Bauletter, BAULINKS.de-Meldungen, vom 23.08.2020 |
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Wie Gewitterzellen miteinander „kommunizieren“Ein Großteil der Niederschläge in den Tropen fällt aus Zusammenschlüssen mehrerer Gewitterzellen zu einem großen Gewitterkomplex - in der Fachsprache „mesoskaliges Konvektivsystem“ genannt. Eine neue Studie von Forschern des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT), der Jacobs University und der Universität Kopenhagen gibt jetzt weitere Aufschlüsse über die Vorgänge bei der Entstehung großer Gewitteransammlungen. Die Ergebnisse der Modellsimulation sind kürzlich in der Fachzeitschrift npj Climate and Atmospheric Science erschienen.
Eine Studie des Physikers Jan O. Haerter, Leiter der Arbeitsgruppe „Komplexität und Klima“ am ZMT und Professor für Komplexe Systeme an der Jacobs University, lässt nun darauf schließen, dass ein Teil des Clusterings durch Selbstorganisation entsteht. „Die Gewitterzellen ‚kommunizieren‘ gewissermaßen miteinander, wodurch es zu Wechselwirkungen von innen heraus kommt“, fasst Herr Haerter die Untersuchungsergebnisse zusammen. „Eine wichtige Rolle spielen dabei Kaltluftseen, die unterhalb der Gewitterwolken entstehen und sich in die Umgebung ausbreiten.“
Gewitterwolken bilden Cluster bei stark variierenden OberflächentemperaturenAnhand von Modellsimulationen konnte das Forscherteam zeigen, dass sich über Land Cluster - oder „Verklumpungen“ - von Gewitterzellen vor allem dann bilden, wenn die zugrundeliegenden Oberflächen(!)temperaturen zwischen Tag und Nacht vergleichsweise stark variieren - dabei reichen Temperaturunterschiede von 7°C zwischen Tageshöchstwerten und nächtlichen Tiefstwerten durchaus bereits aus, wie sie in vielen tropischen Regionen vorkommen.Über dem Ozean hingegen, so die Berechnungen der Wissenschaftler, entsteht kein Clustering, solange die Temperaturen der Wasseroberfläche relativ konstant sind. „Bei Temperaturschwankungen zeigen unsere Simulationen allerdings, dass es auch über den Meeren zu Clustering und somit zur Entstehung von mesoskaligen Konvektivsystemen kommt“, berichtet Herr Haerter. Kaltluftseen lösen in einer Kettenreaktion weitere Gewitter ausIhre Ergebnisse untermauern die Forschenden mit vereinfachten, konzeptionellen Modellen, um die Wechselwirkungen in den Wolken zu erklären. Für die Interpretation der Autoren ist das Auftreten „Cold Pools“ (Kaltluftseen) entscheidend. Diese entstehen, wenn Niederschlag unterhalb von Gewitterwolken noch vor Erreichen der Erdoberfläche in der Luft verdunstet. Durch diese Verdunstung kühlt sich die Luft ab und sinkt. Beim Auftreffen auf die Oberfläche werden diese kalten Luftmassen seitlich abgelenkt und strömen kilometerweit in die Umgebung.„Wenn sich die Kaltluftseen unterhalb einer Gewitterzelle in einem Radius ausbreiten, kommt es zwischen ihnen zu vereinzelten Kollisionen, was weitere Gewitterwolken entstehen lässt“, beschreibt Herr Haerter das Modell. „An Punkten, wo diese ‚Cold Pools‘ die Luftmassen einschließen, wird die eingeschlossene Luft nach oben gedrückt. Dort entstehen dann neue Gewitterzellen, die wiederum Kaltluftseen erzeugen. So ergibt sich eine Kettenreaktion.“
Auswirkungen mesoskaliger Konvektivsysteme (MCS)Bei Gewitterkomplexen von der Größe und Dauer eines MSC werden größere Regionen von starken Regenfällen und Winden getroffen als bei einzelnen Gewittern. Heftige, langanhaltende Niederschläge wiederum können zu Sturzfluten und Überschwemmungen führen, wenn Flüsse über die Ufer treten. Nährstoffe im Boden werden bei Starkregen aus dem Erdreich gewaschen und über die Flüsse in die Meere und Ozeane transportiert. Auch Sediment gelangt auf diese Weise aus dem Hinterland in die Küstenregionen.Mesoskalige Konvektivsysteme sind häufig Vorläufer tropischer Wirbelstürme, die verheerende Auswirkungen auf die Küstenregionen haben und eine große Gefahr für die dort lebende Bevölkerung und Ökosysteme, wie Korallenriffe oder Mangroven, darstellen. In Küstenregionen, insbesondere in den Tropen, können zwei Effekte zusammentreffen, resümiert Herr Haerter: „Einerseits haben wir die kontinentale Selbstorganisation von Gewitterclustern, die über dem Land entstehen, sich dort entladen oder aber Richtung Küste wandern, anderseits kann es bei Temperaturschwankungen über dem Wasser auch eine maritime Selbstorganisation geben, die zu MCSs und Wirbelstürmen über dem Meer führt.“ Baulinks-Beiträge vom 21. August 2020 |
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