Windstärke und Windgeschwindigkeit

Wenn Rauch senkrecht aufsteigen kann und kaum ein Lufthauch zu spüren ist, dann ist es windstill. Bei einem Orkan ist der Wind dagegen so heftig, dass er auch schwere Gegenstände mit sich reißt. Wind kann unterschiedlich stark sein – und die Stärke des Windes wird in der „Beaufort-Skala“ angegeben, die von Windstärke 0 mit völliger Flaute bis zum Orkan mit Windstärke 12 reicht.

Orkane können ganze Wälder roden
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Benannt ist die Skala nach dem Briten Sir Francis Beaufort, der eine ähnliche Skala vor gut 200 Jahren verwendete. Damals bestimmte man die Windstärke, indem man zum Beispiel auf einem Schiff die Höhe der Wellen oder die Wirkung des Windes auf die Segel beobachtete und dann die dazu passende Windstärke in einer Tabelle ablas. Heute gehört zu jeder Windstärke eine bestimmte Windgeschwindigkeit. So bedeutet Windstärke 0, dass der Wind weniger schnell als ein Stundenkilometer weht. Damit ist er unmerkbar – es herrscht Windstille. Hat der Wind dagegen eine Geschwindigkeit von 39-49 Stundenkilometern, also fast so schnell wie ein Auto in der Stadt fährt, dann bewegen sich schon große Äste. Ein solch starker Wind hat Windstärke 6. Bei Windgeschwindigkeiten von mehr als 62 Stundenkilometern ist von einem Sturm die Rede. Und ein Orkan ist unterwegs, wenn die Windgeschwindigkeit 118 Stundenkilometer übersteigt: Das entspricht dem höchsten Wert der Skala, der Windstärke 12. In diesem Fall ist mit schweren Verwüstungen zu rechnen.

Bei Windstille ist das Meer platt wie eine Flunder
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Starker Wind kann große Äste bewegen
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Der stärkste Wind, der jemals an der Erdoberfläche gemessen wurde, wehte übrigens im April 1996 mit satten 408 Stundenkilometern über die Insel Barrow Island in Westaustralien. Ein solch heftiger Sturm kann Eisenbahnen von den Schienen blasen und Gebäude wie Kartenhäuser zusammenfallen lassen. Auch auf Barrow Island brachte der Sturm schlimme Verwüstungen mit sich.

Nach dem Sturm: Entwurzelte Bäume
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Orkantief Kyrill wütet in Europa

Mit Windgeschwindigkeiten von über 200 Stundenkilometern tobte Kyrill in der Nacht auf Freitag in Europa. Spitzenwerte des Orkans wurden auf dem Feldberg im Schwarzwald und auf dem Brocken im Harz gemessen. 47 Menschen kamen bei dem Orkan ums Leben, viele wurden verletzt. Die Schäden werden auf Milliardenhöhe geschätzt.

Es war der schlimmste Orkan seit Lothar: Kyrill entwurzelte Bäume, deckte Dächer ab und zerschmetterte Autos. Mehrere Menschen wurden von umstürzenden Bäumen erschlagen, es gab über hundert Verletzte. In zahlreichen Regionen brach das Stromnetz zusammen. Am Berliner Hauptbahnhof rissen Orkanböen ein tonnenschweres Eisenstück aus der Fassade. Der Bahnhof musste evakuiert werden, verletzt wurde niemand. Überall in Deutschland waren Feuerwehr und Polizei im Dauereinsatz, vielerorts herrschte Katastrophenalarm.

Der Bahnverkehr musste zeitweise ganz eingestellt werden. Oberleitungen waren defekt, umgestürzte Bäume blockierten die Gleise. Auch Flug- und Schiffsverkehr wirbelte Kyrill völlig durcheinander. Weniger schlimm als erwartet traf der Orkan die deutsche Nordseeküste, die befürchtete Sturmflut blieb aus. Schwere Verwüstungen erlitt dagegen der Wald in Nordrheinwestfalen. Millionen von Bäumen wurden umgeknickt oder samt Wurzeln aus dem Boden gerissen. Auch in Großbritannien, Frankreich und den Niederlanden hinterließ Kyrill eine Schneise der Verwüstung.

Freitagmorgen gaben die Behörden Entwarnung, die Unwetter- und Sturmflutwarnungen wurden aufgehoben. Nach dem Orkanchaos laufen nun die Aufräumarbeiten auf Hochtouren.

Folgen des Orkantiefs Kyrill
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Diese Bäume im Bayerischen Wald wurden von Kyrill umgeknickt und fielen dann Borkenkäfern zum Opfer.
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Aufforstungsarbeiten nach Kyrill
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Jahrhundertstürme Kyrill und Lothar

Die Bilder gleichen sich: Kahlrasierte Wälder, umgeknickte Strommasten, zerquetschte Autos. Heftiger noch als Kyrill fegte im Dezember 1999 Orkantief Lothar über Mitteleuropa. Vor allem in Nordfrankreich, der Schweiz, Süddeutschland und Österreich erreichte Lothar damals Spitzengeschwindigkeiten von 270 Stundenkilometern und richtete schlimmste Sturmschäden an: 110 Menschen starben; insgesamt wurden Schäden in Höhe von über 6 Milliarden US Dollar verursacht. Und jetzt mit Kyrill schon wieder ein Jahrhundertsturm?

Klimaforscher vermuten, dass durch den Klimawandel in Zukunft noch häufiger solch heftige Winterstürme auftreten werden. Denn die Stürme, die im Winterhalbjahr über Europa fegen, haben ihren Ursprung über dem Nordatlantik. Die Erwärmung der Meere sorgt nun dafür, dass dort mehr Wasser verdunstet. Das wiederum begünstigt die Bildung von Orkantiefs wie Lothar und Kyrill.

Wie entsteht Wind?

An der Küste weht oft ein frischer Wind. Bläst er besonders kräftig, ist auch von einer steifen Brise die Rede. Aber nicht nur am Meer – überall auf der Erde ist Luft in Bewegung. Nur an wenigen Orten der Erde weht nicht das leiseste Lüftchen, wie in der Kalmenzone am Äquator – benannt nach dem französischen Wort für Flaute: „calme“. Diese windstille Gegend war früher von Seefahrern gefürchtet, denn die Segelschiffe kamen dort wochenlang nicht vom Fleck. Doch woran liegt es, dass manchmal Flaute herrscht und manchmal ein heftiger Sturm übers Land fegt?

Am Strand ist es oft windig
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Wind entsteht vor allem durch die Kraft der Sonne. Wenn die Sonnenstrahlen den Erdboden aufheizen, erwärmt sich darüber auch die Luft. Die Warmluft dehnt sich aus und wird dadurch dünner und leichter: die Luftmasse steigt nach oben. In Bodennähe entsteht so Tiefdruck. Wo es kalt ist, sinkt die Luft dagegen ab und am Boden bildet sich Hochdruck. Um den Druckunterschied zwischen benachbarten Luftmassen auszugleichen, strömt kältere Luft dorthin, wo warme Luft aufsteigt. Das geschieht umso schneller, je größer der Temperaturunterschied zwischen den Luftschichten ist. So gerät die Luft in Aktion – es weht ein mehr oder weniger starker Wind.

Bei Flaute macht Segeln keinen Spaß
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Besonders gut lässt sich die Entstehung von Wind am Meer beobachten. Tagsüber erwärmt sich die Luft über dem Land schneller als über dem Wasser. Die warmen Luftmassen steigen nach oben und saugen die kühle und schwere Luft über der See an: Der Wind weht vom Meer zum Land. Nachts ändert der Wind seine Richtung. Weil das Wasser die Wärme länger speichert als das Land, ist auch die Luft darüber noch wärmer und steigt auf. Dann bläst der Wind vom Land zum Meer.

Die Kraft der Sonne …
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…versetzt die Luft in Bewegung
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Woher der Wind weht, wird immer mit der Himmelsrichtung angegeben. In unseren Breiten ist das oft aus westlicher Richtung, wir leben in der sogenannten Westwindzone. Die heißen Passatwinde wehen dagegen zuverlässig aus östlicher Richtung zum Äquator hin. Und die polaren Ostwinde transportieren eisige Luftmassen vom Pol zum Polarkreis.

Zum Kitesurfen braucht man natürlich Wind
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Woher weht der Wind?
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Wirbelstürme

Im August 2005 erlebte der Südosten der USA eine Katastrophe: Hurrikan Katrina raste über die Küste, fast 2000 Menschen kamen ums Leben. Wie alle Hurrikane war Katrina ein tropischer Wirbelsturm. In anderen Regionen der Erde heißen sie auch Taifun oder Zyklon. Sturmfluten, sintflutartige Regenfälle, Erdrutsche und Überschwemmungen sind ihre Folge. Doch wie kommt es zu einem solchen Wirbelsturm?

Hurrikane entstehen über tropischen Meeren…
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Ein Hurrikan entsteht da, wo warmes Wasser verdunstet und feuchtwarme Luft schnell und hoch aufsteigt. Zum Ausgleich wird kalte Luft nach unten gesaugt. Ein Gewitter zieht auf. Durch die Corioliskraft beginnen sich die kalten und warmen Luftmassen wie in einer Spirale zu drehen. Durch das Rotieren saugen sie noch mehr feuchtwarme Meeresluft an. So wird der Wirbelsturm immer stärker: Er kann einen Durchmesser von mehreren Hundert Kilometern erlangen und Tausende von Kilometern zurücklegen. Seine Luftmassen erreichen dabei eine Geschwindigkeit von bis zu 300 Stundenkilometern. Nur im Zentrum herrscht Windstille: Das ist das Auge des Hurrikans. Bis sich der Sturm legt, kann es über eine Woche dauern.

und bringen Sturmfluten und Überschwemmungen mit sich
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Die Küste von Florida nach einem Hurrikan
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Um einen solchen Wirbelsturm zu bilden, muss das Wasser eine Temperatur von mindestens 27° Celsius besitzen. Zusätzlich wird die Corioliskraft benötigt, die eine Drehung der Luftmassen verursacht. In Richtung der Pole ist das Wasser zu kalt, in Richtung Äquator wird die Corioliskraft zu gering. Aus diesem Grund entstehen Hurrikane nur in einem Streifen in den Tropen, der etwa zwischen dem 5. und dem 20. Breitengrad liegt.

Tornados entstehen meist über Land
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Kleiner, aber noch viel schneller als Hurrikane sind Tornados, auch „Windhosen“ genannt. Sie bilden sich in feuchtheißen Regionen beim Zusammentreffen von warmer und kalter Luft während eines Gewitters. Wie ein gewaltiger Rüssel senken sie sich aus einer Gewitterwolke herab bis zum Boden. Im Inneren dieses Rüssels herrscht sehr geringer Luftdruck, der die Luftmassen ansaugt und herumwirbelt. Solche Tornados können sehr klein sein, aber auch einen Durchmesser von bis zu 1,5 Kilometern bekommen und sind bis in die Ferne gut sichtbar, weil sie Staub und Wasserdampf weit nach oben reißen. Schon nach kurzer Zeit ist der Spuk vorbei.

Dort, wo der Tornado entlangrast, hinterlässt er indes eine Schneise der Verwüstung. Besonders häufig kommen die gefährlichen Luftwirbel im Mittleren Westen der USA vor. Dort gibt es sogar eine richtige „Tornado-Straße“: Weil hier kalte und warme Luftmassen aus Nord und Süd ungehindert aufeinanderprallen, rasen durch diese Gegen mehrere hundert Tornados im Jahr.

Umgekippter Strommast
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Windkraft

Schon vor vielen hundert Jahren haben Menschen die Kraft des Windes genutzt. Sie bauten Windmühlen, die die Energie des Windes in eine Drehbewegung verwandelten. So konnten sie zum Beispiel Mühlräder antreiben, um Korn zu mahlen. Weil in den flachen, am Meer gelegenen Niederlanden viel Wind weht, wurden dort besonders viele Windmühlen errichtet: Einige von ihnen sind bis heute in Betrieb.

Wahrzeichen der Niederlande: die Windmühle
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Noch immer liefert uns Wind Energie, und zwar in Form von Strom. Die modernen Windräder funktionieren so ähnlich wie die alten Windmühlen: Auf einem schmalen Turm sitzen riesige Rotoren, die wie Propeller aussehen und vom Wind angetrieben werden. Die Drehung der Rotoren wird auf einen Generator übertragen, der die Energie wie ein Dynamo in elektrischen Strom verwandelt. Je stärker der Wind weht, desto mehr elektrischer Strom kann erzeugt werden.

Modernes Windrad zur Stromerzeugung
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Wo viel Wind ist – zum Beispiel an den Küsten oder auf großen Flächen – werden viele Windräder zu großen Windparks zusammengefasst. Manche stehen sogar auf Plattformen im Meer. 2010 nahm in der Nordsee der erste deutsche Offshore-Windpark seinen Betrieb auf: Deutschlands erste Windkraftanlage im Meer. Den elektrischen Strom, der so gewonnen wird, transportieren Stromleitungen zu den Verbrauchern.

Offshore-Windpark auf See
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Ob an Land oder auf hoher See – Windparks wurden schon oft kritisiert: Ihr Bau und ihre Drehbewegung Lärm und stören dabei Mensch und Tier. Manche Menschen finden auch ihren Anblick nicht schön. Doch Windkraft hat gegenüber anderen Energieformen große Vorteile: Sie ist erneuerbar. Denn Wind wird es noch geben, wenn Erdöl, Erdgas und Kohle längst verbraucht sind. Und sie ist „sauber“, denn sie belastet Luft und Boden weder durch Schadstoffe aus der Verbrennung fossiler Stoffe noch durch radioaktive Abfälle aus der Atomkraft.

Windkraft gilt als „saubere“ Energie
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