Tiefdruckgebiet
Als Tiefdruckgebiet (kurz Tief, auch Zyklone, plural Zyklonen) bezeichnet man ein Gebiet, in dem ein niedrigerer Luftdruck herrscht als in dessen großräumiger Umgebung. Der Name rührt daher, dass auf der Nordhalbkugel der Erde die Winde ins Tiefdruckgebiet hinein durch die Corioliskraft entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren.
Thermisches Tiefdruckgebiet
Ein thermisches Tiefdruckgebiet wird durch Unterschiede in der Lufttemperatur hervorgerufen und ist entweder durch bodennah aufsteigende Warmluft (Bodentief, Hitzetief) oder von großer Höhe her absinkende Kaltluft (Höhentief) gekennzeichnet.
Diese Tiefs sind für die polaren Ostwinde (Polarwirbel) und äquatorialen Passatwinde (Innertropische Konvergenzzone) verantwortlich. Die hervorgerufenen Druckunterschiede sind in der Höhe und am Boden entgegengesetzt und die Luftströmungen haben eine horizontal verlaufende Achse. Auch verlaufen die Höhenwinde in eine anderere Richtung als die Bodenwinde.
Im Rahmen der Planetarischen Zirkulation strömt warme Luft aus den Tropen in Richtung der Pole. Aufgrund der Corioliskraft wird sie dabei in östlicher Richtung abgelenkt, so dass in der Höhe starke westliche Winde (Jetstream) vorherrschen. Die am Boden zurückströmende polare Kaltluft wird durch die Corioliskraft in westliche Richtung abgelenkt (polarer Ostwind).
Auf regionaler Skala bilden sich thermische Tiefdruckgebiete auch über warmen Wasserflächen, über denen feuchte warme Luft aufsteigt und sich dabei abkühlt. Es entstehen die mit heftigen Regenfällen einhergehenden tropischen Wirbelstürme, wobei man bei einer geringen Ausprägung auch von einem tropischen Tief spricht. Bei hoher Windgeschwindigkeit (ab Windstärke 12) können die Stürme schwere Verwüstungen anrichten. Je nach Kontinent spricht man dann von Hurrikanen oder Taifunen .
Tiefdruckwirbel
Ein Tiefdruckwirbel wird dadurch bedingt, dass die in den mittleren Breiten entgegengesetzte Winde nicht in laminarer Strömung aneinander abgleiten, sondern in turbulenter Strömung Wirbel bilden (siehe auch Rossby-Welle). Diese Wirbel haben ihrer Natur gemäß eine eher vertikale Wirbelachse, so dass die Winde am Boden und in der Höhe in nahezu die gleiche Richtung wehen. Ein für Europa typischer Tiefdruckwirbel ist das Islandtief.
Aufgrund der in den mittleren Breiten insgesamt vorherrschenden westlichen Winde bewegen sich diese Tiefdruckwirbel nach Osten. Daher bezeichnet man die Ostseite der Tiefs auch als ihre Vorderseite.
Aufbau
Wenn kalte und warme Luft aus je einem Hochdruckgebiet gemeinsam in ein Tiefdruckgebiet (meist einen Tiefdruckwirbel) einströmen, bilden sich Fronten.
An der Vorderseite des Tiefs steigt die warme Luft auf und kühlt sich dabei adiabatisch ab, es kommt zur Kondensation und es bilden sich Schichtwolken (Stratus, Nimbostratus), aus denen es anhaltend regnen kann. Weil die abgekühlte Luft sich zu der kalten Luft an der Vorderseite des Tiefs zuschlägt, wandert die Warmfront (im mit dem Tief rotierenden Bezugssystem) zunehmend in Richtung der Rückseite des Tiefs. Durch die insgesamt entgegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotation des Tiefdruckgebeiets entsteht der Eindruck, als ob die Warmfront sich langsam an der Vorderseite des Tiefs einrollt.
Hier schiebt sich kalte Luft unter die warme Luft, die sich dabei adiabatisch abkühlt. Dabei regnet es. Weil hier die abgekühlte Luft sich zur Kaltluft auf der Rückseite des Tiefs zuschlägt, wandert die Kaltfront (im mit dem Tief rotierenden Bezugssystem) zunehmend in Richtung der Vorderseite des Tiefs. Durch die insgesamt entgegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotation des Tiefdruckgebiets, entsteht der Eindruck, als ob die Kaltfront sich schnell an der Vorderseite des Tiefs einrollt. Die Kaltfront ist gekennzeichnet durch konvektive Bewölkung (Cumulus, Cumulonimbus). Es kommt zu Schauern und/oder Gewittern.
Zwischen der Kalt- und Warmfront befindet sich der sogenannte Warmsektor. Im Warmsektor liegt das Druckminimum des Tiefdruckgebietes. Gewöhnlich lösen sich Wolken in diesem Bereich auf und es fällt kein Niederschlag.
Wenn die Kaltfront die Warmfront eingeholt hat, löst sich der Warmsektor vom Boden ab. Die vormals herrschenden Temperatur- und Druckdifferenzen werden zunehmend ausgeglichen.
Wetterablauf beim Durchzug einer Zyklone
Mit ihrer Unbeständigkeit beeinflussen die Zyklonen weitgehend den Wetterablauf in Mitteleuropa. Schon lange vor dem Ankommen der Warmfront ist das Annähern einer Zyklone zu sehen. Zu dem zögernden Aufgleiten der leichteren Warmluft über eine schwerere vorausgegangene Kaltluft ist Advektionsbewölkung verbunden. Hakenförmig aufgebogene Schleierwolken (Cirren) sind die Vorläufer einer nahenden Warmfront. Sie dichten sich zunächst zu hohen, später mächtigen und tieferen Schichtwolken (Stratus) ab, aus denen zunehmend ergiebiger und lang dauernder Nieselregen, so genannter Landregen fällt, wenn die Kaltluft ortsfest bleibt. Das Aufhören der Aufgleitbewegung nach dem Durchzug der Warmfront führt erst einmal zum Aussetzen der Kondensation, und es kann zum Auflösen der Wolkendecke kommen. Warmluft aus südlicher Richtung fließt in den Warmsektor ein und steigt in große Höhen auf, wo es wieder zur Wolkenbildung und evtl. zu örtlichem schauerartigen Niederschlag kommen kann. Der Warmsektor führt zu den höchsten Temperaturen des Zyklonendurchganges.
Die folgende Kaltfront ist deutlich durch einen Temperaturrückgang um einige Grad zu spüren. Die durch die Kaltluft nach oben verdrängte Warmluft kühlt sich schnell ab. Es entstehen hoch reichende Konvektionswolken (Cumulus). Starke Schauerregen mit großen Tropfen und teilweise Hagelbildung sind die Folge. Mehrfach kommt es auch zu Gewittern. Nach dem Durchzug der Kaltfront hat man eine hervorragende Fernsicht aufgrund der klaren Luft. Das Rückseitenwetter nach einem Zyklonendurchgang hängt davon ab, ob weitere Zyklonen folgen. Oft hören die Niederschläge nach dem Durchzug der Kaltfront wieder auf.
Namensvergabe für Europa
Seit 1954 werden die Namen für Tief- und Hochdruckgebiete, die das Wetter in Europa beeinflussen, vom Meteorologischen Institut der Freien Universität Berlin vergeben. Ab 1998 erfolgt die Namensvergabe in jährlich wechselndem Turnus: In geraden Jahren erhalten die Tiefdruckgebiete weibliche und die Hochdruckgebiete männliche Vornamen, in ungeraden Jahren ist dies umgekehrt. Mit der Ende 2002 ins Leben gerufenen "Aktion Wetterpate" kann man eine Namenspatenschaft für Druckgebilde übernehmen. Der Pate kann dann den Namen bestimmen, auf den das Tief oder Hoch von der Universität getauft werden soll und erhält ausführliches Material wie Wetterkarten, Urkunden und die "Lebensgeschichte" des Druckgebildes. Das Geld kommt der studentischen Wetterbeobachtung am Institut zu Gute.