30.08.2017
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Hurrikan Harvey

Wie entstehen tropische Wirbelstürme?

Hurrikan Harvey hat im US-Bundesstaat Texas enorme Schäden angerichtet. Tropische Wirbelstürme wie er gehören zu den gewaltigsten Wetterphänomenen unserer Erde. Liegen dicht besiedelte Küstengebiete auf dem Weg dieser rotierenden Stürme, ist die Katastrophe vorprogrammiert. Wie aber entstehen die gigantischen Wirbel - und müssen wir künftig häufiger mit Hurrikans wie Harvey, Katrina & Co rechnen?

Wirbelsturm "Harvey" aus dem Orbit gesehen.
"Harvey" aus dem Orbit gesehen. Diese Aufnahme macht der US-Astronaut Jack Fischer am Sonntag von der ISS aus, nachdem der Hurrikan zum Tropensturm herabgestuft worden war.

Hurrikan Harvey hat im US-Bundesstaat Texas schwere Verwüstungen angerichtet und Überschwemmungen verursacht. In einigen Städten ist die Infrastruktur in Folge des Wirbelsturms nahezu komplett zusammengebrochen. In der texanischen Millionenstadt Houston mussten tausende Menschen von Dächern oder aus Häusern gerettet werden, 80.000 Menschen waren zeitweise ohne Strom, Flughäfen und Schulen wurden geschlossen.

Es war eine Katastrophe mit Ankündigung. Vergangene Woche hatten die US-Wetterbehörden bereits gewarnt: Hurrikan Harvey, der sich aus einer sogenannten tropischen Welle heraus im Osten der Kleinen Antillen in der Karibik entwickelt hatte, könnte verheerende Sturmfluten und sintflutartige Regenfälle mit sich bringen. Und so kam es dann auch: Als Harvey am späten Freitagabend in der Stadt Rockport am Golf von Mexiko auf das Festland prallte, tat er das als stärkster Hurrikan in den USA seit zwölf Jahren.

In Drehung versetzt

Dass Hurrikan Harvey seinen Ursprung im tropischen Atlantik hatte, ist kein Zufall. Denn Wirbelstürme wie er bilden sich dort, wo die Oberflächentemperatur des Meeres die Schwelle von etwa 27 Grad Celsius überschreitet. Nur dann verdunstet genügend Wasser, um über dem Ozean große Mengen feuchtwarmer Luft wie in einem Schornstein nach oben steigen zu lassen. Dieser beim Verdunstungsprozess entstehende Wasserdampf gilt als Hauptenergiequelle und Motor der Wirbelbildung.

Die feuchtwarmen Luftmassen steigen bis in Höhen von 20 Kilometern auf und bilden dabei gewaltige Wolkentürme. Gleichzeitig sinkt über dem Meer der Luftdruck immer weiter ab. Dadurch werden weitere Luftmassen aus der Umgebung ins Innere des Sturmtiefs gesaugt. Die ablenkende Kraft der Erdrotation, die sogenannte Corioliskraft, bewirkt nun, dass das System zu rotieren beginnt. Fehlt diese Kraft, werden die Wolkenmassen nicht in Drehung versetzt. Das ist der Grund, warum in unmittelbarer Äquatornähe keine Wirbelstürme entstehen.

Downtown Houston by night
Houston, die nach New York, Los Angeles und Chicago viertgrößte Stadt der USA, ist das Zentrum einer Metropolregion mit 6,5 Millionen Einwohnern und damit mehr als vier Mal so groß wie das 2005 von "Katrina" verwüstete New Orleans.

Fataler Kreislauf

Hat sich der Sturm erst einmal in Gang gesetzt, ist er oft kaum mehr zu stoppen. Denn er kann sich mehr oder weniger selbst mit neuer Energie versorgen: Während die Unwetterwolken wachsen, wird erneut Wärme und somit Energie frei, die den Prozess weiter antreibt. Die Luftpakete steigen noch weiter nach oben, abgekühlte Luft strömt zur Seite weg und sinkt nach unten, nur um sich erneut zu erwärmen und nach oben zu steigen.

Auf diese Weise verstärkt sich der Sturm immer wieder selbst, solange die nachströmende Luft warm und feucht ist. Er kann sich bei diesem Prozess leicht bis auf einige hundert Kilometer weit ausdehnen und wird zu einem riesigen Wirbel, der sich um ein kreisförmiges Tiefdruckzentrum herumbewegt: das nahezu windstille Auge des Hurrikans.

Klassifizierung in fünf Stufen

Aus der dunklen Wolkenwand eines Hurrikans ergießen sich sintflutartige Regenfälle. In wenigen Stunden fallen dabei mitunter 500 bis 1.000 Millimeter Niederschlag. Auf seinem Weg kann der Wirbelsturm bis zu 3,6 Millionen Tonnen Luft bewegen und Windgeschwindigkeiten von bis zu 300 Kilometern pro Stunde erreichen - Harvey traf die amerikanische Küste mit bis zu 233 Stundenkilometern. Damit wurde er zunächst der zweithöchsten Wirbelsturm-Kategorie vier zugeordnet, bevor er sich am Samstagnachmittag zu einem tropischen Sturm abschwächte.

Von Hurrikans sprechen Meteorologen erst bei Windgeschwindigkeiten von über 118 Kilometern pro Stunde. Je nach Stärke werden sie einer von fünf Stufen zugeordnet. Ein Wirbelsturm der niedrigsten Kategorie hat Windgeschwindigkeiten von 118 bis 153 km/h. Das reicht etwa aus, um Schäden an nicht verankerten Wohnwagen anzurichten. Ein Hurrikan der Kategorie drei entwickelt bereits Geschwindigkeiten von 178 bis 209 km/h. Er hat genügend Kraft, um große Bäume umzureißen, Gebäude zu beschädigen und Küstengebiete Kilometer weit landeinwärts unter Wasser zu setzen.

Überschwemmungsgebiet in New Orleans, 4.9.2005
Der Wind war schlimm, aber der Regen war schlimmer: Halb New Orleans versank 2005 in den Fluten.

Faktor Klimawandel

Ein Beispiel für einen Hurrikan der höchsten Kategorie war Katrina. Dieser Wirbelsturm hinterließ im August 2005 besonders in den US-Bundesstaaten Florida, Louisiana, Mississippi, Alabama und Georgia Schäden von umgerechnet mehr als 125 Milliarden Euro. 1.800 Menschen starben, fünf Millionen waren tage- bis wochenlang ohne Strom, eine Million Menschen wurden obdachlos. Der Hurrikan gilt bis heute als eine der verheerendsten Naturkatastrophen in der Geschichte der USA.

Bisher galten solche Wirbelstürme eher als die Ausnahme: Im 20. Jahrhundert ereignete sich ein Sturm dieser Intensität nur alle 20 Jahre. Durch den Klimawandel könnten Wirbelstürme dieser Kategorie jedoch häufiger werden. Der Grund: Werden die tropischen Meere wärmer, entsteht mehr Wasserdampf und somit auch mehr potenzielle Energie für die daraus entstehenden Stürme.

In Zukunft mehr Katrinas?

Bereits in den vergangenen drei Jahrzehnten hat die Zahl solcher Superstürme zugenommen und Klimamodelle lassen für die Zukunft eine weitere Verstärkung dieses Trends erwarten. Steigen die globalen Temperaturen um zwei Grad an, könnte ein Katrina-Sturm jedes zweite Jahr auftreten. Gleichzeitig könnten sich auch die Begleiterscheinungen solcher Wirbelstürme verstärken. Denn wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit speichern, die dann in Form von extremen Niederschlägen abregnet.

Aus diesem Grund werden Wissenschaftler in Zukunft wohl noch mehr in Hurrikanprognosen investieren müssen als jetzt schon. Bereits heute stecken Länder wie die USA viel Zeit, Geld und Manpower in die Vorhersage der Wirbelstürme. Das US-National Hurricane Center in Miami überwacht beispielsweise die Wirbelstürme des tropischen Atlantiks, des Ostpazifiks und des Golfs von Mexiko mit Satelliten und Flugzeugen.

Eyewall des Hurrikans "Katrina" (2005)
Die "Hurricane Hunters" der US-Luftwaffe fliegen sogar ins Zentrum der riesigen Tiefdruckwirbel. Das sogenannte Auge ist von hochreichenden Quellwolken, dem "Augenwall" (eng.: Eyewall), umgeben.

Die Hurrikan-Beobachter

Um möglichst genaue Informationen zu erhalten, werden nach der Lokalisierung eines Wirbelsturms zusätzlich Spezialflugzeuge entsandt. Seit 1943 fliegen die "Hurricane Hunters" der US-Luftwaffe ins Zentrum der riesigen Tiefdruckwirbel, um Windgeschwindigkeiten und -richtungen, Lage und Größe des Auges sowie Luftdruck und thermische Verhältnisse innerhalb des Sturmes zu bestimmen.

In der Kommando-Zentrale am Boden werten Meteorologen die Daten aus. Eine Warnung an die Bevölkerung wird veröffentlicht, wenn eine 50-prozentige Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein Hurrikan in den folgenden 36 Stunden ihren Wohnort erreichen könnte. Nur eine rechtzeitige Ankündigung stellt sicher, dass die Menschen vor der drohenden Katastrophe fliehen können.

DAL, 30.08.2017