Entstehung

Die Entstehung der Tornados ist bis heute nicht eindeutig geklärt. Eine Vorraussetzung für die Entstehung ist die labile Luftmasse, d.h. die Luftmasse im bodennahen Bereich ist warm und feucht und in der Höhe ist die Luftmasse kühl und trocken. Zum Anderen wird auch eine Windscherung benötigt, d.h. eine Zunahme der Windgeschwindigkeit und Änderung der Windrichtung mit der Höhe. Durch diese Ausgangslage wird die Bildung von Gewitterzellen mit einem rotierenden Aufwind(Mesozyklone) ermöglicht. Diese sogenannten Superzellen haben eine Langlebigkeit von mehreren Stunden und gehen mit Hagel, Sturzregen und Gewitterfallböen von bis zu 200 km/h einher.

Der wesentliche Engerielieferant für die Entstehung von Superzellen ist der Wasserdampf. Bei der Kondensation wird die latente Wärme freigesetzt. Erst diese Wärmemenge ermöglicht ein freies Aufsteigen der Luftmasse.

Ein weiterer Entstehungsmechanismus setzt keine Mesozyklone voraus. Durch eine bodennahe Rotation und einen darüber befindlichen feuchtkonvektiven Aufwind einer Schauer- oder Gewitterwolke können ebenfalls Tornados entstehen. Diese sind aber schwächer als die Tornados der Mesozyklone. Tornados enstehen hauptsächlich im Frühsommer, wobei aber das Maximum der Tornados mit steigenden Breitengraden später eintritt. Über dem Wasser wird das Maximum im Spätsommer erreicht, weil dort das Wasser am wärmsten ist.

Auf der Nordhanlbkugel drehen sich die Tornados gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel drehen sich die die Tornados mit dem Uhrzeigersinn. Bei den Tornados ist aber die Corioliskraft nicht direkt die beeinflussende Kraft, da ein Tornado zu kleinräumig ist.

Verbreitung und Häufigkeit

Tornados können überall dort entstehen, wo es Gewitter gibt. Schwerpunkt sind fruchtbare Ebene in den Subtropen und gemäßigten Breiten. Am häufigsten treten die Tornaods im Mittleren Westen der USA auf, da dort die Bedingung für die Entstehung von Superzellen aufgrund der weiten Steppen am günstigsten ist. Daneben kann es aber auch in Argentinien, Mittel- und Süd- und Osteuropa, Südafrika, Bengalen, Japan und Australien zu Tornados kommen.

Jährlich werden etwa 1200 Tornados in den USA registriert. Die meisten Tornados treten in der „tornado alley“ auf. Diese erstreckt sich über die Bundesstaaten Texas, Oklahoma, Kansas und Nebraska. Dort werden etwa 500 bis 600 Tornados registriert. In Europa liegt die Anzahl bei 170. Man schätzt aber, dass es bis zu 300 Tornados sind. Hinzu kommen 160 registrierte Wasserhosen, geschätzte 290. Die mesiten Tornados sind aber nur schwache Tornados. Verheerende Tornados ist eher selten. In Deutschland wurden bislang nur acht F4- und zwei F5-Fälle registriert. Die F5-Tornados wurden bereits 1917 von Alfred Wegener dokumentiert. Weitere verheerende Fälle sind aus Nordfrankreich, den Benelux-Staaten sowie aus Oberitalien bekannt.

In Deutschland werden jährlich 10 bis 20 Tornados registriert, wobei die Dunkelziffer recht hoch sein dürfte. Man geht von etwa 30 Fällen oder mehr pro Jahr aus. Die meisten Tornados sind sehr schwache Tornados (F0 oder F1). Pro Jahr treten etwa 1 bis 3 F2-Fälle auf. Ein F3-Tornado tritt alle 3 bis 5 Jahre auf, ein F4 alle 20 bis 30 Jahre. F5-Tornados sind sehr selten und gelten als Jahrhundertereignisse. Auf dieser Grafik sind alle F3 und F4 in Deutschland seit 1900 verzeichnet. Wie man auf der Karte sieht, ist das Bundesland Niedersachsen am stärksten gefährdet.

Oftmals werden Tornados im Zusammenhang mit der globalen Klimaerwärmung gestellt. Aber für Europa reicht die Datenmenge nicht aus, um daraus irgendwelche Schlüsse zu ziehen. Das Ansteigen der regsitrierten Tornados ist auf die verbesserte Tornadoregistrierung zurück zu führen. In den USA gibt es dank der Tornadoforschnung seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts eine bessere Datenbasis. Bei dieser kann man aber keine Veränderung feststellen, die man irgendwie mit der globalen Klimaerwärmung in Zusammenhang bringen kann.

Als Erdbeben werden messbare Erschütterungen des Erdkörpers bezeichnet. Der deutlich größte Anteil aufgezeichneter Erdbeben ist jedoch zu schwach, um von Menschen wahrgenommen zu werden. Auch andere Bewegungen der Erdoberfläche, wie etwa durch Tidenhub oder durch Eigenschwingungen der Erde (Erdspektroskopie) sind nicht fühlbar, da sie zu langsam erfolgen oder zu schwach sind.

Starke Erdbeben können Häuser und Bauten zerstören, Tsunamis und Erdrutsche auslösen und dabei Menschen töten. Sie können die Gestalt der Erdoberfläche verändern und zählen zu den Naturkatastrophen.

Unterseeische Erdbeben werden im Volksmund auch als Seebeben bezeichnet.

Die Wissenschaft, die sich mit Erdbeben befasst, heißt Seismologie.

Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Erdbebenherd 2 Entstehung von Erdbeben 3 Historisches 4 Erdbebenstärke 5 Vorhersage 6 Historische Erdbeben 7 Stärkste gemessene Erdbeben 8 Siehe auch 9 Literatur 10 Quellen 11 Weblinks

 

 

Erdbebenherd

Durch den Vergleich der Laufzeiten der seismischen Wellen eines Erdbebens in weltweit verteilten Observatorien, wo die Magnituden mit Seismographen gemessen werden, kann im Rahmen der physikalisch bedingten Unschärfe auf die Position des Hypozentrums als Quelle der Wellen geschlossen werden. Das Hypozentrum wird entsprechend auch als Erdbebenherd bezeichnet. Der Ort auf der Erdoberfläche direkt über dem Hypozentrum heißt Epizentrum. Die Quelle der seismischen Wellen kann sich im Laufe eines Bebens verschieben, weshalb nach internationaler Übereinkunft die zuerst gemessene Position als Hypozentrum und die Position auf der Erdoberfläche darüber als Epizentrum definiert sind.

Die Bruchfläche, die das Erdbeben auslöst, wird in ihrer Gesamtheit als Herdfläche bezeichnet. In den meisten Fällen erreicht diese Bruchfläche die Erdoberfläche nicht, sodass der Erdbebenherd in der Regel nicht sichtbar wird. Im Fall eines größeren Erdbebens, dessen Hypozentrum in nur geringer Tiefe liegt, kann die Herdfläche bis an die Erdoberfläche reichen und dort zu einem deutlichen Versatz führen. Der genaue Ablauf des Bruchprozesses legt die Abstrahlcharakteristik des Bebens fest, bestimmt also, wie viel Energie in Form von seismischen Wellen in jede Richtung des Raumes abgestrahlt wird. Dieser Bruchmechanismus wird als Herdvorgang bezeichnet. Der Ablauf des Herdvorganges kann aus der Analyse von Ersteinsätzen an Messstationen rekonstruiert werden. Das Ergebnis einer solchen Berechnung ist die Herdflächenlösung.

Entstehung von Erdbeben

Erdbeben entstehen durch dynamische Prozesse der Erde. Eine Folge davon ist die Plattentektonik, also die Bewegungen der Lithosphärenplatten, welche die Erdkruste und den lithosphärischen Mantel umfassen.

Insbesondere an den Plattengrenzen, wo sich verschiedene Platten auseinander (Spreizungszone), aufeinander zu (Kollisionszone) oder aneinander vorbei (Transformverwerfung) bewegen, kommt es zum Aufbau von Spannungen innerhalb des Gesteins, wenn sich die Platten in ihrer Bewegung verhaken und verkanten. Wird die Scherfestigkeit der Gesteine überschritten, entladen sich diese Spannungen durch ruckartige Bewegungen der Erdkruste und es kommt zum tektonischen Beben. Die dabei freigesetzte Energie kann die einer Wasserstoffbombe um das Hundertfache übertreffen. Da die aufgebaute Spannung nicht auf die unmittelbare Nähe der Plattengrenze beschränkt ist, kann der Entlastungsbruch in seltenen Fällen auch im Inneren der Platte auftreten, wenn das Krustengestein eine Schwächezone aufweist.

Eine Voraussetzung für das Auftreten von Erdbeben ist demnach das Vorhandensein spröden, bruchfähigen Gesteins. Die Temperatur nimmt zum Erdinneren hin jedoch stetig zu, wodurch das Gestein mit zunehmender Tiefe immer weniger spröde reagiert und schließlich deformierbar wird. Erdbeben sind daher meist auf die obere Schicht der Erdkruste beschränkt (siehe Hypozentrum). Manchmal lassen sich Beben bis in Tiefen von bis zu 700 km lokalisieren. Dieser scheinbare Widerspruch wird durch die Subduktion von Lithosphärenplatten erklärt: Kollidieren zwei Platten, wird die dichtere der beiden unter die leichtere gedrückt und taucht in den Erdmantel ab. Es wird postuliert, dass die Erwärmung des Gesteins der abtauchenden Platte (auch als Slab bezeichnet) wesentlich langsamer voranschreitet als deren Abwärtsbewegung und dass darum das Krustenmaterial bis in die oben genannte Tiefen bruchfähig bleibt. Die Hypozentren innerhalb der abtauchenden Platte würden somit Rückschlüsse auf die Position des Slab in der Tiefe erlauben (so genannte Wadati-Benioff-Zone).

Erdbeben können ferner z. B. durch den Aufstieg von Magma unterhalb von Vulkanen ausgelöst werden oder auch durch Förderung von z. B. Erdgas, da die Druckveränderung wiederum auch die Spannungsverhältnisse im Gestein beeinflusst. Weiter können Erdbeben auch durch einstürzende unterirdische Hohlräume im Bergbau entstehen (Gebirgsschlag). Sowohl vulkanische Beben als auch Gebirgsschläge sind jedoch von der Energiefreisetzung weitaus limitierter als tektonische Beben.

Erdbeben erzeugen verschiedene Typen von Erdbebenwellen, die sich durch die ganze Erde ausbreiten und von Seismographen (bzw. Seismometern) überall auf der Erde aufgezeichnet werden können. Die mit starken Erdbeben einhergehenden Zerstörungen (z. B. Gebäudeschäden, Spaltenbildung) an der Erdoberfläche sind auf die sogenannten Oberflächenwellen zurückzuführen, die eine elliptische Bodenbewegung auslösen.

Durch Auswertung der Stärke und Laufzeiten von Erdbebenwellen kann nicht nur die Position des Erdbebenherdes bestimmt werden, sondern es werden auch Erkenntnisse über das Erdinnere gewonnen. Die Positionsbestimmung unterliegt als Messung an Wellen der gleichen Unschärfe, die aus Wellenphänomenen in anderen Bereichen der Physik bekannt sind. Im Allgemeinen nimmt die Unschärfe der Ortsbestimmung mit zunehmender Wellenlänge zu, das bedeutet: Eine Quelle von langperiodischen Wellen kann nicht so genau lokalisiert werden wie eine Quelle von kurzperiodischen Wellen. Da schwere Erdbeben den größten Teil ihrer Energie im langperiodischen Bereich entwickeln, kann besonders die Tiefe der Quelle nicht genau bestimmt werden.

Die Seismogramme sind Aufzeichnungen der Erdbebenwellen.

(1) Atombombenexplosion auf Mururoa, 5. September 1995, Magnitude 4,8,

(2) Starkes Erdbeben bei den Nikobaren, 24. Juli 2005, Magnitude 7,3,

(3) Erdbeben indischer Ozean („Tsunami-Erdbeben“), 26. Dezember 2004, Magnitude 9,3 (nach neuesten Auswertungen sogar 9,4).

Die oben gezeigten Seismogramme sollen einen visuellen Eindruck unterschiedlicher Magnituden vermitteln und wurden nicht nach wissenschaftlichen Aspekten ausgewählt.

Durch unterseeische Erdbeben, bei der Eruption ozeanischer Vulkane oder durch unterseeische Erdrutsche können so genannte Tsunamis ausgelöst werden. Das ist dann möglich, wenn die vertikale Bewegung der Erdplatten mindestens vier Meter beträgt und die Erdstöße eine gewisse Stärke auf der Richterskala erreichen. Durch die plötzliche vertikale Verlagerung großer Teile des Ozeanbodens entstehen Wellen, die sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 800 Kilometer pro Stunde fortbewegen. Auf dem offenen Meer sind Tsunamis kaum wahrnehmbar, gelangt die Welle jedoch in flacheres Wasser, kann sich der Wellenberg auf bis zu 100 Meter Höhe erheben. Am häufigsten entstehen Tsunamis im Pazifik. Deshalb besitzen die an den Pazifik angrenzenden Staaten ein Tsunami-Frühwarnsystem.

Historisches

Schon in der Antike fragten sich Menschen, wie Erdbeben und Vulkanausbrüche entstehen. Man schrieb diese Ereignisse häufig Göttern zu (in der griechischen Mythologie dem Poseidon). Manche Wissenschaftler im alten Griechenland glaubten, die Kontinente schwämmen auf dem Wasser und schaukelten wie ein Schiff hin und her. Andere Leute glaubten, Erdbeben brächen aus Höhlen aus. In Japan gab es den Mythos von einem Drachen, der den Erdboden erzittern ließ und auch noch Feuer spie, wenn er wütend war. Im europäischen Mittelalter schrieb man Naturkatastrophen dem Wirken Gottes zu. Mit der Entdeckung und Erforschung des Magnetismus entstand die Theorie, man könne Erdbeben wie Blitze ableiten. Man empfahl daher Erdbebenableiter nach Art der ersten Blitzableiter.

Erst Anfang des 20. Jahrhunderts kam die heute allgemein anerkannte Theorie von der Plattentektonik und der Kontinentaldrift durch Alfred Wegener auf. Ab der Mitte des 20. Jahrhunderts wurden die Erklärungsmuster der tektonischen Beben verbreitet diskutiert. Bis zum Beginn des 21. Jahrhunderts konnten allerdings keine Möglichkeiten zur Vorhersage von Erdbeben daraus entwickelt werden.

Erdbebenstärke

Hauptartikel: Erdbebenskala

Um Erdbeben miteinander vergleichen zu können, ist es notwendig deren Stärke zu ermitteln. Da eine direkte Messung der durch freigesetzten Energie eines Erdbebens schon allein auf Grund der Tiefenlage des Herdprozesses nicht möglich ist, wurden in der Seismologie verschiedene Erdbebenskalen entwickelt. Diese ermöglichen über empirisch gefundene Beziehungen und physikalische Gesetzmäßigkeiten, von den an seismologischen Messstationen die aufgezeichneten ortsabhängigen Amplitudenwerten auf die Stärke eines Bebens zurückzuschließen.

Die historisch erste international benutzte Skala zur Erfassung und Einschätzung von Erdbeben war die zwölfteilige Mercalliskala. Sie beruhte allein auf der subjektiven Einschätzung der hör- und fühlbaren Beobachtungen sowie der Schadensauswirkung auf Landschaft, Straßen oder Gebäude (Makroseismik) und war dementsprechend ungenau. 1964 wurde sie zur MSK-Skala und später zur EMS-98 Skala weiterentwickelt.

Bei makroseismischen Skalen wird wegen der Subjektivität der Beobachtungen nicht von der Magnitude sondern von der Intensität gesprochen. Im Gegensatz zur Magnitude ist die Intensität eine ortsabhängige Größe. Die räumliche Verteilung der Intensitäten wird häufig durch Fragebogenaktionen zuständiger Forschungseinrichtungen (in Deutschland beispielsweise bundesweit durch die BGR per Online-Formular) ermittelt und in Form von Isoseistenkarten dargestellt. Isoseisten sind Isarithmen gleicher Intensitäten^[1].

Die Möglichkeit zur Erfassung von Intensitäten beschränkt sich auf relativ dicht besiedeltes Gebiet. Zudem eröffnete sich durch die Entwicklung und steten Verbesserung von Seismometern die Option, objektive, auf physikalischen Größen basierende Messungen vorzunehmen, was zur Entwicklung der modernen Erdbebenskalen führte. Die Erdbebenstärke wird in Magnituden angegeben, wobei es verschiedene Methoden gibt, die Magnitude zu berechnen. Die am häufigsten von den Medien verwendete Magnitudenskala ist die in den 1930er Jahren von Charles Francis Richter und Beno Gutenberg eingeführte Richterskala, die auch als Lokalbebenmagnitude bezeichnet wird. Sie diente ursprünglich der Quantifizierung von Erdbeben im Raum Kalifornien. Liegt eine Erdbebenmessstation zu weit vom Erdbebenherd entfernt (> 1000 km), kann diese Magnitudenskala jedoch nicht verwendet werden^[1].

Vorhersage

Hauptartikel: Erdbebenvorhersage

Die zeitlich und räumlich exakte Vorhersage von Erdbeben ist nach dem heutigen Stand der Wissenschaft nicht möglich. Die verschiedenen bestimmenden Faktoren sind qualitativ weitestgehend verstanden. Auf Grund des komplexen Zusammenspiels aber ist eine genaue Quantifizierung der Herdprozesse bislang nicht möglich, sondern nur die Angabe einer Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Erdbebens in einer bestimmten Region.

Allerdings kennt man Vorläuferphänomene. Einige davon äußern sich in der Veränderung geophysikalisch messbarer Größen, wie z. B. der seismischen Geschwindigkeit, der Neigung des Erdbodens oder die elektromagnetischen Eigenschaften des Gesteins. Andere Phänomene basieren auf statistischen Beobachtungen, wie etwa das Konzept der seismische Ruhe, die bisweilen auf ein bevorstehendes größeres Ereignis hindeutet. Wiederholt wurde auch von ungewöhnlichem Verhalten bei Tieren kurz vor größeren Erdbeben berichtet. Dadurch gelang in einem Einzelfall im Februar 1975 die rechtzeitige Warnung der Bevölkerung vor einem Erdbeben.

Alle bekannten Vorläuferphänomene variieren jeweils sehr stark in Zeitverlauf und Größenordnung. Zudem wäre der instrumentelle Aufwand, der für eine lückenlose Erfassung dieser Phämone erforderlich wäre, aus heutiger Sicht finanziell und logistisch nicht realisierbar.

Wegen des volkswirtschaftlichen Schadens und eventueller Opfer (Massenpanik oder Massenhysterie) ist eine Frühwarnung der Bevölkerung vor einem einzelnen Erdbeben nur sinnvoll, wenn die Zahl der zu erwartenden Opfer des Erdbebens als sehr groß eingeschätzt wird, oder wenn das Erdbeben sehr genau in Raum und Zeit vorausgesagt werden kann.

Historische Erdbeben

Eine umfassende Aufstellung historisch-überlieferter Erdbebenereignisse befindet sich in der Liste von Erd- und Seebeben.

Stärkste gemessene Erdbeben

Nach Angaben des USGS^[2].
Die Werte wurden anhand gängiger Erdbebenkataloge^[3] überprüft (Stand: 10. August 2007) und beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf die Momenten-Magnitude M_W. Hinweis: Unterschiedliche Magnitudenskalen sind nicht direkt miteinander vergleichbar!

	Bezeichnung	Ort	Datum	Stärke	Anmerkungen
1.	Erdbeben von Valdivia	Chile	22.05.1960	9,5
2.	Karfreitagsbeben (Großes Alaska-Beben)	Alaska	27.03.1964	9,2
3.	Seebeben im Indischen Ozean	vor Sumatra	26.12.2004	9,1
4.	Kamtschatka	Russland	04.11.1952	9,0
5.	Erdbeben vor Ecuador	vor Ecuador	31.01.1906	8,8
6.	Andreanof Islands	Alaska	09.03.1957	8,8	Mag. laut PDE-Katalog, USGS-Link gibt 8,6 (MS) an
7.	Rat Islands	Alaska	04.02.1965	8,7
8.	Erdbeben vor Nord-Sumatra	vor Nord-Sumatra	28.03.2005	8,6
9.	Assam	Indien	15.08.1950	8,6	MS
10.	Erdbeben in der Bandasee	Indonesien	01.02.1938	8,6	MS
11.	Grenze Chile/Argentinien	Chile/Argentinien	11.11.1962	8,5
12.	Kamtschatka	Russland	03.02.1923	8,5	MS

Ein Vulkan ist eine geologische Struktur, die entsteht, wenn Magma (Gesteinsschmelze) bis an die Oberfläche eines Planeten (z.B. der Erde) aufsteigt. Alle Begleiterscheinungen, die mit dem Aufstieg und Austritt der glutflüssigen Gesteinsschmelze verbunden sind, bezeichnet man als Vulkanismus.

Der Begriff „Vulkan“ leitet sich von der italienischen Insel Vulcano ab. Diese ist eine der Liparischen Inseln im Tyrrhenischen Meer. In der römischen Mythologie galt diese Insel als die Schmiede des Vulcanus, dem römischen Gott des Feuers.

In einer Tiefe ab 100 km, in der Temperaturen zwischen 1000 und 1300 Grad Celsius herrschen, schmelzen Gesteine zu zähplastischem Magma, das sich in großen, tropfenförmigen Magmaherden in 2 bis 50 km Tiefe sammelt. Wenn der Druck zu groß wird, steigt das Magma über Spalten und Klüfte der Lithosphäre auf. Magma, das auf diese Weise an die Erdoberfläche gelangt, wird als Lava bezeichnet.

Bei einem Vulkanausbruch werden nicht nur glutflüssige, sondern auch feste oder gasförmige Stoffe freigesetzt (Vulkanismus). Die meisten Vulkane haben annähernd die Form eines Kegels, dessen Hangneigung von der Zähigkeit der Lava abhängt. Die Gestalt kann aber auch unregelmäßig sein oder eine kuppelförmige Aufwölbung bilden.

Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Vulkantypen und Bezeichnungen 2 Magmatypen 3 Lavatypen 4 Maßgeblich von Vulkanen ausgelöste Ereignisse 5 Verteilung von Vulkanen 6 Vorhersage von Vulkanausbrüchen 7 Literatur 8 Weblinks

Vulkantypen und Bezeichnungen [Bearbeiten]

Vulkane kann man nach ihrer äußeren Form, der Art ihres Magmenzufuhrsystems, dem Ort ihres Auftretens, der Art ihrer Tätigkeit sowie nach ihrem Zustand unterteilen.

• Unterteilung nach der äußeren Form:
  • Decken- oder Plateauvulkan
  • Schichtvulkane (auch Stratovulkane genannt)
  • Schildvulkane
  • Schlacken- und Aschenkegel
  • Maar
  • Diatrem

Etwa 90 Prozent aller aktiven und 95 % aller Vulkane auf der Erde insgesamt sind Schildvulkane. Eine besondere Form ist der Supervulkan.

• Unterteilung nach der Art des Magmenzufuhrsystems:
  • Zentral-Vulkane
  • Spalten-Vulkane

• Unterteilung nach dem Ort ihres Auftretens:
  • Subaerische Vulkane (Vulkane an Land oder über Wasser)
  • Submariner Vulkane (Vulkane im Meer unter Wasser)
  • Extraterrestrische Vulkane (Vulkane auf anderen Himmelskörpern)

• Unterteilung nach der Art ihrer Tätigkeit:
  • effusive Tätigkeit (ruhiges Ausfließen der Lava)
  • explosive oder ejektive Tätigkeit
  • gemischte effusive und explosive Tätigkeit

Vulkane kann man schließlich auch nach ihrem Zustand oder der Häufigkeit ihrer Aktivität einordnen in

• aktive Vulkane (aktiver Vulkanismus)
• inaktive oder schlafende Vulkane (kein aktiver Vulkanismus, Voraussetzungen für erneute Aktivität sind jedoch gegeben)
• erloschene Vulkane (durch fehlende Magmazufuhr keine Aktivität mehr möglich)

Viele Vulkane folgen allerdings nicht einem „reinen“ Ausbruchsmuster, sondern zeigen variierendes Verhalten entweder während einer Eruption oder während der Millionen Jahre ihrer Aktivität. Ein Beispiel dafür ist der Ätna auf Sizilien.

Der durch die vulkanische Aktivität entstandene Berg wird je nach seiner Form Vulkankegel oder Vulkandom genannt, und die Öffnung, aus der Lava aus der Tiefe aufsteigt, heißt Vulkanschlot. Die mehr oder minder breite Öffnung an der Spitze eines Vulkans ist der Vulkankrater. Bricht ein Schlot über einer oberflächennahen Magmakammer zusammen, und es bildet sich ein großer Einbruchskrater, wird dieser als Caldera bezeichnet.

Magmatypen [Bearbeiten]

Einen entscheidenden Einfluss auf die Ausbildung eines Vulkans hat neben dem Gas- und Wassergehalt die Zusammensetzung seines Magmas, vor allem der Gehalt an Siliciumdioxid (SiO₂). Die Zusammensetzung des Magmas bestimmt die Art der Vulkantätigkeit. Je mehr SiO₂ das Magma enthält, desto explosiver ist der damit verbundene Vulkanismus. Es lassen sich vier Haupttypen unterscheiden:

• felsisches Magma enthält mehr als 63% SiO₂
• intermediäres Magma enthält zwischen 52 und 63% SiO₂
• mafisches Magma enthält zwischen 45 und 52% SiO₂
• ultramafisches Magma enthält weniger als 45% SiO₂

Aus den vier Magmatypen entstehen charakteristische Gesteine:

• Rhyolith
• Andesit
• Basalt
• Pikrit

Diese vier Typen können grob bestimmten geodynamischen Umfeldern zugeordnet werden:

• Aufschmelzen kontinentaler Kruste
• Subduktionszonen
• Mittelozeanischer Rücken, Hotspot-Vulkanismus, Rift-Vulkanismus
• heute nicht mehr auftretend

Lavatypen [Bearbeiten]

Eine andere Möglichkeit, Vulkane zu klassifizieren, ist, sie nach der Farbe der austretenden Lava zu beschreiben, die von der Temperatur abhängt. Diese ist direkt auf die Zusammensetzug der Gesteinschmelze zurückzuführen, die sowohl die entstehende Form des Vulkans als auch das Ausbruchsverhalten entscheidend bestimmt:

• Rote Vulkane
• Graue Vulkane

„Rote Vulkane“ werden aufgrund der rot oder orangegelb glühenden, heißen Lava so bezeichnet, sie bilden Schildvulkane. „Graue Vulkane“ besitzen eine vergleichsweise niedrige Lavatemperatur und bilden Schichtvulkane.

Maßgeblich von Vulkanen ausgelöste Ereignisse [Bearbeiten]

Bei der Eruption von Vulkanen können durch Vermischung vulkanischen Materials mit anderen Stoffen wie Wasser oder Luft sowie durch das abrupte Austreten von Lava weitere Prozesse ausgelöst werden. Dazu zählen unter anderem:

• Lahar
• Pyroklastische Strom
• Base Surge
• Glutwolke

Auch können Erdbeben eine zentrale Rolle für den Ausbruchszeitraum eines Vulkanes spielen.

Verteilung von Vulkanen [Bearbeiten]

Weltweit gibt es etwa 1900 Vulkane, die als aktiv betrachtet werden. Ihre Verteilung kann man mit Hilfe der Erkenntnisse der Plattentektonik verstehen:

• Vulkane der Spreizungszonen liegen mit wenigen Ausnahmen auf dem Meeresgrund, wo die Erdplatten auseinanderdriften. Das dort vorkommende Magma ist basaltisch und verarmt an Elementen, die sich schlecht in Kristallgitter integrieren lassen (inkompatible Elemente). Hierzu gehören hauptsächlich rote Vulkane oder Schildvulkane.

• Vulkane über Subduktionszonen sind die sichtbarsten Vulkane. Sie treten bei Plattenkollisionen auf, an denen mindestens eine ozeanische Lithosphärenplatte beteiligt ist. Hier wird die ozeanische Kruste in den Mantel hinein befördert (subduziert), sofern ihre altersabhängige Dichte einen hinreichend hohen Wert erreicht hat. Die abtauchende ozeanische Kruste wird in der Tiefe teilweise aufgeschmolzen, da es aufgrund der hohen Wassergehalte in bestimmten Mineralen zu einer Erniedrigung Solidus (Temperatur des Schmelzbeginns) kommt. Die entstandene Magma steigt auf, da es eine geringere Dichte hat als das umgebende Gestein, und nährt den Vulkanismus an der Oberfläche. Die entstehenden Vulkane werden aufgrund ihres lagigen Aufbaus als Schichtvulkane oder Stratovulkane bezeichnet.

• Vulkane über „Hot Spots“ sind selten, da es weltweit zurzeit nur etwa 40 eindeutig bestimmte „Hot Spots“ gibt. Ein „Hot Spot“ ist ein über geologische Zeiträume als nahezu ortsfest anzusehender Aufschmelzungsbereich im Erdmantel unter der Lithosphäre. Die Lithosphärenplatten schieben sich durch plattentektonische Mechanismen während langer Zeiträume über einen „Hot Spot“ hinweg. Es bilden sich perlenschnurartig hintereinander neue Vulkane, so als würden sie sich durch die Kruste hindurchschweißen. Bekanntestes Beispiel sind die Hawaii-Inseln: die Hauptinsel Hawai’i, die als jüngste Vulkaninsel über dem „Hot Spot“ liegt, ist erst 400.000 Jahre alt, während die älteste der 6 Vulkaninseln Kauai im Nordwesten bereits vor etwa 5,1 Millionen Jahren entstanden ist. Beispiele für diese seltene Art des Vulkanismus in Europa finden sich in der Ost- und Westeifel (Vulkaneifel), dem Siebengebirge und in der Auvergne.

Vorhersage von Vulkanausbrüchen [Bearbeiten]

Zu diesem Abschnitt siehe auch: Vulkanobservatorium

Ob ein Vulkan endgültig erloschen ist oder vielleicht wieder aktiv werden kann, interessiert besonders die Menschen, die in der Umgebung eines Vulkans leben. In jedem Fall hat ein Vulkanausbruch weitreichende Konsequenzen, denn über das persönliche Schicksal hinaus werden Infrastruktur und Wirtschaft der betroffenen Region nachhaltig beeinflusst. Daher ist es das vorrangige Forschungsziel, Vulkanausbrüche möglichst präzise vorhersagen zu können. Fehlprognosen wären allein unter Kostengesichtspunkten verheerend (Evakuierung Tausender von Menschen, Stilllegung des gesamten Wirtschaftslebens u.v.m.).

Trotz gewisser Gemeinsamkeiten gleicht kein Vulkan in seinem Ausbruchsverhalten dem anderen. Demnach sind Beobachtungen über Ruhephasen oder seismische Aktivitäten eines Vulkans kaum auf einen anderen übertragbar.

Bei der Überwachung von Vulkanen stehen generell fünf Überwachungsmethoden zur Verfügung, die je nach Vulkan-Charakteristik in unterschiedlicher Kombination eingesetzt werden: die Aufzeichnung seismischer Aktivität, die geodätische Überwachung der Topographie, die Messung gravimetrischer und magnetometrischer Veränderungen, die Erfassung von oberflächennahen Temperaturerhöhungen und die chemische Analyse aufsteigender vulkanischer Gase.

Aufzeichnung seismischer Aktivität

Ein Eruptionsprozess wird zunächst vom Aufstieg des Magmas eingeleitet. Wenn das Magma auf vorgezeichneten oder neuen Bruchlinien, Spalten oder Rissen zur Erdoberfläche emporsteigt, entstehen durch Spannungen im Umgebungsgestein und durch Entgasungsprozesse des Magmas charakteristische seismische Signale. Gestein zerbricht dabei und Risse beginnen zu vibrieren. Die Zerstörung von Gestein löst Erdbeben mit hoher Frequenz aus, die Bewegung der Risse dagegen führt zu niedrig frequenten Beben, dem so genannten vulkanischen Tremor.

Um Tiefe und Herd der vulkanischen Beben zu ermitteln, wird in der Regel ein Netz von äußerst empfindlichen Seismometern rund um den Vulkan eingerichtet. Denn gerade die schwachen Erdbeben, die eine Stärke von weniger als 1 haben, sind häufig Anzeichen dafür, dass ein Vulkan aktiv wird. Zum Beispiel wurden am betroffenen Südwesthang des Ätna in den 12 Stunden vor dem 1981er Ausbruch etwa 2.800 kleinere Erdstöße durch die vor Ort installierten Seismometer als Tremor registriert. Über ein automatisches Übertragungssystem wurden die Daten direkt zum Istituto Internazionale di Vulcanologia in Catania weitergeleitet. Mit Hilfe moderner Technik werden Veränderungen der seismischen Aktivität heute in Echtzeit ermittelt. Strukturen und Vorgänge unter der Erdoberfläche können damit unmittelbar und exakt dargestellt und analysiert werden.

Geodätische Überwachung

Dringt Magma aus der Tiefe nach oben, so können in bestimmten Bereichen des Vulkans Deformationen der Erdoberfläche in Form von Aufbeulungen, Absenkungen, Neigungen, Buckeln und Rissen entstehen. Diese Deformationen können mit meist in Bohrlöchern des Gesteins fest installierten Neigungsmessern (Klinometern) und Dehnungsmessern (Extensiometern) vor Ort gemessen werden. Diese Phänomene können aber auch schon mit einfachen Mitteln wie zum Beispiel mit einem Bandmaß oder durch aufgesprühte Linien erkannt werden.

Anfang August 1982 hatten Geologen im Kraterboden des Mount St. Helens viele schmale Bodenrisse entdeckt und sie mit Farblinien markiert. Zwei Tage später bereits waren die Linien deutlich gekrümmt, was eine Veränderung der Risse durch aufsteigendes Magma anzeigte. Wenige Tage später kam es zu einer heftigen Eruption des Vulkans. Im Oktober 2004 wurde am Mount St. Helens eine Aufbeulung einer Vulkanflanke von mehr als 100 m beobachtet, die auch mit bloßem Auge sichtbar war.

Eine komplexere und exaktere Methode zur Erfassung morphologischer Veränderungen ist zum Beispiel die Messung horizontaler Entfernungen mit Elektronischer Distanzmessung (EDM). Ein EDM kann elektromagnetische Signale senden und empfangen. Die Wellenphase verschiebt sich dabei in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen EDM und reflektierendem Objekt und gibt damit das Ausmaß der entstandenen Verschiebung an. EDMs haben Reichweiten bis zu 50 km und hohe Messgenauigkeiten von wenigen Millimetern. Oberflächenveränderungen vor allem größerer Gebiete und abgelegener Vulkane werden mit Hilfe von satellitengestützten geodätischen Messverfahren beobachtet.

Da sich in Folge von Deformationen des Geländes auch Grundwasser- und Oberflächenwasserstände relativ zueinander verändern können, werden oft Grundwassermessstellen eingerichtet und in gewässernahen Gebieten Fluss- und Seewasserpegel installiert.

Messung gravimetrischer und magnetometrischer Veränderungen

Dringen heiße Gesteinsschmelzen in oberflächennahe Erdschichten, so werden lokale Veränderungen im Schwerefeld beobachtet. Diese örtlichen Veränderungen werden durch Dichteunterschiede zwischen Magma und Umgebungsgestein verursacht. Solche so genannten mikrogravimetrischen Anomalien lassen sich mit Hilfe von hoch empfindlichen Gravimetern entdecken, die an aktiven Vulkanen zum Einsatz kommen.

Beim Magma-Aufstieg können auch lokale Änderungen des Magnetfeldes registriert werden, die durch thermische Einwirkungen verursacht werden. Bereits 1981 wurden am Südhang des Ätna und in etwa 20 km Entfernung zum Ätna zwei magnetometrische Stationen mit automatischer Daten-Fernübertragung in Betrieb genommen.

Erfassung von Temperaturerhöhungen

Der Aufstieg des etwa 1.200 °C heißen Magmas aus einer Magmakammer oder direkt aus dem oberen Erdmantel geht in erster Linie mit einer lokalen Temperaturerhöhung des Nebengesteins einher. Mit Hilfe ortsfester Stationen zur Temperaturmessung und durch Infrarot-Aufnahmen von Satelliten aus können solche thermischen Aufheizungen festgestellt werden, die durch oberflächennahe Stauung aufgedrungener Schmelzen entstehen.

Analyse aufsteigender Gase

Eruptive Gase sind die Haupttriebkraft der vulkanischen Aktivität. Änderungen ihrer Menge, ihrer Temperatur und ihrer chemischen Zusammensetzung sind für die Vorhersage eines Vulkanausbruchs von grundlegender Bedeutung. Generell sind die Schwankungen im Chemismus der Gase um so höher, je heißer die Gase sind und je reger die vulkanische Aktivität ist. Bei hohem Gasausstoß lässt sich die Konzentration gewisser Gase mit Hilfe ihres Absorptionsspektrums im sichtbaren Licht auch durch Fernerkundung bestimmen. Die geochemische Überwachung erstreckt sich auch auf die Beobachtung von Grundwasser und von Quellen. Denn unterirdisches Wasser wird oft von vulkanischen Gasen kontaminiert, die dem Magma entweichen und sich im Boden ausbreiten. Eine besondere Rolle spielen dabei Helium und Radon. Beide Gase entstammen dem Erdmantel. Steigt eine Magmakammer auf, so erhöhen sich auch die Gehalte dieser Gase. So hat man zum Beispiel nach der Erdbebenkrise auf der griechischen Insel Nisyros (1996) begonnen, die Gase und andere Faktoren genau zu überwachen, da man befürchtete, es könne ein Vulkanausbruch bevorstehen. Im Rahmen des EU-Programms Geowarn haben sich europäische Universitäten zusammengeschlossen und beobachten Nisyros, den Vesuv und andere potentiell gefährliche Vulkane in Europa.

Im Rahmen der internationalen Dekade zur Schadensminimierung bei Naturkatastrophen (1990-2000) wurden 15 Vulkane weltweit als Forschungsobjekte ausgewählt und kontinuierlich überwacht, darunter auch der Vesuv und der Ätna.

Trotz der Vielzahl der Frühwarnsysteme und vieler neuer Erkenntnisse auf diesem Gebiet wird sich bei Vulkanausbrüchen eine gewisse Unberechenbarkeit nie ganz ausschalten lassen. Parallel zur Vorhersage gefährlicher Eruptionen sind Schutzmaßnahmen, Risiko- und Handlungspläne, Aufklärung der betroffenen Bevölkerung und gesetzliche Regelungen für den Ernstfall notwendig. Zusätzlich könnte es sich lohnen, auch die Natur einer gefährdeten Region genau zu beobachten. Oft reagieren Tiere sensibler und verlassen ein gefährdetes Gebiet weit vor einem Vulkanausbruch.

Hurrikan

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Als Hurrikan wird ein tropischer Wirbelsturm bezeichnet, wenn er mindestens die Windgeschwindigkeit Orkanstärke erreicht und sich im Atlantik, im Nordpazifik östlich der Datumsgrenze oder im Südpazifik östlich von 160° O entwickelt.

Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Namensgebung 2 Allgemeines 3 Gefährdungspotential 4 Entstehungsweise und Lebenszyklus 5 Entstehungsorte 6 Typische Merkmale 7 Windgeschwindigkeit 8 Verlauf und Verhalten 9 Gefahren 9.1 Hurrikane und die globale Erwärmung 10 Namen von Hurrikanen 11 Saisonlisten 12 Nennenswerte Hurrikane 12.1 Quellen 13 Literatur 14 Filme 15 Weblinks

Namensgebung

Das Wort Hurrikan kommt ursprünglich vermutlich aus den Maya-Sprachen und bedeutet so viel wie „Gott des Windes“ (siehe auch Huracan). Andere Namen für tropische Wirbelstürme sind Zyklon (Indien), Taifun (im westlichen Pazifik) oder tropical cyclone (Australien); der in deutscher Literatur gelegentlich anzutreffende Begriff Willy Willy bezeichnet eine Kleintrombe und keinen tropischen Wirbelsturm.

Allgemeines

Ein Hurrikan hat eine Windgeschwindigkeit von Orkanstärke, also Windstärke 12 auf der Beaufortskala (das entspricht mehr als 64 Knoten oder 118 km/h). Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Hurrikans jedoch beträgt lediglich 15–30 km/h, was manchmal mit der Rotationsgeschwindigkeit verwechselt wird. Sie können sich im Durchmesser hunderte Kilometer ausdehnen, dabei wochenlang bestehen und Flächen von tausenden Quadratkilometern verwüsten. Hurrikane entstehen auf der nördlichen Hemisphäre in der Zeit von Mai bis Dezember, die meisten zwischen Juli und September. Die offizielle Saison dauert vom 1. Juni bis zum 30. November.

Gefährdungspotential

Die hohen Windgeschwindigkeiten, Wellen und schwere Niederschläge stellen eine große Gefahr dar.

Den höchsten materiellen Schaden aller Zeiten richtete im August 2005 der Hurrikan Katrina mit etwa 81 Milliarden Dollar an, der mit Windgeschwindigkeiten von 250 bis 300 km/h über Florida, Louisiana (besonders der Großraum New Orleans), Mississippi, Alabama und Tennessee hinwegzog und über tausend Opfer forderte.

Die größte Anzahl von Opfern, nämlich rund 22.000 Menschenleben, forderte der Große Hurrikan von 1780.

Der stärkste bis dato gemessene Hurrikan war Wilma, welcher als erster innerhalb weniger Stunden von einem Tropensturm (113 km/h, 18. Oktober 2005) zu einem Hurrikan der Kategorie 5 (282 km/h, 19. Oktober 2005) heraufgestuft wurde. Mit 882 Millibar herrschte im Zentrum Wilmas der niedrigste Luftdruck, der jemals auf dem Atlantik gemessen wurde.

Sofern ein Hurrikan die Frontalzone der mittleren Breiten überhaupt erreicht, hat er bereits einen größeren Teil seiner Schadenergie verloren (extratropical transition) und wird dann meist zu einem außertropischen Tiefdrucksystem oder einer geringeren Kategorie herabgestuft. Ein solches Wettersystem ist immer noch in der Lage, schwere Regenfälle nach Europa zu bringen.

Die Ausprägung einer bevorstehenden Hurrikansaison kann mittels einer Witterungsprognose vorhergesagt werden.

Entstehungsweise und Lebenszyklus

Hurrikane entstehen grundsätzlich in der Passatwindzone, über dem Wasser, bei einer Wassertemperatur von über 26,5 °C. Wenn ein gleichmäßiges Temperaturgefälle zu großen Höhen hin ein bestimmtes Maß übersteigt, kann sich ein tropischer Wirbelsturm ausbilden. Das Wasser verdunstet in großen Mengen und steigt durch Konvektion auf. Durch Kondensation bilden sich große Wolken aus.

Diese Kondensation riesiger Wassermassen setzt enorme Mengen Energie frei (latente Wärme). Die Luft innerhalb der Wolken wird dadurch aufgeheizt, dehnt sich aus und steigt dann mit der noch nicht ausgeregneten Restfeuchtigkeit noch weiter auf. Über der warmen Meeresoberfläche entsteht ein Unterdruck und aus der Umgebung strömt daraufhin Luft mit einem hohen Wasserdampfanteil nach. Dadurch entsteht oberhalb der Hurrikanwolken eine Zone sehr hohen Luftdrucks, aus der heraus sich die Luft in einem entgegengerichteten Wirbel wieder verteilt (Antizyklon).

Allerdings ist die Fläche, die ein Hurrikan bedeckt, viel zu groß, als dass sich ein einheitliches geschlossenes Luftpaket bilden könnte, das als ganzes aufsteigt. Typisch für alle tropischen Zyklone ist daher die Entstehung von spiralförmigen Regenbändern, in denen thermische Aufwinde herrschen, und dazwischenliegenden Zonen, in denen etwas kühlere und trockenere Luft wieder absteigt – ohne Regen. Nachströmende feuchte Luft steigt in den Regenbändern auf und liefert ständig Wasser und Energie nach. Die am Boden zuströmenden Luftmassen werden durch die Corioliskraft in Rotation versetzt, ein großflächiger Wirbel entsteht.

Kommt ein Hurrikan in Landnähe, so verlagern sich auch seine bodennahen Versorgungsströme teilweise über Land, wodurch erheblich trockenere Luft in das System gelangt und die Energiezufuhr reduziert. Zieht ein Hurrikan insgesamt über Land, so versiegt weitgehend sein Wasser- und damit sein Energienachschub: er verliert nach und nach seine Kraft und wird zunächst zum (schwächeren) Tropischen Sturm, um sich dann als tropisches Tief zu verlieren.

Die meteorologische und thermodynamische Funktion eines Hurrikans besteht darin, dass er sehr große Mengen Wärme von der Oberfläche der tropischen Ozeane aufnimmt und zunächst in die Höhe und dann in Richtung der Pole transportiert, in der Höhe wird die Energie dann nach und nach ins Weltall abgestrahlt.

Wichtige Voraussetzungen für die tropische Sturmbildung sind:

1. Das Meer muss eine Oberflächentemperatur von mindestens 26,5 °C und die Luft eine gleichmäßige Temperaturabnahme („Gradient“) zu großen Höhen hin aufweisen. Bei sehr starker Temperaturabnahme, die das Aufsteigen der feuchtwarmen Luft begünstigt, können niedrigere Wassertemperaturen ausreichen (siehe auch Hurrikan Vince.)
2. Das betroffene Gebiet gleichmäßiger Bedingungen muss ausgedehnt sein, damit sich der bewegende Wirbelsturm über längere Zeit durch die Wasserdampfbildung aufbauen und genug Energie bis zur Stärke eines Hurrikans sammeln kann.
3. Der Abstand vom Äquator muss groß genug sein (mindestens 5 Breitengrade oder 550 km), da nur dann die Corioliskraft ausgeprägt genug ist, um den zuströmenden Luftmassen die typische Drehung zu geben.
4. Es darf keine große vertikale Windscherung auftreten, das heißt, dass zur Entstehung eines Hurrikans der Höhenwind mit ähnlicher Stärke und aus der gleichen Richtung wehen muss wie der Bodenwind. Ist dies nicht der Fall, bekommen die aufsteigenden Winde eine Schräglage und der Kamin bricht zusammen. Das Auftreten des El-Niño-Phänomens erhöht die Wahrscheinlichkeit solcher Windscherungen, daher fallen El-Niño-Jahre mit einer reduzierten Hurrikan-Wahrscheinlichkeit zusammen.
5. Der Sturm braucht einen Nucleus, aus dem er sich aufbauen kann, zum Beispiel ein außertropisches Tief.

Die Intensität tropischer Wirbelstürme folgt nach empirischen Erkenntnissen der Oberflächentemperatur des Meeres. Dabei ist zu beachten, dass diese Temperaturen aus bislang unbekannten Gründen über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten variieren. Im Nordatlantik wechselt die Atlantic Multidecadal Oscillation in einem Rhythmus von etwa 40 bis 80 Jahren zwischen ‚warm‘ und ‚kalt‘, während im Nordostpazifik die Pacific Decadal Oscillation alle 20 bis 30 Jahre einen ähnlichen Wechsel vollzieht. Besonders im Nordatlantik lässt sich hierbei ein Trend erkennen, dass sich bei ‚warmer‘ AMO deutlich intensivere Hurrikansaisons ereignen als bei ‚kalter‘. So ereigneten sich sieben der zehn intensivsten Hurrikansaisons (seit Beginn der Messungen im Jahr 1850) in den vorletzten beiden AMO-Warmphasen von ~1850 bis ~1900 sowie ~1925 bis ~1965. In der darauffolgenden Kaltphase, die bis in die frühen 1990er andauerte, kam es dagegen nur zu vergleichsweise milden Hurrikansaisons. Seit etwa 1995 befindet sich die AMO wieder in einer Warmphase, weshalb die Hurrikanintensität im Trend wieder deutlich zunahm. Forscher der National Oceanic and Atmospheric Administration gehen davon aus, dass diese Phase erhöhter Hurrikanintensität noch etwa 10 bis 40 Jahre anhalten wird.^[1]

Entstehungsorte

Hurrikane entstehen oft im Bereich des Karibischen Meeres, der Westindischen Inseln und des Golfes von Mexiko. Sie entstehen meist aus kleineren Störungen der Passatströmung die knapp südlich der Wüste Sahara ausgehend über den Atlantik hinweg ziehen.

Mit dem Hurrikan Vince bildete sich am 9. Oktober 2005 erstmals seit dem „Spanien-Hurrikan“ von 1842 ein tropischer Wirbelsturm im östlichen Atlantik vor den Küsten Südeuropas und Nordafrikas. Vince bildete sich zwischen den Azoren und den Kanaren, schwächte sich aber noch vor Erreichen des Festlandes auf ein Sturmtief ab.

Der tropische Sturm Delta, Hurrikan Epsilon, sowie der tropische Sturm Zeta sind ebenfalls im östlichen Atlantik entstanden, womit im Jahr 2005 erstmals, mit Vince und Delta, zwei Wirbelstürme die Küsten Europas erreicht haben.

Typische Merkmale

Typisch ist das sogenannte „Auge“; eine windfreie, niederschlagsfreie und wolkenarme Zone im Zentrum des Hurrikans. Der Durchzug des Auges wurde früher oft mit dem Ende des Sturms verwechselt; Menschen, die sich währenddessen ins Freie begaben, wurden häufig vom erneut und schnell einsetzenden Sturm überrascht, was tödliche Folgen haben konnte. Um das Auge herum befindet sich die sog. Eyewall (auf d. Augenwand), in welcher im Allgemeinen die höchsten Windgeschwindigkeiten auftreten. Die Windrichtung in der Eyewall wird durch die Zentrifugalkraft beeinflusst (Gradientwind). In starken Hurrikanen können sich mehrere Eyewalls ausbilden. Unter Umständen kann eine äussere Eyewall die innere Eyewall ersetzen. Man spricht in diesem Zusammenhang von "eyewall replacement cycle".

Windgeschwindigkeit

Gemäß der Definition nach der Saffir-Simpson-Skala spricht man von einem Hurrikan, wenn die Windgeschwindigkeit von 64 Knoten übersteigt, d. h. Beaufort 12 erreicht:

Die Saffir-Simpson-Hurrikan-Skala^[2]

Kategorie	Wind in kn	Wind in km/h	Flutwelle beim Auftreffen auf Land (in m)	Zentraldruck in hPa
Tropischer Sturm	34–63	63–118	0–1
1 (schwach)	64–82	119–153	1–2	über 980
2 (mäßig)	83–95	154–177	2–3	965–979
3 (stark)	96–113	178–209	3–4	945–964
4 (sehr stark)	114–135	210–249	4–6	920–944
5 (verwüstend)	ab 136	ab 250	über 6	unter 920

Die Zerstörungskraft eines Hurrikans wächst etwa mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit.

Die angeführten Windgeschwindigkeitswerte basieren auf einem 1-minütigen Mittelwert, wie er in den USA verwendet wird. Der Umrechnungsfaktor für die entsprechenden 10 Minuten Mittelwert lautet 0,88.

Die resultierende Windgeschwindigkeit über Grund ergibt sich aus der Bewegung des Zentrums (Zuggeschwindigkeit, siehe unten) und der umlaufenden Rotationsbewegung des Wirbels. Dadurch, dass Hurrikans linksdrehend sind, addieren sich also in Zugrichtung rechts die Zuggeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit, was gemeinhin zu den höchsten Windgeschwindigkeiten in dieser Region führt. In Zugrichtung links wird hingegen die Rotationsgeschwindigkeit um die Zugbewegung vermindert; in der Seefahrt wird dieser Bereich daher auch als navigierbares Viertel (seltener: navigierbarer Halbkreis) bezeichnet. Die Rotationsgeschwindigkeit wächst außerdem mit zunehmender Nähe zum Zentrum und ist im Bereich der Eyewall rund um das fast windstille Auge am größten.

Ein Hurrikan mit bis zu 100 km Durchmesser kann Windgeschwindigkeiten von über 200 km/h erreichen; in den besonders gefährdeten Zonen rechts der Zugrichtung eines verheerenden Hurrikans der Kategorie 5 werden auch 300 km/h überschritten.

Verlauf und Verhalten

Von der Windgeschwindigkeit zu unterscheiden ist die Zuggeschwindigkeit des Hurrikans. Sie wird mit der Bewegung des Auges gegenüber Grund gemessen. Auch wenn sich atlantische Hurrikane kurz nach der Entstehung überwiegend nach Westen bis Nordwesten bewegen und oft zwischen dem 20. und 25. Breitengrad nach Norden bis Nordost abdrehen, so ist dieses typische Verhalten weder zwingend noch sicher zu erwarten.

Von quasi unbewegten Hurrikanen, die sich selber abschwächten, indem sie kühleres Meereswasser an die Wasseroberfläche brachten, bis hin zu tänzelnden, schlingernden und schleifenförmigen Verläufen über Grund ist schon alles beobachtet worden. Auch nach Osten ziehende Wirbelstürme und unerwartete kurzfristige Richtungsänderungen wie plötzliches Abdrehen nach Südwesten sind nicht auszuschließen.

Hurrikane erhalten ihre Energie aus der Verdunstung des warmen Oberflächenwassers. Treffen sie während ihres Zugs auf Land, so schwächt sich ihr Nachschub an Energie ab und sie verlieren an Stärke. Tiefer landeinwärts gelegene Regionen werden deshalb von der Windgeschwindigkeit weniger heftig getroffen. Da sich im Hurrikaneinzugsgebiet aber auch große Wassermassen in den Wolken befinden, kann das Abregnen dieser Wolken auch noch Hunderte von Kilometern von der Küste entfernt als Tropischer Wirbelsturm gigantische Niederschlagsmengen mit sich bringen.

Die Vorhersage der Zugrichtung und der Stärke von Hurrikanen ist wichtig, um die Bevölkerung in den betroffenden Regionen rechtzeitig zu warnen und gegebenenfalls zu evakuieren.

Nach derzeitigem Kenntnisstand ist für die „Bahn“ der Hurrikans langfristig die Position des Azorenhochs entscheidend. Bei der gegenwärtigen Position, die das Azorenhoch seit 1000 BP und zuvor zwischen 5000–3400 BP inne hatte, erreichen Hurrikans sowohl die Atlantik- als auch die Golfküste. Zwischen 3400 und 1000 BP lag das Azorenhoch weiter südwestlich, etwa über den Bermudas, und lenkte daher deutlich mehr Hurrikans in den Golf von Mexiko. Paläotempestologische Untersuchung zeigten, dass während dieser Zeit 3 bis 5 mal mehr Hurrikans die Golfküste erreichten, jedoch nur halb so viele die Atlantikküste.^[3][4]

Gefahren

Hurrikane können durch drei Ursachen Zerstörungen hervorrufen: Zum ersten durch die mechanische Gewalt des Windes selbst, zum zweiten durch die sehr starken anhaltenden Niederschläge und zum dritten durch Sturmfluten. Im Gegensatz zum Tornado, der ein zeitlich und räumlich eng begrenztes Extremereignis darstellt, wütet ein Hurrikan aufgrund seiner großen räumlichen Ausdehnung an einem Ort oft über Stunden.

Die hohen Windgeschwindigkeiten können unmittelbar durch den Impuls der Luftmassen oder indirekt durch das Hochschleudern und Verfrachten von Gegenständen Schäden z.B. an Gebäuden, Fahrzeugen oder Bäumen verursachen.

Im Auge des Hurrikans fallen von oben kalte Luftmassen in das Zentrum. An der Grenze des Auges eines starken Hurrikans können sich deshalb kurzzeitig Tornados bilden. Deren Lebensdauer ist meist nur auf Sekunden oder Minuten beschränkt, ihr Zerstörungspotential ist jedoch sehr stark.

Über dem Meer werden durch den starken Wind hohe Wellen erzeugt. Daneben schiebt der Hurrikan einen Flutberg vor sich her. Da sich auf der Nordhalbkugel ein Hurrikan gegen den Uhrzeigersinn dreht, ist dieser Flutberg besonders in jenen Quadranten ausgeprägt, die sich rechts von seiner Laufrichtung befinden, denn dort addieren sich die Vektoren seiner Zugrichtung und der umlaufenden Winde. Beim Erreichen des Festlandes ist daher in diesen Quadranten mit den schwersten Überflutungen zu rechnen. Bisweilen kann der Flutberg an Land bis auf 10 m über NN auflaufen (Hurrikan Katrina). Ausnahmen gelten für kleine Inseln, über die nur ein Teil des Hurrikans hinwegzieht, oder Buchten, in denen die Flut auch in dazu abweichenden Richtungen auflaufen kann.

Durch die kontinuierliche Verdunstung von warmem Oberflächenwasser und Kondensation im Wolkensystem befinden sich große Wassermengen im Sturmsystem, die zu extrem starken Niederschlägen führen und Überschwemmungen verursachen können.

Hurrikane und die globale Erwärmung

Hurrikane beziehen ihre Energie aus warmem Oberflächenwasser der Meere. Bei der in den letzten Jahrzehnten beobachteten leichten Erwärmung der Oberflächentemperatur steht deshalb im Prinzip mehr Energie zur Verdunstung von Wasser zur Verfügung. Gegenstand der wissenschaftlichen Debatte ist, ob sich durch den mit der globalen Erwärmung zusammenhängenden Anstieg der Oberflächentemperatur der Weltmeere ein wachsender Anteil schwerer Hurrikane ergeben könnte. Dieser Zusammenhang ist aktuell Gegenstand kontrovers geführter wissenschaftlicher Diskussionen.

Siehe auch: Folgen der globalen Erwärmung

Namen von Hurrikanen

Ursprünglich erhielten nur besondere Hurricans einen Namen, etwa „New England Hurricane“. 1950 begannen die Meteorologen mit der Benennung der Hurrikane. In jenem Jahr sowie im Folgejahr waren zunächst Namen im Gebrauch, die dem damaligen internationalen phonetischen Alphabet entsprachen – also Able, Baker, Charlie, usw. Englische Frauennamen wurden im Jahre 1953 eingeführt. Ab 1960 wurden vorher festgelegte Namenslisten mit je 21 Namen verwendet. Die Anzahl 21 wurde festgelegt nach der Saison 1933, die bis 2005 die aktivste war und 21 registrierte tropische Wirbelstürme hatte. Die Anzahl wurde erst 2005 überschritten. Im Jahre 1979 benutzte man zum ersten Mal abwechselnd männliche und weibliche Namen, außerdem ergänzte man die englischen um französische und spanische Namen. Es gibt derzeit sechs feste, von der World Meteorological Organization festgelegte Namenslisten, die immer turnusgemäß verwendet werden. So wird die Liste des Jahres 2005 im Jahre 2011 wieder verwendet.

Es kann allerdings auch passieren, dass Namen ganz von der Liste verschwinden: Wenn ein Hurrikan besonders schlimmen Schaden angerichtet hat, kann die WMO entscheiden, dass dessen Name nicht mehr wieder verwendet wird. So findet sich beispielsweise der Name „Ivan“ aus dem Jahre 2004 zusammen mit drei anderen Namen in der Liste für 2010 nicht mehr – stattdessen ist nun der Name „Igor“ verzeichnet. Es ist wahrscheinlich, dass aus der Namensliste der sehr aktiven Saison 2005, die 2011 wiederverwendet wird, erstmals mehr als vier Namen auf einmal gestrichen werden.

Während der erste Sturm jedes Jahres im Atlantik einen Namen bekommt, der mit einem A beginnt, wird im Zentralpazifik (beginnend bei 140° West) jeweils der nächste Name der Liste vergeben, unabhängig von Jahr oder Buchstaben.

Beispiel: Der atlantische tropische Wirbelsturm vor „Hurrikan Katrina“ trug den Namen „Jose“. Auf „Katrina“ folgten „Lee“ und „Maria“. Da der erste benannte Sturm eines jeden Jahres mit „A“ anfängt, kann man leicht erkennen, wieviele Stürme es schon gegeben hat: „Katrina“ war der 11. Sturm des Jahres 2005, „Maria“ der 13.

Sollte dieser „Namensvorrat“ in einem Jahr nicht ausreichen, werden die nachfolgenden tropischen Stürme nach dem Griechischen Alphabet benannt. Dies geschah erstmals in der Saison 2005, als der 22. Tropensturm der Saison Alpha, der 23. Beta, der 24. Gamma, der 25. Delta und der 26. Epsilon genannt wurden. Der erst einen Monat nach der offiziellen Saison aufgetretene Tropensturm Nummer 27 wurde demnach Zeta genannt, ein weiterer würde den Namen Eta bekommen. Sollte einer der nach dem griechischen Alphabet benannten Stürme so schwere Schäden verursachen, dass der Name von der Liste gestrichen wird, wird der Sturmname als gestrichen festgestellt, der Name bleibt aber trotzdem künftig verfügbar.^[5]

siehe Hauptartikel: Liste der Namen tropischer Wirbelstürme

Saisonlisten

• Pazifische Hurrikansaison 2006
• Pazifische Hurrikansaison 2007

Nennenswerte Hurrikane

• Großer Hurrikan von 1780, Karibik
• Galveston-Hurrikan 1900, USA
• Okeechobee-Hurrikan 1928, USA
• Labor-Day-Hurrikan 1935, USA
• Hurrikan Hattie 1961, Mittelamerika
• Hurrikan Camille 1969, USA
• Hurrikan Fifi 1974, Honduras, Belize, Guatemala (8.000 bis 10.000 Tote)
• Hurrikan David 1979, Karibik (ca. 4.000 Tote)
• Hurrikan Allen 1980, Karibik
• Hurrikan Gilbert 1988, Karibik
• Hurrikan Hugo, 1989, Karibik, USA
• Hurrikan Andrew 1992, USA
• Hurrikan Mitch 1998, Nicaragua, Honduras
• Hurrikan Charley 2004, Kuba, USA
• Hurrikan Frances 2004, Bahamas, USA
• Hurrikan Ivan 2004, Grenada, Jamaica, Kuba, USA
• Hurrikan Jeanne 2004, Haiti, USA
• Hurrikan Dennis 2005, Kuba, USA
• Hurrikan Katrina 2005, USA
• Hurrikan Rita 2005, Kuba, USA
• Hurrikan Stan 2005, Mittelamerika
• Hurrikan Vince 2005, Azoren, Kanaren, Spanien
• Hurrikan Wilma 2005, Mexiko, USA
• Hurrikan Dean 2007, Mexiko, Belize, Karibik
• Hurrikan Felix 2007, Nicaragua, Honduras
• Hurrikan Ike 2008, Kuba, USA

Südliche Hemisphäre:

• Hurrikan Catarina 2004, Süd-Brasilien

Orkan

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Als Orkan werden Winde mit Geschwindigkeiten von mindestens 64 kn (117,7 km/h = 32,7 m/s) bezeichnet. Auf der Beaufort-Skala werden Orkane mit der Stärke 12 klassifiziert. Orkane können massive Verwüstungen anrichten und bilden auf See eine ständige Gefahr für den Schiffsverkehr.

Winde mit Orkanstärke treten in kräftigen außertropischen Tiefdruckgebieten, in tropischen Wirbelstürmen, Tornados und Wasserhosen auf. Deswegen werden diese unterschiedlichen Wettersysteme manchmal auch unter der Bezeichnung Orkane zusammengefasst. Diese Bedeutung kann jedoch als veraltet angesehen werden, da „Orkan“ heute im Deutschen in erster Linie nur noch eine Bezeichnung für die Windstärke und nicht mehr für tropische Wirbelstürme ist und in dieser Bedeutung durch die in jüngerer Zeit aus dem Englischen übernommene Form Hurrikan verdrängt worden ist.

Orkane entstehen in Mitteleuropa vor allem im Herbst und Winter, da in dieser Zeit die Temperaturunterschiede zwischen der Polarregion und dem Süden besonders groß sind. Wenn diese Luftmassen aufeinander treffen (Okklusion), entstehen sehr starke Stürme. Da sich in den letzten Jahren die Luftdruckwerte geändert haben, ziehen die Stürme auf einer nördlicheren Bahn als noch in der Vergangenheit über Europa. Daher kommt es auch zu vermehrt starken Stürmen in Deutschland.

Auf dem Festland sind außer auf exponierten Berggipfeln, Inseln und Küstengebieten mittlere Winde mit Orkanstärke wegen der erhöhten Bodenreibung sehr selten. Meist werden dort solche hohen Windgeschwindigkeiten nur in Orkanböen oder Tornados erreicht.

Tropische Wirbelstürme, die am Boden mittlere Winde mit Orkanstärke erreichen, werden als Hurrikane bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Nennenswerte Orkane 2 Wirtschaftliche Folgen 3 Siehe auch 4 Quellen 5 Weblinks

Nennenswerte Orkane

• Quimburga (Niedersachsenorkan), 13. November 1972 (Spitzengeschwindigkeit: 167 km/h)
• Daria, 26. Januar 1990 (Spitzengeschwindigkeit: 200 km/h)
• Vivian, 25.-27. Februar 1990 (Spitzengeschwindigkeit: 285 km/h)
• Wiebke, 28. Februar/1. März 1990 (Spitzengeschwindigkeit: 285 km/h)
• Anatol, 2./3. Dezember 1999 (Spitzengeschwindigkeit: 183 km/h)
• Lothar, 26./27. Dezember 1999 (Spitzengeschwindigkeit: 272 km/h)
• Jeanett, 26./27. Oktober 2002 (Spitzengeschwindigkeit 183 km/h)
• Gudrun, 8./9. Januar 2005 (Spitzengeschwindigkeit: 144 km/h)
• Kyrill, 18. Januar 2007 (Spitzengeschwindigkeit: 225 km/h)
• Emma, 1./2. März 2008 (Spitzengeschwindigkeit: 224 km/h)

Wirtschaftliche Folgen

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Die wirtschaftlichen Folgen von Orkanen treffen unter anderem die Versicherungswirtschaft. So sehen Gebäudeversicherungsverträge regelmäßig eine Haftung für Sturmschäden vor. Unter Sturm verstehen die Allgemeinen Versicherungsbedingungen für Wohngebäude (§ 8 VGB 88) eine wetterbedingte Luftbewegung von mindestens Windstärke 8. Ähnlich ist die Definition in § 3 Abs. 3 a FEVB, wonach es sich um eine atmosphärisch bedingte Luftbewegung von mindestens Windstärke 8 nach Beaufort handeln muss. Damit weicht der versicherungsrechtliche Begriff von den meteorologischen Begrifflichkeiten ab. Stärke 8 bedeutet nach der maßgeblichen Beaufortskala „stürmischer Wind, der Zweige von Bäumen bricht und das Gehen im Freien erheblich erschwert“. Der Versicherungsnehmer einer Gebäudeversicherung, der das Vorliegen eines Sturms behauptet, kann in Grenzfällen Nachweisschwierigkeiten ausgesetzt sein. Zum Nachweis eines Sturmschadens ist es freilich nicht erforderlich, dass der Beweis für ein direktes Auftreffen einer Luftbewegung von mindestens Windstärke 8 auf das versicherte Gebäude erbracht wird. Ausreichend ist nach Ansicht des Oberlandesgerichts Karlsruhe (OLG Karlsruhe, Urt. v. 12.04.2005 - 12 U 251/04 -), dass am Gebäude von Luftbewegungen verursachte Schäden aufgetreten sind und in seiner näheren Umgebung zu gleicher Zeit ein Sturm der Windstärke 8 aufgetreten ist.

Der erste große Orkan Kyrill im Jahr 2007 hat am 18. Januar 2007 in Deutschland erhebliche Waldschäden angerichtet. Der Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV) geht davon aus, dass auf die Versicherer Belastungen in Höhe von rund einer Milliarde Euro zu kommen. Bundesweit wurden nach den Daten des Deutschen Forstwirtschaftsrates (DFWR) fast 20 Millionen Kubikmeter Holz vernichtet. Grob hochgerechnet dürfte das mehr als 40 Millionen Bäumen entsprechen. In den Wäldern Nordrhein-Westfalens richtete Kyrill den größten dort jemals festgestellten Schaden an. Besonders betroffen war das Sauer- und Siegerland. Nach den Angaben des Landesbetriebs Forst und Holz knickte er in NRW rund 25 Millionen Bäume um.