Aktuelle globale Windkarte – und noch vieles mehr

Ein unerlässliches Werkzeug für die Demonstration und die Erklärung von Wetterereignissen im Unterricht ist für mich die aktuelle globale Windkarte von «earth.nullschool.net». Die Visualisierung der globalen Wetterbedingungen werden alle drei Stunden aktualisiert, seien es die bodennahen Winde oder die Jetstreams in der oberen Troposphäre. Die modellhafte Darstellung der globalen Winde ist jedoch nur ein Aspekt. Es lassen sich unter anderem auch die Wolken-, Temperatur- oder Schadstoffverteilung auf der Erde anzeigen. In den Ozeanen können die Oberflächentemperaturen betrachtet werden, welche täglich aktualisiert werden. Im Folgenden werde ich nach der Beschreibung der Einstellungen auf ein paar Einsatzmöglichkeiten von «earth.nullschool.net» eingehen.

Einstellungen
Zum Öffnen des Einstellungsfensters klickt man links unten auf «earth». Durch erneutes Klicken auf «earth» wird das Einstellungsfenster wieder geschlossen. In der Abbildung unten wurden die Daten für die Luft (Mode: Air) mit den Winden (Overlay: Wind) auf einer Höhe (Height) von 250 Hektopascal ausgewählt. Der Luftdruck von 250 hPa herrscht in zirka 10-11 Kilometern Höhe, wo die Jetstreams wehen. Als Projektion wurde «O» (Orthographic) gewählt, d.h. man hat die ganze Erdkugel vor sich und kann diese mit dem Cursor in die gewünschte Position drehen. Mit dem Mausrad kann heranzoomen bzw. wegzoomen werden. Klickt man an einem Ort auf die Abbildung, dann werden die aktuellen Daten für diesen Ort angezeigt. In der Abbildung unten wären dies die Koordinaten des Ortes, die Windrichtung in Winkelgraden und die Windgeschwindigkeit in km/s. Mit der Zeiteinstellung (Control) kann man wenige Tage in die Zukunft blicken oder sogar mehrere Wochen in die Vergangenheit. Das Beste ist, man probiert selber verschiedene Einstellungen aus.


(Quelle: https://earth.nullschool.net)

Passatwinde, Corioliskraft und Monsun
Die Winde auf der Erde, welche sehr beständig wehen, sind die Passatwinde. Egal wann man im Unterricht «earth.nullschool.net» einsetzt, die Passatwinde können immer gezeigt werden. Beispielsweise der Nordost-Passat im Atlantik, den Kolumbus für seine Entdeckung eines neuen Erdteils benutzt hat oder der Südost-Passat im Indischen Ozean, welcher für das Regenwaldklima auf der Ostseite von Madagaskar mitverantwortlich ist. Sehr schön lässt sich auch der Monsun in Indien zeigen. Dazu sollte man jedoch zur passenden Jahreszeit eine Bildschirmaufnahme vom Winter- und vom Sommermonsun machen. Im Videoausschnitt unten ist der Sommermonsun in Indien dargestellt. Als zusätzliches Ereignis kann man an der ostchinesischen Küste einen tropischen Wirbelsturm (Taifun) beobachten.

(Quelle: https://earth.nullschool.net, Bildschirmaufnahme mit dem QuickTime Player)

In der Bildschirmaufnahme erkennt man auf der Südhalbkugel den Südost-Passat, welcher in Richtung Äquator weht. Sobald er sich auf der Nordhalbkugel befindet, wird er durch die Corioliskraft nach rechts abgelenkt und zum Südwest-Monsun (Sommermonsun), welcher dem indischen Subkontinent ausgiebige Niederschläge bringt. Die Rechtsablenkung auf der Nordhalbkugel führt dazu, dass die Winde im Gegenuhrzeigersinn in das mächtige Tiefdruckgebiet bei China hineinwehen.

Wetterlagen in Europa, Zyklone und Antizyklone
Bei der Behandlung der Wetterlagen in Europa oder von Wetterprognosen kann die aktuelle Bodenwindkarte von «earth.nullschool.net» sehr gut eingesetzt werden. In Verbindung mit einem Satellitenbild und/oder einer Isobarenkarte unterstützt die Bodenwindkarte das Verständnis für das Wettergeschehen. Zudem können Zyklone (z.B. Islandtief), Antizyklone (z.B. Azorenhoch) oder Regionalwinde (z.B. Mistral) besprochen werden.


(Quelle: https://earth.nullschool.net, Februar 2018)

Zur Darstellung der Druckgebiete lässt sich mit dem Overlay «TCW» (Total Cloud Water) die Wolkenbedeckung einblenden (siehe Abbildung oben). Die Winde werden trotzdem noch angezeigt. Eine Zyklone auf der Nordhalbkugel kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Winde im Gegenuhrzeigersinn ins Tiefdruckgebiet wehen. Durch die Vermischung kalter und warmer Luftmassen sowie durch das Aufsteigen der Luft bilden sich Wolken. Bei einer Antizyklone sinken die Luftmassen ab und allfällige Wolken lösen sich auf. Die Winde wehen dabei auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn um das Hochdruckgebiet herum. All diese Wetterereignisse lassen sich auf der aktuellen Bodenkarte zeigen. Aber nicht nur dies: wechselt man auf die Südhalbkugel (z.B. nach Neuseeland), kann das dortige Verhalten der Zyklone (Uhrzeigersinn) und Antizyklone (Gegenuhrzeigersinn) demonstriert werden.

Jetstream, Rossby-Wellen und antarktische Kälte
Ändert man in der Einstellung die Höhe (Height) von «Sfc» (Surface) auf 250 hPa, dann werden die aktuellen Jetstreams angezeigt. Klickt man an einer Stelle, wo die Windbewegungen sehr zahlreich sind auf das Bild (viele weisse Linien), dann bekommt man zum Teil sehr hohe Angaben zur Windgeschwindigkeit. Vor allem über Japan kann man diesbezüglich fündig werden. In der Abbildung unten zeigt sich ein sehr starker Jetstream über der Ostküste der USA und Kanadas, welcher bestimmt von den Linienpiloten für die Atlantiküberquerung genutzt wird. Der nördliche Jetstream (Polarfrontjetstream) verläuft jedoch nicht gradlinig von West nach Ost, sondern vollführt Wellenbewegungen (Rossby-Wellen). Eine ausserordentlich starke Welle sorgt dafür, dass warme Luftmassen bis nach Spitzbergen transportiert werden. Auf der Rückseite gelangen hingegen polare Luftmassen bis nach Osteuropa. Über Nordafrika ist der Subtropenjet erkennbar. Mit diesem Wind sind Bertrand Piccard und Brian Jones im März 1999 in einem Ballon um die Erde gefahren.


(Quelle: https://earth.nullschool.net, Februar 2018)

Dreht man die Ansicht der Erde so, dass die Antarktis im Zentrum liegt, wird man häufig einen relativ zusammenhängenden Jetstream beobachten können. Dieser umschliesst die kalten antarktischen Luftmassen und sorgt dafür, dass es kaum zu einem Nord-Süd-Austausch mit warmen Luftmassen kommt.

Meeresströmungen und Meerestemperaturen
Um die täglich aktualisierten Oberflächentemperaturen der Meere sowie die Meeresströmungen zu betrachtet, ändert man die Einstellungen wie folgt: Mode auf «Ocean», Animate auf «Currents» und Overlay auf «SST» (Sea Surface Temperature). Die Abbildung unten zeigt die Situation im Bereich des Atlantiks. Sehr eindrücklich sind die Tempetaturdifferenzen zwischen den tropischen und den polaren Regionen. Durch einen Klick in die Abbildung erhält man die entsprechenden Temperaturangaben (z.B. Karibik >27 °C, Labradorsee <2 °C). Dank der Animation der Meeresströmungen in Kombination mit der Meerestemperatur können die kalten und warmen Meersströmungen gut erkannt werden. Auf der Abbildung sieht man einerseits den warmen Golfstrom und andererseits den kalten Labradorstrom. Die Meerestemperaturen vor dem europäischen Kontinent sind mit Hilfe des Golfstroms bzw. des Nordatlantikstroms deutlich höher als vor der Ostküste Nordamerikas.


(Quelle: https://earth.nullschool.net)

Behandelt man im Unterricht die Entstehung von Küstenwüsten (z.B. Namib, Atacama), dann können die kalten Meeresströmungen (Benguelastrom, Humboldtstrom) vor der jeweiligen Küste gezeigt werden.

Industriegebiete, Schadstoffbelastung und Vulkanausbrüche
Um die Belastung der Atmosphäre mit Schwefeldioxid zu betrachten, stellt man den Mode auf «Chem» und das Overlay auf «SO2sm». Das Schwefeldioxid in der Atmosphäre stammt im Wesentlichen von der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, d.h. es wird durch den Menschen verursacht. Auf der Abbildung unten sind sehr gut die Industriegebiet in China zu erkennen, wo die bodennahe Luft eine hohe Schadstoffbelastung aufweist. Eine zweite Quelle für Schwefeldioxid hat eine natürliche Ursache und das sind Vulkanausbrüche. Mit etwas Glück findet man zum Beispiel in der Südsee einen aktiven Vulkan. Im Februar 2018 war es der Vulkan Yasur auf der Insel Tanna in Vanuatu. Auch der Kilauea auf Hawaii zeigte sich zu diesem Zeitpunkt sehr aktiv. In Verbindung mit Google Maps oder Google Earth lassen sich die Gebiet besser lokalisieren, da (leider) auf dem Erdmodell von «earth.nullschool.net» keine Ortsangaben abgerufen werden können.


(Quelle: https://earth.nullschool.net, Februar 2018)


(Quelle: Google Earth, 2018. Vulkan Yasur auf Tanna/Vanuatur)

Datenquellen
Wenn man wissen möchte, woher all die Daten für die Website «earth.nullschool.net» kommen, kann dies bei den Einstellungen nachlesen. Dazu klickt man zuerst auf «earth» und danach links unten auf «about». Unter anderem wird man hier erfahren, dass die auf der Website verwendeten GEOS-5-Daten (Goddard Earth Observing System) vom Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) des NASA Goddard Space Flight Center über das Online-Datenportal im NASA Center for Climate Simulation bereitgestellt wurden. Die Prognosen mit dem GEOS-System sind experimentell und werden ausschliesslich zu Forschungszwecken erstellt. Eine Verwendung dieser Prognosen für andere Zwecke als die Forschung wird nicht empfohlen. Ich finde jedoch, dass man sie trotzdem im Unterricht zur Illustration und für das bessere Verständnis von Prozessen in der Atmosphäre und in den Meeren benutzen kann.

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