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Windsysteme
Windsysteme oder Zirkulationssysteme gibt es sowohl in der unteren Atmosphäre, der Troposphäre, als auch in den höher liegenden Schichten der Atmosphäre, der Stratosphäre und der Mesosphäre. Die Windsysteme dieser Ebenen sind dabei voneinander entkoppelt. Für das eigentliche Wettergeschehen sind fast ausschließlich die Vorgänge in der Troposphäre, d.h. die Prozesse in den unteren 10 - 15 km der Atmosphäre verantwortlich.
Die Windsysteme in der Troposphäre werden nach ihrer räumlichen Ausdehnung in zwei Gruppen unterschieden:
die auf unterschiedlichen räumlichen Skalen den gleichen
Kräften und Gesetzen unterliegen.
Das globale Windsystem
Auf jeder Erdhalbkugel haben sich also drei große Windkreisläufe aufgebaut: die Hadley-Zelle, die Ferrel-Zelle und die polare Zelle. Warum es gerade drei sind, hängt mit der Geschwindigkeit der Erdrotation zusammen. Was passieren würde, wenn sich die Erde viel langsamer drehen würde, lässt sich mit dem Computer simulieren: Dann würde die warme Luft einfach am Äquator aufsteigen, abgekühlt am Pol wieder sinken und am Boden zurückfließen. Es gäbe auf jeder Hemisphäre nur eine große Windzelle. Je schneller man aber im Computermodell die Erde rotieren lässt, desto mehr Windzellen spalten sich ab. Bei der Simulation der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit der Erde kommt auch der Computer zum Ergebnis: Es gibt auf jeder Halbkugel genau drei große Windzellen.
Rund um den Erdball strömen die Luftmassen der Atmosphäre: Sie steigen auf und sinken, treffen aufeinander und vermischen sich. Das geschieht allerdings nicht wild durcheinander, sondern die Winde folgen einem ganz bestimmten Muster. Beeinflusst wird dieses globale Windsystem (auch planetarische Zirkulation genannt) vor allem durch die Einstrahlung der Sonne und durch die Corioliskraft.
Der Kreislauf der Luft beginnt am Äquator, an dem ständig warme Luft aufsteigt. Am Boden bildet sich eine ganze Kette von Tiefdruckgebieten, die sogenannte äquatoriale Tiefdruckrinne. Die aufgestiegene Luft bewegt sich in großer Höhe in Richtung der Pole. Weil sie unterwegs abkühlt, sinkt sie in den Subtropen bei etwa 30° nördlicher und südlicher Breite wieder ab und strömt am Erdboden als Passatwind zurück in Richtung Äquator (s. Hadley-Zelle).