Tropische Wirbelstürme

Interaktion mit der Wasseroberfläche

Bildquelle: hurricanescience.org | Unterschiedliche Thermoklinen mit Auswirkungen: Eine höhere Thermokline (links) bringt schnell kaltes Tiefenwasser an die Oberfläche und schwächt die TC.

Die Wassertemperaturen sind der Antrieb eines jeden tropischen Sturmes, sie liefern die nötige Energie in Form von latenter Wärme. Evaporation an der Meeresoberfläche labilisiert die Temperaturen über der Meeresoberfläche, so dass diese Warmluftmassen in das Zentrum strömen, gehoben werden und kondensieren. Die Kondensation setzt letztendlich die potenzielle Energie der Luftmasse frei. Generell spricht man von einer nötigen Wassertemperatur von 26,5°C. Fast wichtiger als die Oberflächentemperatur des Wassers ist die Dicke der warmen Oberflächenschicht des Wassers. Verschiedene Prozesse an der Meeresoberfläche können dazu führen, dass kühleres Tiefenwasser an die Oberfläche advehiert wird und die Energiezufuhr abschneidet:

-Vertikale Durchmischung: Die Windgeschwindigkeiten des Tropensturmes oder Hurrikan erzeugen an der Meeresoberfläche Reibung. Es wird ein Teil der Windgeschwindigkeiten auf die Meeresoberfläche übertragen, so dass eine flache Strömung am Wasser entsteht. Diese Strömung nimmt in die Tiefe ab und erzeugt eine vertikale Geschwindigkeitscherung unter der Meeresoberfläche. In Folge des Prozesses setzt Durchmischung ein, d.h. kühles Tiefenwasser strömt stromabwärts an die Oberfläche, während stromaufwärts das Oberflächenwasser in Zugrichtung des Sturmes getrieben wird.

-Upwelling: Dieser Prozess wird meist nur bei tropischen Stürmen mit geringer Verlagerungsgeschwindigkeit beobachtet. Die zyklonalen Winde des Sturms regen hierbei das Wasser der Meeresoberfläche ebenfalls zu einer zyklonalen Rotation an. Die in Rotation geratenen Wassermassen werden allerdings von der Corioliskraft beeinflusst und nach rechts (in Bewegungsrichtung) abgelenkt. So entsteht letztendlich eine relative Bewegung der Wassermassen vom Zentrum weg. Um dieses Ungleichgewicht der Kräfte wieder auszugleichen, strömt kühles Tiefenwasser im Zentrum nach oben.

Bildquelle: wunderground.com | Bildung von Wirbeln am Golfstrom und Auswirkungen auf einen TC.

Somit ist also die Betrachtung der Dicke des Oberflächenwassers von zentraler Bedeutung für den potenziellen Energiegehalt, den dem tropischen Sturm zur Verfügung steht. Speziell im Golf von Mexiko muss oftmals noch eine gesonderte Betrachtung des Golfstroms gemacht werden. Der Golfstrom führt nämlich sehr warmes Wasser noch bis 200m unter der Oberfläche mit sich, entsprechend tief reicht die wichtige 26°C Isotherme im Wasser. Etwa alle 5 bis 8 Monate "kalbt" der Golfstrom einen Wirbel ab. Dabei wölbt sich der Strom bis an die US-Südküste und kommt ins Ungleichgewicht, in Folge reißt die Strömung ab und ein kleiner zyklonaler Wirbel spaltet sich nach Westen ab. Dieser Wirbel wird im Englischen "Eddy" genannt und beinhaltet das tiefreichende Warmwasser des Golfstroms. Kommt ein Hurrikan über einen solchen Warmwasserwirbel kann er sich enorm, teilweise explosiv intensivieren. Vertikale Durchmischung und Uwelling lindern die Oberflächentemperatur durch die tiefe Wasserschicht dann nur wenig. Studien belegen, dass genau solche Warmwasserwirbel für die explosive Entwicklung von Major Hurrikane Katrina und Major Hurrikan Rita verantwortlich waren.