Das ENSO-Phänomen

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ENSO-Lexikon

H

Hadley-Zelle

Mit der Hadley-Zelle wird die meridionale Luftzirkulation zwischen dem meteorologischen Äquator (im Mittel bei 5°N) und den subtropisch-randtropischen Hochdruckgürteln (srtH) beschrieben. Deren bodennahe Strömungen, der NO- und der SO-Passat strömen in der innertropischen Konvergenzzone (ITK) zusammen. Dort steigen die Luftmassen auf, strömen in der Höhe wieder in außertropische Breiten zurück, sinken im Bereich der srtH zu Boden und speisen diese Hochdruckzellen, die wiederum die Passate entsenden. So beschreiben sie im statistischen Mittel einen geschlossenen Weg. Die Hadley-Zelle ist hauptsächlich auf der jeweiligen Winterhalbkugel ausgeprägt, auf der Sommerhalbkugel über den Landmassen findet man sie kaum.
Die mittlere Zirkulation, die durch die Hadley-Zelle beschrieben wird, gilt als extreme Vereinfachung. Die Beobachtungen zeigen, dass die in der ITK aufsteigende Luft sehr komplexen Bahnen folgt, die nur gemittelt über alle tropischen Längen zwischen 30°N und 30°S eine einfache Meridionalzirkulation nachzeichnen.
Die Hadley-Zelle dient wie die polwärts anschließende Ferrel-Zelle wird dem Transport von wärmerer Luft von den Tropen zu den Polen und von kälterer Luft von den Polen zu den Tropen. Die Zirkulation wurde nach George Hadley benannt, einem britischen Juristen und Meteorologen (1685-1768), der als erster eine theoretische Erklärung für sie lieferte.

Ein El Niño-Ereignis intensiviert die Hadley-Zirkulation, in welcher Energie von der Erdoberfläche durch Konvektion und latente Wärme in die obere Atmosphäre transferiert wird, und gleichzeitig wird die Ost-West gerichtete Walker-Zirkulation abgeschwächt. Die verstärkte Hadley-Zirkulation überträgt Drehimpulse polwärts in den Subtropen-Jetstream und kräftigt die Westwinde der mittleren Breiten.

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Quelle: biophysics

Halokline

Syn. Salzgehaltssprungschicht; Wasserschicht in einer Tiefe von 300 bis 1.000 m, in der sich eine starke vertikale Änderung der Salzkonzentration vollzieht. In niederen Breiten trennt sie salzreiches Oberflächenwasser von relativ salzarmem Tiefenwasser, in hohen Breiten ist das Oberflächenwasser relativ salzarm.

arktische Halokline

Arktische Halokline

Wenn sich Meereis bildet, entlässt es Salz in die oberen Wasserschichten. Diese Wassermassen werden dadurch dichter, sinken ab und bilden dann die arktische Halokline, eine Schicht kalten Wassers, das als Barriere dient zwischen dem Meereis und dem tieferen wärmeren Wasser, welches das Eis schmelzen könnte.

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Illustration und Video von Jayne Doucette, WHOI

Harmful Algal Bloom (HAB)

Algenblüte, die negative Auswirkungen auf andere Organismen hat, und zwar durch die Produktion von natürlichen Giftstoffen (Toxinen), mechanische Schädigung von anderen Organismen, Sauerstoffentzug des Wassers oder auf andere Weise. HABs sind oft mit umfangreichem Absterben von Meeres- und Küstenorganismen verbunden wie Fischen, Vögeln, Meeressäugern und anderen.

In der lichtdurchfluteten Deckschicht der Ozeane treten einzellige, mikroskopisch kleine pflanzenartige Organismen auf. Diese Organismen, das sog. Phytoplankton bildet die Basis der Nahrungskette, von der alle anderen Organismen abhängen. Von den weltweit über 5000 marinen Planktonarten sind ca. 2 % schädlich oder toxisch.

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Schädliche Algenblüten - Harmful Algal Blooms (HAB)

Obwohl HABs schon lange vor dem Beginn der Umgestaltung der Küstenökosysteme durch den Menschen auftraten, zeigt ein Überblick über die betroffenen Regionen und die wirtschaftlichen Verluste und menschlichen Vergiftungen in der ganzen Welt sehr gut, dass die Auswirkungen von HABs in den letzten Jahrzehnten dramatisch zugenommen haben und dass das HAB-Problem inzwischen weit verbreitet und ernst ist. Es muss jedoch bedacht werden, dass die schädlichen Auswirkungen von HABs weit über direkte wirtschaftliche Verluste und Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hinausgehen. Wenn HABs Küstenressourcen verunreinigen oder zerstören, ist die Lebensgrundlage der Anwohner bedroht und die Existenz der menschlichen Bevölkerung gefährdet. Quelle: IOC-UNESCO

Die Ursachen von HABs sind nicht geklärt. In manchen Gebieten scheint ihr Auftreten vollkommen natürlich zu sein, in anderen scheinen menschliche Einflüsse eine Rolle zu spielen, z.B. nährstoffreiche Abwässer oder Austräge aus landwirtschaftlicher Düngung. Darüber hinaus gibt es viele verschiedene Algenarten, die HABs bilden können, und jede hat unterschiedliche Anforderungen für optimales Wachstum. In Gebieten mit küstennahem Upwelling sind HABs eine vorhersagbare saisonale Erscheinung.

Auch Faktoren wie der Eintrag von eisenhaltigem Staub aus Wüstengebieten (z.B. Sahara) werden für HABs verantwortlich gemacht. An der Pazifikküste wurden einige HABs auf das natürlicherweise Auftreten von großskaligen Klimaoszillationen wie El Niño-Ereignisse zurückgeführt.

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500 hPa-Niveau

Auf diesem Druckniveau der Atmosphäre liegt die Hälfte der Masse der Atmosphäre jeweils unter und über dieser Fläche gleichen Drucks. Das Niveau ist wichtig für das Verständnis des Wettergeschehens in tieferen Schichten, da die Winde in diesen Höhen die Sturmbahnen in tieferen Schichten bestimmen und damit eine enge Korrelation mit dem bodennahen Wettergeschehen haben. Die 500-300 hPa-Flächen sind das Niveau der Jetstreams.

Hoch(druckgebiet)

Syn. Antizyklone; Luftmasse, in der hoher Luftdruck herrscht (in Bodennähe meist >1.000 hPa). Vom Zentrum nach außen nimmt der Druck ab, entsprechend strömt in Bodennähe Luft zum tiefen Druck hin ab (Divergenz), allerdings durch die Corioliskraft auf der N-Halbkugel nach rechts abgelenkt. So erhalten die Hochs einen antizyklonalen Drehsinn. Im Hoch herrschen schwache Winde, absinkende Luftbewegung und als deren Folge adiabatische Erwärmung mit Wolkenauflösung und Austrocknung. Oft reicht die absinkende Luft nur bis zur Obergrenze der atmosphärischen Grenzschicht (im Durchschnitt 1.000 m), wo sich eine Absinkinversion bildet, unter der sich Staub und Verunreinigungen sammeln (Dunstschicht), bzw. unter der es auch zu Nebelbildung kommen kann.
Nach der Entstehung unterscheidet man zwei Typen von Hochs:

  1. Dynamische oder warme Hochs. Diese Druckgebilde sind sehr hochreichend (mehrere tausend Meter) auch hinsichtlich ihrer Wärmequalität. Lediglich die untersten Schichten können kalt sein. Sie sind nahezu stationär und langanhaltend wetterwirksam.
    Auch die Zellen des subtropisch-randtropischen Hochdruckgürtels, die sich aus absinkender Tropikluft aufbauen, gehören zu diesem Typ. Diese wiederum sind die Wurzelzone der Passate.
  2. Thermische oder Kältehochs. Sie bestehen aus Kaltluftmassen von sehr geringer vertikaler Mächtigkeit und sind nicht sehr beständig.

Holozän

Bezeichnung für die geologische Gegenwart, deren Einsetzen man mit dem Ende der letzten Kaltzeit (Würm/Weichsel) des Pleistozäns vor ca. 10.000 Jahren datiert.

Hovmöller-Diagramm

Das Hovmöller-Diagramm ist eine in der Meteorologie verbreitete Darstellung von Daten. Im Hovmöller-Diagramm wird typischerweise entlang der einen Achse eine räumliche Dimension, auf der anderen die Zeit aufgetragen. Die räumliche Komponente kann beispielsweise die geographische Breite, die geographische Länge, aber für ein Vertikalprofil auch die Höhe sein. Ein dritter Messwert (wie Temperatur, Druck) oder ein Kennwert kann dann farblich kodiert werden. Es finden sich unter der Bezeichnung auch Diagramme, in denen solche letztere Größen entlang der Achse aufgetragen sind, wenn sie einer räumlichen Dimension korrelieren (wie Luftdruck ↔ Höhe).
Die Darstellung geht auf Ernest Aabo Hovmøller (1912–2008) zurück, einen dänischen Meteorologen, der diese Form 1949 präsentierte.
Das Diagramm eignet sich besonders, um dynamische Vorgänge in der Synopse, der Klimatologie oder der Atmosphärenphysik und Ozeanographie zu visualisieren, etwa Ausbreitungen und Wellenphänomene, oder die Perioden der makroskaligen Mechanismen des Klimasystems Meer und Atmosphäre.

Hovmöller-Diagramm der zonalen Winde im äquatorialen Pazifik auf 925 hPa-Niveau

Hovmöller-Diagramm der zonalen Winde im äquatorialen Pazifik auf 925 hPa-Niveau

Dieses Hovmöller-Diagramm (Länge x Zeit) zeigt die Anomalien der monatlichen Durchschnittswerte für die zonalen Winde im 925 hPa-Niveau. Dargestellt ist das äquatorial-pazifische Gebiet zwischen 5° S und 5° N im Jahr 2016. Derartige Analysen können benutzt werden, um Änderungen der Passatwinde aufzuspüren, die im Zusammenhang mit der Entwicklung von ENSO-Verhältnissen stehen. Auch können mit ihrer Hilfe Westwindausbrüche über dem tropischen Pazifik identifiziert werden, die zu Veränderungen der Meerestemperaturen beitragen können, und die El Niño-Bedingungen auslösen oder verstärken können.

Anomale Westwinde (positive Werte) sind in Gelb- und Rottönen widergegeben: Anomalen Ostwinden (negative Werte) sind Blauwerte zugewiesen. Schwache Anomalien (Werte um Null) sind in Beige dargestellt.

Die Basisperiode zur Berechnung der Anomalien reicht von 1981-2010. Die geographische Länge der Darstellung reicht von 120° O bis 80° W.

Die Anomalien geben gut die Entwicklung des Anfang 2016 noch bestehenden starken El Niño (rot) über dessen Ende im Mai (beige) bis zur schwachen La Niña im Herbst 2016 (blau) wider.

Legende:

Legende zu Hovmöller-Diagramm der zonalen Winde im äquatorialen Pazifik auf 925 hPa-Niveau

Quelle: IRI

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Huaico

Regionale Bezeichnung im Andenraum (aus dem Quechua wayqu, für "Tiefe, Tal") für Schlammlawinen, Muren und Sturzfluten, die nach Starkniederschlägen im Bergland ihren Ausgang nehmen, insbesondere bei El Niño-Ereignissen.
Speziell angelegte Schutzwälder wie der Bosque de protección de San Matías-San Carlos sollen in Peru den Abfluss vermindern und Huaicos vermeiden helfen.

"Apart from earthquakes, the main natural hazard in the city of Trujillo is flooding associated with EN conditions, particularly when rain occurs below 1800 m MSL. These rains give rise to sudden flows and rapidly rising water level in rivers, ditches, and gorges. Under these conditions heavy rock masses and mudflows, locally known as huaycos, are carried by the river, and pose a special risk for certain city districts. The city can be flooded when the capacity of the Moche bed is surpassed and the gorges are activated. Because of the geomorphology of the basin, this response to heavy rains is very fast. As an example, the historical maximum annual discharge in the Moche River (213 068 m3 s−1) occurred in 1998, and the maximum daily peak flow (1000 m3 s−1) on 13 March of the same year was clearly associated with the strong EN event of 1997/98. During the 1998 EN event, the floods damaged the Pan-American Highway, several city sectors, the airport, farming lands south of the city, and even old historical walls in the area."

Garcia-Herrera, R. et al. (2008): A Chronology of El Niño Events from Primary Documentary Sources in Northern Peru

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Humboldt Current Large Marine Ecosystem (HCLME)

Teil des weltweit 64 definierte Bereiche umfassenden Systems von marinen Großökosystemen (Large Marine Ecosystems) im Bereich des Humboldtstroms an der Pazifikküste Südamerikas.

Das Humboldt Current LME erstreckt sich entlang der Westküste von Chile und Peru. Es hat eine Fläche von 2,5 Mio. km², von denen 0,11 % unter Schutz stehen, und enthält 0,42 % der Tiefseeberge der Erde (engl. seamounts), sowie 24 größere Ästuare.

Ablandige Ekman-Divergenz, die durch die südlichen Passate bedingt ist, sorgt für die weltgrößte und für das HCLME prägende Upwellingzone. Dieses System weist eine starke klimatische und auch ozeanographische Variabilität auf saisonalen, zwischenjährlichen, dekadischen und langfristigen Zeitskalen. Bedeutende zwischenjährliche Variabilität tritt auf, wenn das normal-saisonale Upwelling von ENSO unterbrochen wird, was sich im Eindringen von warmem und klaren Meereswasser aus dem Westen und Norden äußert.

Das Aufdringen von kaltem, nährstoffreichem Wasser ermöglicht eine hohe Primärproduktion.

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Grenzen (rechts) und Landnutzung (links) des "Humboldt Current Large Marine Ecosystem"

Die Humboldtstrom-Region befindet sich entlang des westlichen Südamerikas und erstreckt sich von der ecuadorianisch-kolumbianischen Grenze (1° N) bis in den Süden von Chile (55° S). Eine Besonderheit des kontinentalen Gebietes ist die Gebirgskette der Anden, die sich entlang der gesamten Region erstreckt und das Einzugsgebiet der Humboldtstrom-Region definiert. Zu den Ländern der Region gehören Teile von Ecuador, Peru, Bolivien, Argentinien und ganz Chile.

Die Region enthält eine Vielzahl von Küstenökosystemen, darunter Regenwälder, Riffe und Mangroven innerhalb ihrer tropischen und subtropischen Zonen, Wüsten entlang des größten Teils der Küste Perus und im Norden Chiles sowie ausgedehnte Nadelwälder, Fjorde und Gletscher im Süden Chiles. Das Meeresgebiet zeichnet sich durch eine hohe Produktivität (>300 g C/m²/Jahr) aus und ermöglicht eine der wichtigsten Fischwirtschaften der Welt.

Die Gesamtbevölkerung in Chile, Ecuador und Peru erreichte im Jahr 2000 53,5 Millionen, von denen 74 % städtisch sind. In der Region des Humboldtstroms wird die Gesamtbevölkerung auf 42 Millionen geschätzt. Die Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung variiert von einem mäßigen Abdeckungsgrad in Ecuador und Peru bis zu einem hohen Niveau in Chile. Die wichtigsten sozioökonomischen Aktivitäten in der Region sind Landwirtschaft, Fischerei, Aquakultur und Bergbau, wobei sich die am stärksten industrialisierten Gebiete in Chile befinden. Ein wichtiges Merkmal der regionalen Wirtschaft ist die Erdölförderung.

Quelle: UNEP - GIWA Regional assessment 64

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Human Development Index (HDI)

Offizieller engl. Begriff für Index der menschlichen Entwicklung; das Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen (UNDP) veröffentlicht jährlich einen Bericht über die menschliche Entwicklung. Der darin enthaltene Index der menschlichen Entwicklung erfasst die durchschnittlichen Werte eines Landes in grundlegenden Bereichen der menschlichen Entwicklung und wird damit als Wohlstandsindikator für Länder angesehen. Dazu gehören zum Beispiel die Lebenserwartung bei der Geburt, das Bildungsniveau sowie das Pro-Kopf-Einkommen. Aus einer großen Zahl solcher Einzelindikatoren wird eine Rangliste errechnet. Sie ermöglicht es, den Stand der durchschnittlichen Entwicklung eines Landes abzuleiten. 2011 erfasste der Index insgesamt 187 Staaten, 93 von ihnen wurden als Länder mit geringer oder mittlerer Entwicklung eingestuft.
Der HDI wird aus Gründen der Redundanz kritisiert, da die im HDI festgehaltenen Indikatoren sehr stark mit dem Bruttonationaleinkommen (BNE) pro Kopf korrelieren und damit durch dieses festgehalten werden. Dem HDI wird auch vorgeworfen, keine ökologischen Faktoren zu berücksichtigen. Daneben ist für manche das Gewicht der Bildung überbewertet.

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Humboldtstrom

Auch Perustrom genannte, kalte Meeresströmung an der Westküste Südamerikas als Teil des im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden subtropischen Strömungskreises im Südpazifik (South Pacific Gyre). Er teilt sich bei ca. 40° S gleichsam unter der Hobelwirkung Feuerlands als nordwärts gerichteter Span aus der von der Westwinddrift angetriebenen zirkumpolaren Westströmung ab. In Höhe der Galápagos-Inseln schwenkt der Humboldtstrom unter Erwärmung nach W ab und geht in den Südäquatorialstrom über. Als Strömung gilt der Humboldtstrom heute als Erkenntnis von Satellitenbeobachtung eher als Mythos. Ebenso wenig wie andere Strömungen an den Westseiten der Kontinente (Eastern boundary current) besitzt er die Qualitäten der starken und auf wenige Kilometer Breite begrenzten Strömungen auf den Ostseiten (Golfstrom, Kuro Shio). Zwar verlangt die Kontinuität nach einem äquatorwärtigen Ausgleich für den polwärtigen Wassertransport, aber die Ausgleichsströmung des Humboldtstroms vollzieht sich mit großer Langsamkeit und verteilt über eine Breite von Tausenden von Kilometern vor der Küste (pers. Mitteilung David B. Enfield, NOAA/AOML/PHOD, Miami).

Friedrich Wilhelm Heinrich Alexander von Humboldt (1769 - 1859),
der Namenspatron der Meeresströmung

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Alexander von Humboldt und der französische Botaniker
Aimé Bonpland in der Urwaldhütte; gemalt von Eduard Ender um 1850

Quelle: Bundeskunsthalle

A. v. Humboldt war ein deutscher Naturforscher mit weit über Europa hinausreichendem Wirkungsfeld. In seinem über einen Zeitraum von mehr als sieben Jahrzehnten sich entfaltenden Gesamtwerk schuf er „einen neuen Wissens- und Reflexionsstand des Wissens von der Welt“ und wurde zum Mitbegründer der Geographie als empirischer Wissenschaft.

Seine mehrjährigen Forschungsreisen führten ihn nach Lateinamerika, in die USA sowie nach Zentralasien. Wissenschaftliche Feldstudien betrieb er unter anderem in den Bereichen Physik, Chemie, Geologie, Mineralogie, Vulkanologie, Botanik, Vegetationsgeographie, Zoologie, Klimatologie, Ozeanographie und Astronomie, aber auch zu Fragen der Wirtschaftsgeographie, der Ethnologie und der Demographie. Zudem korrespondierte er bei der Erstellung seines publizistischen Werkes mit zahlreichen international bedeutenden Spezialisten der verschiedenen Fachrichtungen und schuf so ein wissenschaftliches Netzwerk eigener Prägung.
In Deutschland erlangte er vor allem mit den Ansichten der Natur und dem Kosmos außerordentliche Popularität. Sein bereits bei Lebzeiten hohes Ansehen spiegelt sich in Bezeichnungen wie „der zweite Kolumbus“, „wissenschaftlicher Wiederentdecker Amerikas“, „Wissenschaftsfürst“ und „der neue Aristoteles“.

Am 5. Juni 1799 brach der 29jährige A. v. Humboldt zu einer fünfjährigen Forschungs-expedition auf in das damalige südamerikanische Kolonialreich Spaniens, die heutigen Staaten Venezuela, Kuba, Kolumbien, Ecuador, Peru und Mexiko. Nie zuvor war ein Forschungsreisender auf eigene Rechnung und ohne politischen Auftrag so lange unterwegs gewesen. In malariaverseuchten Regenwäldern und beim Besteigen aktiver Vulkane hatte er sich in lebensgefährliche Situationen begeben, um zu neuen wissenschaftlichen Ergebnissen zu gelangen. v. Humboldt nahm die Welt nicht aus der Sicht einzelner Wissenschaften, sondern vernetzt und ganzheitlich wahr.

Seine herkunftsbedingt (antarktische Gewässer) kalten Temperaturen werden wegen der geringen Geschwindigkeit bis zum Erreichen der nordchilenischen und peruanischen Küstenregionen schon deutlich erwärmt. Die dort aber tatsächlich anzutreffende Abkühlung geschieht durch kalte Auftriebswässer, meist aus Tiefen von 75 - 100 m. So liegt die durchschnittliche Wassertemperatur an der Westküste Südamerikas 7 - 8 °C niedriger als die Temperatur im freien Ozean auf gleicher Breite. Sein Sauerstoffreichtum geht ebenfalls auf seine Herkunft aus der stürmischen, das Meer aufwühlenden Westwinddrift zurück.

Teile der oberflächennahen Meeresströmungen

Teile der oberflächennahen Meeresströmungen

im Pazifik

mit dem Humboldtstrom vor Südamerika

 

 

Quelle: Wikimedia

Die durch Passat und Ekmantransport bewirkten Auftriebswässer liefern Nährstoffe in die euphotische Zone und ermöglichen dort eine umfangreiche Primärproduktion an Plankton. Das Plankton ist jedoch nicht gleichmäßig im Humboldtstrom verteilt, sondern in Ballungswolken verschiedener Größe, von einigen Metern bis zu einigen Kilometern Durchmesser. Entsprechend variiert die Verteilung der Fischschwärme der Anchovis.

Im Humboldtstrom sind über 225 Fischarten beschrieben, von denen 74 befischt werden. Nur zehn Arten sind wirtschaftlich wichtig, dazu gehören Anchovis, Bonito und Makrele, ferner Wale, Haie, Thunfische, Aale, Flundern, Oktopus und Krabben. Die Anchovis, die schon dem vorkolumbianischen Landbau als Düngemittel dienten, werden zum größten Teil zu Fischmehl verarbeitet.

Visuell zeigt sich der Kernbereich des Humboldtstroms im Bereich Chiles und Perus als flaschengrünes, ca. 80 - 150 sm breites Band, das sich relativ scharf von den nährstoffarmen, kobaltblauen Wassern des offenen Ozeans abhebt. Seine Strömungsgeschwindigkeit beträgt 0,4 bis 0,7 m/sec mit zunehmender Tendenz beim Übergang in den Südäquatorialstrom. Der Strom umfasst Wassermassen bis in 200 m Tiefe.

Auch für die benachbarten Landökosysteme sind die Qualitäten des Humboldtstromes bedeutsam. Durch das kalte Meerwasser kühlt sich die Luft ab. Ein Aufsteigen und Kondensieren wird dadurch verhindert. Im Zusammenwirken mit den absinkenden Luftmassen des SO-Passats wird die Verdunstungskraft erhöht, Wolken lösen sich auf und Niederschläge bleiben aus. So zählt der Küstenbereich des Humboldtstroms zu den niederschlagsärmsten der Erde. Dort fallen unter 100 mm Niederschlag pro Jahr (Küstenwüste).

Bright Waters Off Peru (23.2.2004)

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Quelle: NASA Earth Observatory

Das True-Color-Bild zeigt einen Fleck hellen Wassers vor der Küste von Chincha Alta, Peru, etwa 200 km südlich von Lima. Die leuchtend gelb-grüne Färbung des Wassers ist wahrscheinlich das Ergebnis biologischer Aktivität - möglicherweise eine Art von Algen. Die Szene wurde vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord des Aqua-Satelliten der NASA aufgenommen.

Die Gewässer entlang der Westküste Südamerikas gehören zu den biologisch produktivsten der Welt. Das liegt vor allem am Humboldtstrom - einer sehr kalten, tiefen Strömung, die von der Antarktis an der Südspitze Chiles vorbei nach Norden bis nach Peru fließt. Vor Peru dringt das eisige Wasser des Humboldtstroms nach oben und bringt einen stetigen Nachschub an Sulfaten und Phosphaten aus der Tiefe an die Oberfläche. Mit einer Fülle dieser Nährstoffe, die an die Oberfläche gebracht werden, gedeiht eine Vielzahl von winzigen Meeresorganismen und vermehrt sich in großer Zahl. Zu diesen Organismen gehören Kieselalgen, Phytoplankton und Zooplankton, die zusammen die Grundlage der marinen Nahrungskette bilden.

Die meisten dieser Organismen sind unschädlich für ihre Umgebung. Einige Arten können jedoch für unvorsichtige Organismen, die sich von ihnen ernähren, giftig sein, darunter Fische, Schalentiere und indirekt sogar Menschen. Etwa 20 Prozent des weltweiten kommerziellen Fischertrags stammen aus dem Meeresökosystem des Humboldtstroms, darunter Sardinen, Sardellen und Makrelen.

Es ist schwierig, die genaue Ursache für diesen hellen Wasserfleck vor Peru nur anhand von Satellitendaten zu identifizieren. Während die Wissenschaftler ihre Algorithmen weiter verfeinern, in der Hoffnung, eines Tages in der Lage zu sein, solche Ereignisse mit Hilfe von weltraumgestützten Sensoren genau zu diagnostizieren, ist derzeit die einzige Möglichkeit für die Wissenschaftler, Gewissheit zu erlangen, die Entnahme von Wasserproben, während das Ereignis andauert.

Hurrikan

Ebenso wie die Begriffe Taifun (China, Japan), Zyklon (Bengalen), Willy-Willy (Australien) und Mauritius-Orkan eine regionale Bezeichnung für die allgemein als tropischer Wirbelsturm bekannte Erscheinung. Ein tropischer Wirbelsturm besteht aus einer nahezu kreisförmigen Wolkenmasse von 500-600 km Durchmesser und vielen tausend Metern Höhe. Seine Lebensdauer beträgt mehrere Tage bis zu über einer Woche. Typisch ist das sogenannte Auge, der innerste Bereich mit einem Durchmesser von 20-40 km. Dort ist der Himmel heiter bis wolkenlos bei weitgehender Windarmut.

Sintflutartige Regenfälle sind üblich, ebenso wie hohe Windgeschwindigkeiten mit Spitzen von 80 m/sek (290 km/h) und darüber. Die Zone höchster Windgeschwindigkeiten liegt meist innerhalb von 30-50 km um das Zentrum. Dies erklärt sich aus dem Kerndruck, der mehr als 50 hPa tiefer sein kann als außerhalb, im Extrem sogar bis 100 hPa. Tropische Wirbelstürme entstehen nur über den Ozeanen zwischen 5° und 20° beiderseits des Äquators. Nur dort treffen die Bedingungen einer ausreichenden Stärke der Corioliskraft und einer Wassertemperatur von wenigstens 26-27 °C zusammen. Den Energienachschub beziehen tropische Wirbelstürme aus der freiwerdenden Kondensationswärme des reichlich vorhandenen Wasserdampfes.

Wahrscheinlich entstehen tropische Wirbelstürme aus "easterly waves", die sich mit der Passatströmung nach Westen bewegen und dabei zu einem Wirbel entwickeln.

Beim Übertritt auf Land können tropische Wirbelstürme enorme Schäden anrichten und eine große Zahl von Menschenleben kosten. Verursacher sind Flutwellen an den Küsten, die hohen Windgeschwindigkeiten sowie die extremen Regenfälle mit nachfolgenden Überflutungen.

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Anzahl von Hurrikanen in den Monaten August - Oktober über dem Atlantik
in Abhängigkeit von ENSO-Phasen

In den meisten El Niño-Jahren gibt es über dem Atlantik weniger, in den meisten La Niña-Jahren mehr Hurrikane als im langjährigen Durchschnitt. Die Beziehung zwischen ENSO und Hurrikan-Häufigkeit hat sich in den letzten 25 Jahren verstärkt

Quelle: IRI

 

 

 

 

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Windscherung und Hurrikanbildung - Situation über dem Atlantik

Bei schwacher Windscherung wachsen die Stürme, die Teil des Zyklons sind, in die Höhe, und die latente Wärme aus der Kondensation wird in die Luft direkt über dem Sturm freigesetzt, was die Entwicklung fördert. Bei stärkerer Windscherung bedeutet dies, dass die Stürme schräger werden und die latente Wärmefreisetzung über ein viel größeres Gebiet verteilt wird.

Die primäre Erklärung für den Rückgang der Hurrikanhäufigkeit in El Niño-Jahren ist auf die erhöhte Windscherung in der Umgebung zurückzuführen. In El Niño-Jahren sind die Windmuster so ausgerichtet, dass die vertikale Windscherung über der Karibik und dem Atlantik erhöht ist. Die erhöhte Windscherung trägt dazu bei, dass sich tropische Störungen nicht zu Hurrikans entwickeln. Im östlichen Pazifik werden die Windmuster so verändert, dass die Windscherung in der Atmosphäre verringert wird, was zu mehr Stürmen beiträgt.

Quelle: WW2010

Im Allgemeinen ist die atlantische Hurrikanaktivität während La Niña-Jahren stärker als im Durchschnitt und schwächer in El Niño-Jahren. Zwar haben La Niña and El Niño zunächst einmal Auswirkungen auf die Meerestemperaturen im tropischen Pazifik, aber sie verändern auch die großräumige atmosphärische Zirkulation derart, dass auch die Atlantikregion betroffen ist. In einem El Niño-Jahr erfahren die Luftmassen im westlichen Atlantik eine verstärkte generelle Absinktendenz, was die Wolkenbildung unterdrückt. El Niño verstärkt auch hochreichende Winde sowie vertikale Windscherungen in den unteren Schichten der Atmosphäre. Beide Erscheinungen verhindern oder schwächen Stürme. Bei La Niña-Ereignissen wird das weiträumige Absinken von Luft vermindert und die hochreichenden Winde sind allgemein schwächer, sodass die Entstehungsbedingungen für Stürme günstiger sind.

Hurrikanbildung erfordert ziemlich einförmige Winde in einer gegebenen Luftsäule, was bedeutet, dass sie eine geringe vertikale Windscherung benötigen. Hurrikane können sich nicht bilden, wenn die vertikale Windscherung über ca. 8 m/sec liegt.

El Niño erzeugt über dem tropischen Ostpazifik und über dem tropischen Atlantik westliche Windabweichungen in den oberen Atmosphärenbereichen und östliche Windabweichungen in niedrigeren Höhen. Über dem Ostpazifik sind diese Windmuster denen entgegengesetzt, die normalerweise in der Region auftreten und resultieren in einer geringeren vertikalen Windscherung. Als Folge ist die Hurrikansaison über dem Ostpazifik während eines El Nino typischerweise aktiver, denn das Gebiet mit geringer vertikaler Windscherung ist deutlich größer und begünstigt die Hurrikanbildung.

In El Niño-Episoden besteht im Westpazifik eine Neigung zu stärkeren und länger andauernden tropischen Wirbelstürmen als unter La Niña-Bedingungen. Man sieht den Grund für die Intensivierung in der Verlagerung der Region, in der die Stürme entstehen. Es ist jetzt der Zentralpazifik mit seinen bei El Niño ostwärts verlagerten Wassermassen des Warm Pool. Entfernt von jeglichen Landmassen haben die Stürme im offenen Wasser mehr Zeit durch Wasserdampfaufnahme an Stärke zu gewinnen, bevor sie auf Land übertreten. (Camargo 2005)

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Pazifikregion - Historische Zugbahnen von Stürmen

Historische Zugbahnen von Stürmen in den Monaten Nov-Apr für 1956-2009 für verschiedene ENSO-Bedingungen
Saison der tropischen Wirbelstürme im Südpazifik (Nov-Dez-Jan-Feb-Mär-Apr)

Die Karten zeigen historische Sturmbahnen von 1956-2009 für die Monate der Zyklonensaison der südlichen Hemisphäre (Nov-Apr). Stürme, die sich während El Niño, La Niña und ENSO-neutralen Bedingungen bildeten, werden unterschieden, um Muster aufzuzeigen, die zeigen, wie die El Niño / Southern Oscillation (ENSO) und die zyklonale Aktivität miteinander verbunden sind.

 

Quelle: UNOCHA

 

Über dem tropischen Atlantik verstärken die gleichen vertikalen Windabweichungen die gesamten vertikalen Windscherungen in einem Maße, das für die Hurrikanbildung zu hoch ist. Das Gebiet mit verstärkter vertikaler Windscherung ist größer und bewirkt eine tendenziell geringere Anzahl von Hurrikanen.

La Niña erzeugt hingegen über dem tropischen Ostpazifik und über dem tropischen Atlantik östliche Windabweichungen in den oberen Atmosphärenbereichen und westliche Windabweichungen in niedrigeren Höhen. Über dem Ostpazifik sind diese Windmuster phasengleich zu denen, die man gewöhnlich in dieser Region sieht, was zu einer stärkeren vertikalen Windscherung führt. Daher ist die Hurrikansaison über dem Ostpazifik während einer La Niña typischerweise weniger aktiv, denn das Gebiet mit höherer vertikaler Windscherung ist deutlich größer.

Über dem tropischen Atlantik sind dieselben Windmuster gegenläufig zu den üblicherweise beobachteten und führen zu geringerer vertikaler Windscherung. Tendenziell gibt es während La Niña-Ereignissen mehr atlantische Hurrikane aufgrund des größeren Gebietes mit geringerer vertikaler Windscherung.

Die atlantische Hurrikansaison 2020 ging als eine Saison der Superlative in die Geschichte ein: die meisten benannten Stürme, die in einem Jahr beobachtet wurden (30); die meisten Stürme, die in den kontinentalen Vereinigten Staaten an Land gingen (12); die meisten, die Louisiana trafen (5); und die meisten Stürme, die sich im September bildeten (10). Die Saison 2020 war überdurchschnittlich stark, und das nicht nur in Bezug auf die reinen Zahlen. In den letzten Jahrzehnten haben sich atlantische Hurrikane häufiger schnell verstärkt, und ihre Vorwärtsbewegung wurde stärker gebremst. 2020 setzte beide Trends fort.

La Niña und El Niño beeinflussen auch die Region, in der sich atlantische Hurrikane bilden. Während El Niño entwickeln sich weniger Hurrikane und große Hurrikane in den inneren Tropen aus afrikanischen easterly waves. Während La Niña hingegen bilden sich dort mehr Hurrikane aus easterly waves. Diese Systeme besitzen eine größere Wahrscheinlichkeit, sich zu starken Hurrikanen zu entwickeln und schließlich die karibischen Inseln und die U.S.-Küste zu bedrohen. (Siehe A Destructive Abundance)

Mechanismus der Hurrikan-Häufigkeit in Ostpazifik und Atlantik unter El Niño-Bedingungen

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Quelle: SFGate (25.10.2004)

Hydrologie

Lehre von den Eigenschaften und Erscheinungsformen des Wassers auf und unter der Landoberfläche einschließlich seiner räumlichen Verteilung und anthropogenen Beeinflussung. Im weiteren Sinne gliedert sie sich in die Hydrologie der Meere (Ozeanographie) und die Hydrologie des Festlandes (Gewässerkunde), zu deren Kerngebieten die Potamologie (Flusskunde), Limnologie (Seenkunde), Hydrogeologie (Grundwasserkunde) und Glaziologie (Entstehung und Verbreitung des Eises) zählen. Die moderne Hydrologie orientiert sich verstärkt an der Komplexität der hydrologischen Prozesse. Gleichzeitig führt die große Bedeutung des Wassers für zahlreiche wissenschaftliche Disziplinen zu einem stark interdisziplinären Ansatz der Wasserforschung.

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Karte mit den Grundwasserressourcen

Mittel- und Südamerikas

 

 

 

 

 

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Quelle: BGR / UNESCO

Hydrosphäre

Die Hydrosphäre (von altgriech. ch ὕδωρ, hýdor = Wasser und σφαίρα, sphaira = Kugel) ist eine Teilhülle der Geosphäre der Erde und umfasst deren ober- und unterirdische Wasservorkommen. Sie durchdringt die Atmosphäre, die Lithosphäre, die Biosphäre und die Pedosphäre. Hierzu gehören die Weltmeere, Flüsse, Seen, aber auch das Grundwasser und das Wasser in der Atmosphäre. Damit umfasst der Begriff die Gesamtheit des irdischen Wassers und auch seinen globalen Kreislauf.

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Eine wärmere Welt muss nicht unbedingt eine wärmere sein (Animation)

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler darauf hingewiesen, dass der Wasserkreislauf durch Temperaturänderungen beeinflusst werden kann, da wärmere Temperaturen die Fähigkeit der Luft, Feuchtigkeit zu speichern, erhöhen können.
Als NASA-Forscher den Niederschlag untersuchten, der für Land und Meer simuliert wurde, stellten sie fest, dass er über Land abnahm, da die lokale Rückführung von Wasserdampf reduziert wurde. Der Niederschlag über dem Meer hatte jedoch einen Aufwärtstrend, der mit den erhöhten Temperaturen der Meeresoberfläche übereinstimmte, was mit historischen Daten und früheren Studien übereinstimmt.
Diese Animation veranschaulicht die Etappen des Wasserkreislaufs, eines gigantischen Systems, das von der Sonne angetrieben wird, wobei einzelne Wassermoleküle zwischen den Ozeanen, dem Wasserdampf in der Atmosphäre, Wasser und Eis auf dem Land und unterirdischem Wasser reisen.

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Quelle: NASA

Hypothese

Wahrscheinlich richtige Annahme, die so formuliert ist, dass sie durch Erfahrung und Experiment bestätigt oder widerlegt werden kann. So können Hypothesen Basis für wissenschaftliche Theorien werden. Als Arbeitshypothesen dienen Hypothesen der Forschung als Orientierung. Ohne angenommene Hypothese wären beobachtete Phänomene bzw. errechnete oder gemessene Werte nicht erklär- bzw. deutbar. Eine Hypothese, die vielen empirischen Überprüfungen standgehalten hat, wird bewährt genannt.

hypsographische Kurve

Syn. hypsometrische Kurve; Darstellung der Topographie der Erdoberfläche in Gestalt der summarischen Prozentanteile der absoluten Höhen über und unter dem Meeresspiegel.

Die Abfolge der Elemente einer hypsographischen Kurve darf nicht als reale Abfolge der einzelnen Großformentypen verstanden werden, auch wenn die Kurve dies auf den ersten Blick vermuten lässt. Beispielsweise liegen Hochgebirge und Tiefseerinnen in der Realität oft unmittelbar nebeneinander (z.B. Anden/Atacamagraben), in Darstellungen der hypsographischen Kurve gewöhnlich aber nicht.

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Hypsographische Kurve

 

 

 

Quelle: Lexikon der Geographie