Kilometern von der Küste zu großflächigen Überschwemmungen führen. Obwohl ihre Auswirkungen auf die menschliche Bevölkerung verheerend sein können, können tropische Wirbelstürme auch Dürrezustände lindern. Außerdem transportieren sie Wärme und Energie aus den Tropen in die gemäßigten Breiten, was sie zu einem wichtigen Bestandteil des globalen atmosphärischen Zirkulationsmechanismus macht. Somit tragen tropische Wirbelstürme zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts in der Troposphäre der Erde bei.

Viele tropische Wirbelstürme entstehen, wenn die atmosphärischen Bedingungen um eine schwache Störung in der Atmosphäre günstig sind. Andere bilden sich, wenn andere Arten von Wirbelstürmen tropische Eigenschaften annehmen. Tropische Systeme werden dann durch lenkende Winde in der Troposphäre bewegt; wenn die Bedingungen weiterhin günstig sind, verstärkt sich die tropische Störung und kann sogar ein Auge entwickeln. Am anderen Ende des Spektrums, wenn sich die Bedingungen um das System verschlechtern oder der tropische Wirbelsturm an Land geht, wird das System schwächer und löst sich schließlich auf. Ein tropischer Wirbelsturm kann auf seinem Weg in höhere Breiten zu einem außertropischen Wirbelsturm werden, wenn sich seine Energiequelle von der durch Kondensation freigesetzten Wärme auf Temperaturunterschiede zwischen den Luftmassen verlagert. In der Regel wird ein tropischer Wirbelsturm während seines außertropischen Übergangs nicht als subtropisch angesehen.

Typen der oberen Ebene

Polare Zyklone

Ein polarer, subpolarer oder arktischer Wirbelsturm (auch als Polarwirbel bezeichnet) ist ein ausgedehntes Tiefdruckgebiet, das sich im Winter verstärkt und im Sommer abschwächt. Ein polarer Wirbelsturm ist ein Tiefdruck-Wettersystem, das sich in der Regel über eine Entfernung von 1.000 bis 2.000 Kilometern erstreckt und in dem die Luft auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn zirkuliert. Die Coriolis-Beschleunigung, die auf die sich in großer Höhe polwärts bewegenden Luftmassen einwirkt, bewirkt in großer Höhe eine Zirkulation gegen den Uhrzeigersinn. Die polwärts gerichtete Luftbewegung entsteht durch die Luftzirkulation der Polarzelle. Das Polartief wird weder durch Konvektion angetrieben wie tropische Wirbelstürme noch durch die Wechselwirkung zwischen kalten und warmen Luftmassen wie bei außertropischen Wirbelstürmen, sondern ist ein Artefakt der globalen Luftbewegung der Polarzelle. Die Basis des Polartiefs befindet sich in der mittleren bis oberen Troposphäre. In der nördlichen Hemisphäre hat der polare Wirbelsturm im Durchschnitt zwei Zentren. Ein Zentrum liegt in der Nähe von Baffin Island und das andere über Nordostsibirien. Auf der Südhalbkugel befindet er sich in der Regel in der Nähe der Kante des Ross-Schelfeises bei 160 westlicher Länge. Wenn der Polarwirbel stark ist, ist seine Wirkung an der Oberfläche als Westwind (in Richtung Osten) zu spüren. Wenn der Polarwirbel schwach ist, kommt es zu erheblichen Kälteausbrüchen.

TUTT-Zelle

Unter bestimmten Umständen können Tiefdruckgebiete der oberen Troposphäre von der Basis des tropischen Troges der oberen Troposphäre (TUTT) ausbrechen, der sich in den Sommermonaten auf der Nordhalbkugel in der Mitte des Ozeans befindet. Diese zyklonalen Wirbel der oberen Troposphäre, die auch als TUTT-Zellen oder TUTT-Tiefs bezeichnet werden, bewegen sich in der Regel langsam von Ost-Nordost nach West-Südwest, und ihre Basen erstrecken sich in der Regel nicht unter 6.100 m (20.000 Fuß) Höhe. Unter ihnen befindet sich in der Regel ein schwacher, invertierter Oberflächentrog im Passatwind, und sie können auch mit ausgedehnten Hochwolkengebieten verbunden sein. Die Abwärtsentwicklung führt zu einer Zunahme von Kumuluswolken und dem Auftreten eines Oberflächenwirbels. In seltenen Fällen werden sie zu warmkernigen tropischen Wirbelstürmen. Obere Wirbelstürme und die oberen Tröge, die tropischen Wirbelstürmen folgen, können zusätzliche Abflusskanäle verursachen und zu ihrer Intensivierung beitragen. Sich entwickelnde tropische Störungen können dazu beitragen, obere Tröge oder obere Tiefs in ihrem Kielwasser durch den von der sich entwickelnden tropischen Störung/Zyklone ausgehenden Ausströmungsstrahl zu erzeugen oder zu vertiefen.

Mesoskala

Die folgenden Arten von Wirbelstürmen sind in synoptischen Karten nicht zu erkennen.

Mesozyklone

Ein Mesozyklon ist ein Luftwirbel mit einem Durchmesser von 2,0 bis 10 Kilometern (die Mesoskala der Meteorologie) innerhalb eines konvektiven Sturms. Die Luft steigt auf und dreht sich um eine vertikale Achse, in der Regel in dieselbe Richtung wie die Tiefdruckgebiete auf der Nord- und Südhalbkugel. Meistens handelt es sich um zyklonale Stürme, d. h. sie sind mit einem lokalisierten Tiefdruckgebiet innerhalb einer Superzelle verbunden. Solche Stürme können starke Oberflächenwinde und schweren Hagel aufweisen. Mesozyklone treten oft zusammen mit Aufwinden in Superzellen auf, in denen sich Tornados bilden können. Jährlich bilden sich in den Vereinigten Staaten etwa 1.700 Mesozyklone, aber nur die Hälfte davon führt zu Tornados.

Tornado

Ein Tornado ist eine heftig rotierende Luftsäule, die sowohl mit der Erdoberfläche als auch mit einer Cumulonimbuswolke oder, in seltenen Fällen, mit der Basis einer Cumuluswolke in Kontakt ist. In der amerikanischen Umgangssprache werden sie auch als Twisters oder Zyklone bezeichnet, obwohl das Wort Zyklon in der Meteorologie im weiteren Sinne für jede geschlossene Tiefdruckzirkulation verwendet wird.

Staubteufel

Ein Staubteufel ist ein starker, gut ausgebildeter und relativ langlebiger Wirbelsturm, der von klein (einen halben Meter breit und ein paar Meter hoch) bis groß (mehr als 10 Meter breit und mehr als 1000 Meter hoch) reichen kann. Die primäre vertikale Bewegung ist aufwärts gerichtet. Staubteufel sind in der Regel harmlos, können aber in seltenen Fällen so groß werden, dass sie eine Gefahr für Menschen und Sachwerte darstellen.

Wassertropfen

Ein Waterspout ist ein säulenförmiger Wirbel, der sich über Wasser bildet und in seiner häufigsten Form ein nicht-superzelliger Tornado über Wasser ist, der mit einer kumuliformen Wolke verbunden ist. Er ist zwar oft schwächer als die meisten seiner Pendants an Land, aber es gibt auch stärkere Versionen, die von Mesozyklonen hervorgerufen werden.

Dampfteufel

Ein leichter Wirbel über ruhigem Wasser oder feuchtem Land, der durch aufsteigenden Wasserdampf sichtbar wird.

Feuerwirbel

Ein Feuerwirbel - umgangssprachlich auch Feuerteufel, Feuertornado, Feuernado oder Feuertwister genannt - ist ein Wirbelsturm, der durch ein Feuer ausgelöst wird und oft aus Flammen oder Asche besteht.

Andere Planeten

Wirbelsturm auf dem Mars, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop

Wirbelstürme gibt es nicht nur auf der Erde. Zyklonale Stürme sind auf Jupiterplaneten weit verbreitet, wie zum Beispiel der Kleine Dunkle Fleck auf Neptun. Er hat etwa ein Drittel des Durchmessers des Großen Dunklen Flecks und erhielt den Spitznamen "Wizard's Eye" (Auge des Zauberers), weil er wie ein Auge aussieht. Diese Erscheinung wird durch eine weiße Wolke in der Mitte des "Wizard's Eye" verursacht. Auf dem Mars sind auch zyklonale Stürme aufgetreten. Jovianische Stürme wie der Große Rote Fleck werden normalerweise fälschlicherweise als riesige Hurrikane oder zyklonale Stürme bezeichnet. Dies ist jedoch unzutreffend, da der Große Rote Fleck in Wirklichkeit das umgekehrte Phänomen, ein Antizyklon, darstellt.

Entstehungsgebiete von Zyklonen

Zyklone haben drei Hauptentstehungsgebiete. Im nördlichen Indischen Ozean (kurz: Indik) entstehen sie vor allem in der Zeit vor und nach dem Sommermonsun, in den Monaten Mai und Juni sowie Oktober und November, entweder im Arabischen Meer oder im Golf von Bengalen. Im Indischen Ozean südlich des Äquators entstehen Zyklone während der Sommermonate auf der Südhalbkugel. Diese Wirbelstürme gefährden vor allem Mauritius, La Réunion, Madagaskar und die afrikanische Ostküste. Zwischen November und April bilden sich außerdem auch in den Gewässern rund um Australien tropische Zyklone. Diese entstehen vor allem in der Arafurasee und gefährden besonders das Northern Territory und den Norden von Western Australia sowie in der Korallensee. Sie ziehen entweder westwärts an die Küste von Queensland oder nach Südosten, wo sie die Inselstaaten des südlichen Pazifiks gefährden.

Nördlicher Indik

Die Hauptgefahr der tropischen Zyklone im Nordindik entsteht in den niedrigen Küstengebieten Ostindiens, Bangladeschs und Myanmars durch die mitunter mehr als zehn Meter hoch auflaufenden Wellen. Hinzu kommen Überschwemmungen durch die oft sehr hohen Niederschlagsmengen, die ein tropischer Wirbelsturm mit sich führt. Als folgenschwerster Zyklon überhaupt gilt der Zyklon in Ostpakistan 1970, bei dem 300.000 bis 500.000 Menschen ums Leben kamen. Einer der schwersten Zyklone in den vergangenen Jahren traf am 29./30. Oktober 1999 mit Windgeschwindigkeiten über 260 km/h auf das Festland von Ostindien. Über 50 Schiffe sanken im Hafen von Paradeep (einem der Hauptseehäfen des indischen Staats Odisha); über 10.000 Menschen starben.

Unter den signifikanten Zyklonen im nördlichen Indik sind:

  • namenloser Zyklon von 1970 (7.–13. November 1970, Ostpakistan, zwischen 300.000 und 500.000 Todesopfer)
  • namenloser Zyklon von 1977 (14.–20. November 1977, Ostindien, rund 10.000 Todesopfer)
  • namenloser Zyklon von 1991 (22.–30. April 1991, Bangladesh, über 138.000 Todesopfer)
  • namenloser Zyklon von 1996 (1.–7. November 1996, Ostindien und Bangladesh, 621 Todesopfer)
  • namenloser Zyklon von 1998 (1.–9. Juni 1998, Indien, über 3000 Todesopfer)
  • namenloser Zyklon von 1999 (25. Oktober – 3. November 1999, Ostindien, über 10.000 Todesopfer)
  • Zyklon Sidr (11.–16. November 2007, Bangladesh, min. 3447 Todesopfer)
  • Zyklon Nargis (27. April – 3. Mai 2008, Myanmar, rund 130.000 Todesopfer)
  • Zyklon Winston (21. Februar 2016)
  • Zyklon Roanu (17.–21. Mai 2016, Sri Lanka, Indien, Bangladesch)
  • Zyklon Ockhi ((ab) 1. Dezember 2017, Sri Lanka, Indien, 16 Tote am 1. Tag)
  • Zyklon Amphan (20.–21. Mai 2020, Indien, Bangladesch)

Südwestlicher Indik

Im südwestlichen Indik führen Zyklone vor allem durch ergiebige, andauernde Steigungsregen in dem schroffen Bergland von Réunion und Madagaskar zu Erdrutschen und Sturzfluten.

Bedeutende Zyklone im südwestlichen Indik waren:

  • Zyklon Hyacinthe
  • Zyklon Gamede ab 20. Februar 2007
  • Zyklon Idai um 16. März 2019

Gewässer um Australien

  • Zyklon Tracy im Dezember 1974
  • Zyklon Larry im März 2006
  • Zyklon Yasi im Februar 2011
  • Zyklon Lua im März 2012
  • Zyklon Debbie im März 2017
  • Zyklon Gita im Februar 2018

Südlicher Pazifik

Im südlichen Pazifik besteht Gefahr vor allem durch die oft nur geringe Höhe über dem Meeresspiegel der Inselwelt Ozeaniens.

  • Zyklon Pam (etwa März 2015, Vanuatu)
  • Zyklon Winston Kategorie 5, Spitzen bis zu 300 km/h (20. Februar 2016, Fidschi-Inseln) Tausende Häuser und einige Brücken wurden zerstört oder beschädigt, meldete die Luftwaffe Neuseelands nach Überflügen. Die meisten Hotelanlagen wurden nicht schwer beschädigt. „Der Strom wurde in Teilen der Hauptinseln wiederhergestellt, aber viele […] Inseln […] von der Außenwelt abgeschnitten. […] Wege durch Erdrutsche verschüttet.“ 21 Tote laut Nachrichtenportal FijiVillage.
  • Zyklon Yasa im Dezember 2020.

Sonstiges

Vielfach werden die Bezeichnungen für einen tropischen Wirbelsturm des Indischen Ozeans (der Zyklon, Pl. die Zyklone) und ein Tiefdruckgebiet im Allgemeinen (die Zyklone, Pl. die Zyklonen) verwechselt.

Um 1927 in Deutschland wurden kleine (bis 3 m Länge und 1,70 m Breite) motorisierte Lieferwagen Cyklonetten genannt.