Innertropische Konvergenzzone

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Das durch die ITC entstehende Wolkenband liegt im Sommer der Nordhalbkugel über Mittelamerika, wo jetzt Zenitalregen fallen. Über dem Amazonasgebiet sind Wolkenfelder zu sehen, die durch die Verdunstung über dem tropischen Regenwald entstehen, wo unabhängig vom Zenit der Sonne durch eine sekundäre innertropische Konvergenz Tropenregen fallen.[1]
Die Lage der innertropischen Konvergenzzone im Juli (rot) und im Januar (blau)

Die innertropische oder intertropische Konvergenzzone (ITC für Inter Tropic Convergence oder ITCZ für Inter-Tropical Convergence Zone), auch Kalmengürtel und im Atlantik Doldrums genannt, ist eine wenige hundert Kilometer breite Tiefdruckrinne in Äquatornähe im Bereich der von Norden und Süden aufeinandertreffenden Passatwinde. Sie ist durch Konvektionserscheinungen und eine in der Regel starke Quellbewölkung gekennzeichnet. Das bedeutet, dass die generelle Windstille in diesem Teil der Ozeane mehrfach am Tag durch Platzregen und Gewitter mit stürmischen und stark drehenden Böen unterbrochen wird. Über Land hängt die Heftigkeit der Unwetter von der örtlichen Luftfeuchtigkeit ab.

Entstehung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Innertropische Konvergenz

Die ITC entsteht in den Tropen, wo der Zenitstand der Sonne zwischen dem nördlichen und dem südlichen Wendekreis wandert. Die Sonneneinstrahlung ist in den Tropen durch den steilen Einstrahlungswinkel generell sehr hoch. Dort wo die Sonne gerade im Zenit steht, ist die Einstrahlung jedoch am höchsten. Hier wird die Erdoberfläche bzw. Wasseroberfläche am stärksten erwärmt. Erwärmte Oberflächen geben die Wärmeenergie als Strahlungswärme an die Luft ab. Dadurch dehnen sich die Luftmassen aus (Wärmeausdehnung), werden dabei leichter und steigen auf. Durch den vertikalen Aufstieg entsteht in Bodennähe ein "Sog", ein Gebiet mit geringerem "tieferem" Luftdruck. Daher spricht man von einem Hitzetief (T). Dort wo der Zenitstand sich gerade befindet, wird mit einer Zeitverzögerung von 3 bis 4 Wochen aufgrund der relativ stärksten Erwärmung ein ausgedehntes Hitzetief (i.w.S.) ausgebildet und zwar nahezu breitenkreisparallel um die ganze Erde herum. Das ist die äquatoriale Tiefdruckrinne, oberhalb derer man auf Satellitenbildern das Wolkenband der ITC erkennen kann.

Die erwärmte Luft steigt aufgrund ihrer geringeren Dichte auf (Konvektion). Aufgrund des mit zunehmender Höhe abnehmenden Luftdrucks dehnt sie sich hierbei adiabatisch aus und kühlt dabei ab. Mit der Unterschreitung der Taupunkttemperatur bilden sich infolge der dabei sinkenden Wasserdampfkapazität der Luft und der meist hohen Luftfeuchtigkeit hochreichende und massive Wolkenformationen. Stark ausgeprägte Zenitalniederschläge sind die Folge. Bei der Kondensation in der Höhe wird die eingespeicherte Wärmeenergie wieder freigesetzt, die der Luft unten bei der Verdunstung durch Strahlungswärme zugeführt wurde. Da beim Verdunstungsvorgang Wärmeenergie in die Veränderung des Aggregatszustandes investiert wird (siehe Verdunstungskälte) und die Luft sich deshalb nicht so stark erwärmt, wie sie sich ohne Aufnahme von Wasserdampf erwärmen würde, spricht man bei der in wasserdampfgesättigter Luft enthaltenen und mit dem Thermometer nicht messbaren Wärmeenergie von "latenter Wärme". Die ITC bildet hinsichtlich der Bewegung der Luftmassen eine Ausnahme, denn normalerweise fließen Luftmassen von Gebieten hohen Luftdrucks (H) zu Gebieten geringeren Luftdrucks (T). Durch die hohe Zufuhr von Strahlungsenergie, die erstens zur Verdunstung und zweitens zum Aufstieg der erwärmten sich ausdehnenden Luftmassen führt, ist es hier jedoch möglich, dass die Luft zu dem in großer Höhe entstehenden Hoch hinströmen kann.

In der Höhe fließt die Luft seitlich (d. h. nach Norden und Süden) ab. In der Folge der Ausdehnung, des Aufsteigens und seitlichen Abfließens der Luftmassen in großer Höhe sinken sowohl die Luftdichte als auch der Luftdruck in Bodennähe stark ab. Dadurch bildet sich eine den gesamten Globus umspannende Zone stabiler Tiefdruckgebiete sehr großen Ausmaßes, sowohl vertikal als auch horizontal, die als Tiefdruckrinne bezeichnet wird.

Da sich Luftdruckunterschiede durch Massenströme ausgleichen, fließen unten horizontal von Norden und Süden her Luftmassen nach, was man als Konvergenz bezeichnet. Horizontale Luftbewegungen bezeichnet man als Wind. Durch die innertropische Konvergenz entstehen die Passatwinde, die in Richtung und Stärke relativ konstant sind.

Durch die Corioliskraft, eine Scheinkraft, werden die Passatwinde auf der Nordhalbkugel und auf der Südhalbkugel in ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt, weshalb die resultierenden Winde, die Passate, sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhemisphäre eine Ostkomponente besitzen (Nordostpassat und Südostpassat). Durch die starke Konvektion hat die Troposphäre in der ITC ihre größte Höhe und die Tropopause liegt ebenfalls höher.

Im Bereich der ITC wirkt ferner die Walker-Zirkulation, die u. a. für das El Niño Phänomen mitverantwortlich ist. Allerdings herrscht in der äquatorialen Tiefdruckrinne häufig Windstille, weshalb das Passieren der Kalmen für die segelnden Seefahrer früherer Zeiten problematisch war, während sie sich in der Passatzone auf konstante Winde verlassen konnten. Die innertropische Konvergenzzone bildet sich im Bereich der größten Erwärmung der Erdoberfläche. Daher folgt sie dem Zenitstand der Sonne. Dies geschieht mit einer Verzögerung von etwa einem Monat.

Jahreszeitliche Verlagerung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Wanderung des Zenitstandes der Sonne im Jahresgang
Stark überhöhtes Schema: Passatkreislauf und die Lage der ITC etwa Ende April und Ende August [2]
Stark überhöhtes Schema: Passatkreislauf und die Lage der ITC etwa Ende Oktober und Ende Februar. Siehe auch Regenzeiten.

Der Zenit der Sonne verläuft breitenkreisparallel und verlagert sich im Jahresgang. Nur in den Tropen kann die Sonne während ihres mittäglichen Höchststandes genau senkrecht über einem stehen (im Zenit) und das auch nur zu bestimmten Zeiten des Jahres. Da sich die Erde auf einer Umlaufbahn um die Sonne bewegt und ihre Rotationsachse in einem Winkel von 23,5° geneigt ist, verändert sich die Position des Zenitstandes fortlaufend. Während der Tagundnachtgleiche um den 19. bis 21. März steht die Sonne über dem gesamten Äquator im Zenit. Während der nördlichen Sommersonnenwende am 21. Juni steht sie über dem nördlichen Wendekreis im Zenit. Während der zweiten Tagundnachtgleiche um den 22. bis 24 September befindet sich der Zenitstand ein zweites Mal im selben Jahr über dem Äquator. Während der Wintersonnenwende am 21. Dezember erreicht er den südlichen Wendekreis. Dieses Wandern des Zenitstands der Sonne hat weitreichende Auswirkungen auf die thermische Luftzirkulation und die Verlagerung des gesamten Passatkreislaufs im Jahresgang. [3]

Landflächen werden durch die Sonneneinstrahlung stärker erwärmt als Meeresflächen und geben daher in den Monaten, in denen der Zenitstand der Sonne über sie hinweg wandert, wesentlich mehr Wärmeenergie an die Luft ab. Die unterschiedliche Erwärmung von Land- und Meeresflächen beeinflusst das Ausmaß der Verlagerung der ITC im Jahresverlauf stark. Die ungleiche Verteilung der Landflächen auf der Erde bewirkt, dass die mittlere Lage der ITC sich bei ungefähr 5° nördlicher Breite befindet. Über dem pazifischen und atlantischen Ozean verschiebt sie sich im Jahresverlauf nur um wenige Grade, über Südamerika jedoch vor allem im Südsommer deutlich, wegen der südwärts gelegenen größeren Landmasse [4] und entsprechend liegen dort die Regenzeiten. Da der indische Ozean auf drei Seiten von großen Landmassen umgeben ist, ist die Verschiebung über dem sich daraus ergebenden asiatisch-afrikanischen Monsungebiet besonders ausgeprägt. Nördlich von Indien wird wegen der Wirkung des Himalaya und des Hochlands von Tibet nach Norden hin sogar der nördliche Wendekreis überschritten. [5]

Der Verlauf der ITC und seine jahreszeitliche Änderung beeinflussen somit auch die Klimazonierung. Ohne den Einfluss der Landmassen würde die Zonierung der Klimazonen deutlich stärker einem breitenkreisparallelen globalen Gürtelmuster ähneln.

Wenn die ITC den Äquator überschreitet und sich nach dem 21. März nach Norden sowie nach dem 23. September nach Süden verlagert, entsteht durch die Verdunstung der reichen Zenitalniederschläge in den Regenwaldgebieten in der Äquatorialzone eine sekundäre ITC.

Auswirkungen der ITC[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Über dem Westatlantik, Mittelamerika und dem Ostpazifik können in der ITC auch Stürme entstehen, die an spiralförmigen Wolkenfeldern erkennbar sind (siehe auch Hurrican), [6] allerdings nur außerhalb der Äquatorialzone, wo die Corioliskraft wirken kann [7]
Cumulonimbuswolke

Durch die vertikal aufsteigenden feuchten Luftmassen kommt es zu starken Wolkenbildungen (Cumulonimbus), wolkenbruchartigen Schauern und Gewittern. Da die feuchte Luft mit ihrem hohen Gehalt an gasförmigem Wasserdampf beim Aufstieg in sehr große Höhen stark abkühlt, sinkt ihre Wasserdampfkapazität fortschreitend. Die relative Luftfeuchtigkeit nimmt dabei immer weiter zu. Wird der Taupunkt unterschritten, kommt es zur Kondensation. Dabei tritt Kondensationswärme aus, die den Aufstieg der Luftmassen noch zusätzlich beschleunigt. Die Kondensation des Wasserdampfs bringt aufgrund der Ausmaße der Konvektionsströmung enorme Mengen flüssigen Wassers hervor, was zu starken Regenfällen führt. Sowohl die Zenitalregen in den immerfeuchten und wechselfeuchten Tropen als auch die fast ganzjährigen Mittagsregen in den immerfeuchten Tropen sind Gewitterregen.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Wolfgang Latz (Hrsg): Diercke Geographie. Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann 2007. Seite 37, 112, 120.
  2. Wolfgang Latz (Hrsg): Diercke Geographie. Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann 2007. Seite 32–37 und 110–121.
  3. Dierke Weltatlas, Westermann Verlag 2008. ISBN 978-3-14-100700-8. Seite 228-231
  4. http://www.diercke.de/content/niederschl%C3%A4ge-im-januar-100750-177-3-0
  5. Diercke Weltatlas. Bildungshaus Schulbuchverlage 2015. Seite 246–249.
  6. Diercke Weltatlas. Bildungshaus Schulbuchverlage 2015. Seite 252.
  7. Wilhelm Lauer:Klimatologie. Westermann Verlag 1995, ISBN 3-14-160284-0. Seite 140.