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Die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre
und Ursache irisierender Wolken




Die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre

Das Wetter in Mitteleuropa ist durch seine starke Veränderlichkeit gekennzeichnet.  Das liegt daran, daß sich in unseren Breiten der Kampf zwischen der warmen Südluft und der kalten Nordluft abspielt.  Wo beide zusammentreffen, ist die sogenannte Polarfront zu suchen.

Den Anlaß zur Bewegung der Luftmassen sollen ihre Temperaturgegensätze hervorrufen.  Bei lokalen Windsystemen kann man sich solches wohl vorstellen.  So entstehen die Land- und Seewinde, die Berg- und Talwinde.  Aber schon bei den größeren Zirkulationen vermag ein kritisch veranlagter Mensch den Gedankengängen der Meteorologen nicht mehr ohne Widerspruch zu folgen.  Auch die Monsune nämlich sollen ihren Ursprung aus dem Temperaturgegensatz der über dem Land und über dem Meer lagernden Luft nehmen.  Am bekanntesten ist ja der indische Monsun.  Die während seiner Dauer auftretenden Stürme und Wolkenbrüche können aber unmöglich einer so geringen Kraftquelle entspringen, wie sie der Temperaturgegensatz von Land und Meer darstellt.

Wohl kommt diese Ursache zu der zugleich wirkenden äußeren Kraft hinzu (die Monsunsysteme, bei denen eine solche zusätzliche äußere Kraft fehlt, sind auch viel weniger stark ausgebildet z. B. Ostküste Asiens, Westeuropa, Schwarzes Meer usw.).  Doch wird ihre Wirkung bei weitem überschätzt.  So ist es auch mit dem Anlaß zum Kampf der äquatorialen und der polaren Luft.  Man sieht nicht ein, wie der Temperaturgegensatz so riesige Windgeschwindigkeiten hervorrufen kann.

Die dafür geforderte außerirdische Kraft ist in einer täglich feststellbaren kleinen, aber äußerst regelmäßigen Wirkung seit langem bekannt.  Es ist die viel behandelte tägliche Barometerschwankung.
Sie wird hervorgerufen durch die von der Sonne ausgehende Feineisströmung.  Das Feineis ist positiv elektrisch geladen und wird daher von der negativ geladenen Erde zusammengerafft.  Diese Wirkung ist am Äquator natürlich am stärksten, genauer gesagt, um den Punkt herum, über dem die Sonne senkrecht steht.
Der Feineisstrom drückt die oberen leichten Luftmassen auseinander und schiebt sie vor sich her den Polargebieten zu.  Dort entsteht, daher eine Anhäufung von Luft, während in niedrigen Breiten eine Mulde entsteht, wie man sie im kleinen durch Anblasen einer Wasseroberfläche erzeugen kann.
Infolge des Wegräumens von Luftmassen in der Höhe werden die tieferen Luftmassen vom Druck entlastet, sie dehnen sich nach der Höhe aus.  Aber der ständig wehende Feineiswind erhält das Luftdefizit aufrecht: Die am Sonnenhochstandsort aufsteigende Luft wird nach dem Pol abgeschoben.
An der Erdoberfläche aber entsteht ein zum Äquator gerichtetes Druckgefälle und eine entsprechende Luftströmung: Der NE-Passat auf der Nordhalbkugel, der SE-Passat auf der Südhalbkugel.  Die Abweichung von der N- bzw. S-Richtung wird durch die Erdrotation hervorgerufen.
Das dynamisch, nicht thermisch bedingte (aber wohl thermisch unterstützte) Aufsteigen der Luftmassen am Sonnenhochstands-Breitenkreis geht so weit, wie der auf die oberen Luftschichten wirkende Bewegungsimpuls des Feineisstromes reicht.  Dort entsteht gleichsam ein Konvergenzpunkt im Strömungsfeld.  Die Konvergenzlinie (bzw. Fläche) ist die Grenze der unteren Troposphäre und der oberen Stratosphäre.  Unten herrschen die Einflüsse der Erdmasse vor, oben schreibt der Feineisstrom die Bewegung vor.  Unten herrscht turbulente, oben laminare Strömung.
Infolge der Erdrotation zerfällt die untere Zirkulation der Atmosphäre in verschiedene Kreise, man kann auch sagen Turbulenzglieder.  Da der Bewegungsimpuls (Feineiswind) in den niedrigen Breiten am stärksten, in hohen am schwächsten ist, sind dort die Turbulenzglieder auch am größten, hier am kleinsten: Die Stratosphärengrenze senkt sich vom Äquator zum Pol.  Sie ist am Äquator zirka 17, am Pol zirka 10 km hoch.

Zur Vervollständigung unseres Bildes von der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre müßten wir nun erst einmal den am Sonnenhochstandsort emporgestiegenen und in großer Höhe umgebogenen Luftstrom weiterverfolgen.  Dieser Antipassat wird durch die Rotationsbewegung der Erde auf der Nordhalbkugel nach SW, auf der Südhalbkugel nach NW und schließlich ganz nach W abgebogen.  Dabei wird die Luftgeschwindigkeit immer geringer, ein Stauen tritt ein: An der Erdoberfläche liegen die Hochdruckgürtel der sogenannten Roßbreiten (± 20-30 Grad).  Aus ihnen wird unten die Luft nach dem in der Höhe druckentlasteten Äquator gesaugt.  Im Hoch selber muß daher ein Absinken der Luft stattfinden.  Das aber wiederum hat heiteren Himmel zur Folge.  Somit wäre das erste Turbulenzglied geschlossen.


(Bildquelle: "Schlüssel zum Weltgeschehen", Heft 1, S. 22, Jahrg. 1930, R. Voigtländers Verlag-Leipzig)
Schema der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre, insbesondere auf der Nordhalbkugel der Erde, größtenteils nach V. Bjerknes.
Vom Standpunkt der Welteislehre kommt nur noch die eigenartig verformte Stratosphäre und der dies bedingende Feineisstrom aus der Sonne hinzu.
Strich-Pfeil steht für Kalte, Doppelstrich-Pfeil steht für warme Luftströmungen.  An der Grenze von warmer und kalter Luftströmung entstehen die Depressionen mit Regengebieten (letztere in der Zeichnung schraffiert).  Atmosphärenhöhe völlig unmaßstäblich, Troposphäre etwa 200fach überhöht.


Eine merkwürdige Eigenschaft besitzt es aber noch, die einer besonderen Erwähnung und Erklärung wert ist.
Unser Bild (oben), das übrigens größtenteils eine Kopie des durch V. Bjerknes, den norwegischen Meteorologen, von der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre gegeben ist, stellt diese eigentlich nur zur Zeit der Äquinoktien dar.  Die Sonne steht über dem Äquator senkrecht.  Da nun aber die Erdachse 66,5° gegen ihre Bahnebene geneigt ist, gelangen von Tag zu Tag andere Breitenkreise unter den Sonnenhöchststand.
Diesem folgt naturgemäß auch die vom Feineiswind erzeugte Tagesmulde der Atmosphäre und der Polarwallkamm um sie herum.  Man sollte nun meinen, daß auch die Gegenden der in der Passatzirkulation auf- bzw. absteigenden Luftströme sich dementsprechend verlagern.  Aber über- raschenderweise folgen die Roßbreitenmaxima nur in geringem Maße dem Sonnenhochstand!
Das liegt aber ganz einfach daran, daß das nördlichere Zirkulationsglied (siehe weiter unten) sich einer erheblichen Verlagerung entgegensetzt. 

Das nächstwichtige Glied der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre liegt in den beiden Polargebieten.  Da für die Nord- wie die Südhalbkugel nahe gleiche Verhältnisse vorliegen, wollen wir uns auf die Nordhemisphäre beschränken.  Hier sind die Vorgänge auch am besten erforscht.
Wie man auch in der Figur sieht (Bild oben), wird das an der Erdoberfläche dauernd angezapfte Polarhochdruckgebiet in der Stratosphäre stets von neuem aufgefüllt.  Ist nun einmal gelegentlich eines stärkeren Feineiszustromes die Bewegungsenergie der Stratosphäre sehr groß, so kann es auch vorkommen, daß die oberen Teile der Troposphäre, speziell des Antipassats mit bis ins Polargebiet genommen werden.  Das hat schon Bjerknes in seinem Schema gezeichnet.  Diesem wurde überhaupt nur die Stratosphäre mit ihrer durch den Feineisstrom bedingten Deformierung und der Feineisstrom selber hinzugefügt.
Eine einzige kleine Änderung wurde vorgenommen: Die Grenze der Troposphäre wurde auf der Nachtseite (links) tiefer gelegt als auf der Tagseite (rechts).  Denn dort ist die Durchmischung der Atmosphäre geringer, die Turbulenzglieder verkleinern sich.  Dies hat noch eine andere überraschende Folge:
Bei der auch im Bilde durch Sommer und Winter gekennzeichneten Änderung des Neigungswinkels der Erdachse zum Radiusvektor (Richtung zur Sonne) rutscht die Erde gleichsam unter ihrem atmosphärischen Zirkulationssystem hin und her.  Das hat die oben bereits erwähnte Verlagerung der Roßbreitenmaxima zur Folge.  Weit bedeutender ist aber, daß auch die Höhe der Stratosphäre sich mit der Jahreszeit ändert: Im Sommer liegt die Stratosphäre höher als im Winter!

Wo wir nun einmal so weit auf die Stratosphäre eingegangen sind, mag auch noch die Tatsache erwähnt werden, daß die Temperatur am Äquator in diesen Höhen niedriger als am Pol ist!  Da das weltraumkalte Feineis hauptsächlich in niedrigen Breiten einschießt, müssen diese naturgemäß auch am kältesten sein.
Zwischen Polarwirbel und Äquatorealwirbel ist als Bindeglied die Zirkulation der gemäßigten Breiten eingeschaltet.  Da sie die Brandungszone am Scheitelpunkt des Polarwallkammes ist, entstehen in ihr Wirbel: die Depressionen.  Da sie also bloße Glieder in der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre sind, können sie nicht durch direkte Einwirkung eines diskreten Feineisstrahles entstehen.  Schon der komplizierte Aufbau der Tiefdruckgebiete verbietet die Annahme, daß sie regelrechte Löcher in der irdischen Lufthülle wären.

Eine weitere Überlegung, den Feineisstrahl selber betreffend, läßt eine derartige Annahme ebensowenig zu: Der einem Sonnenfleck entströmende Koronastrahl zeigt schon in der Sonnenatmosphäre eine nicht unbedeutende Divergenz.  Wenn das Feineis bis zur Erde gelangt ist, hat es eine derartige Breite erreicht, daß es auch durch die Raffwirkung der Erde nicht zu einer solchen Schmalheit zusammengezogen werden kann, daß seine Stromröhre nur noch einen Durchmesser von 1000 oder 2000 km hat. 
Vielmehr kann durch vermehrte Anblasung der irdischen Lufthülle nur eine stärkere Durchmischung derselben erfolgen, bei der hauptsächlich die über den mittleren Breiten liegende Brandungszone in Aufruhr versetzt wird: Die Menschheit kann eine vermehrte Depressionstätigkeit feststellen.  Da gleichzeitig die Zufuhr von kalter Luft in der Höhe zum Polarbecken gesteigert wird, so ist es klar, daß dann auch bei dem entstehenden Überdruck dort und dem Unterdruck in der Depression Kaltluftmassen aus dem Polarbecken an der Erdoberfläche ausfließen müssen.  Wenn die Meteorologen also schon einen Zusammenhang zwischen Sonnenfleckendurchgängen und Kaltlufteinbrüchen festgestellt haben, so kann man das nur als selbstverständlich betrachten.
Daß die direkte Wirkung eines Feineisstrahles für die Entwicklung einer Depression nicht in Frage kommt, vermag man auch daraus zu ersehen, daß im Winter die Depressionstätigkeit stärker als im Sommer ist. Gleichwohl ist im Winter die Nordhalbkugel der Sonne doch abgewandter als im Sommer.  Dafür ist eben die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre ausschlaggebend, speziell in diesem Falle die verschiedene Lage des Polarwallkammes und der an seinem Scheitel entstehenden Brandungszone.
Nimmt man diese näher in Augenschein, so bemerkt man, daß sie im Winter in tiefere Breiten rückt, da sie ja hauptsächlich auf der Tagseite (rechts im Bilde) entwickelt ist.  Auf der Nachtseite dagegen reicht die Trennungslinie des Polarwirbels vom mittleren Zirkulationsglied bis zur Stratosphäre.  Auf der Tagseite wird sie in der Höhe meist durchbrochen.  Und sowie die hauptsächlich tagseitige Brandungszone nach Süden rückt, nehmen die Depressionen im Winter eine mehr südlich gelegene Zugstraße ein.
Durch die magnetischen Eigenschaften der Erdoberfläche wird die Feineisströmung in bestimmtem Sinne abgelenkt.  So kommt es, daß die Gebiete besonderer magnetischer Verhältnisse, Nordamerika und Nordostasien, bei dem innigen Zusammenhang von Feineisstrom und Depressionsbildung von letzterer bevorzugt werden.

Um den Überblick über die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre zum Ganzen zu runden, bleibt nur noch zu sagen übrig, daß es auch vorkommt, daß Luft aus dem Polarbecken direkt in die Passatzirkulation strömen kann, wie es in der Mitte des Bildes angedeutet ist.

Mit diesen kurzen Ausführungen ist nun auch eine Antwort auf die Frage gegeben, welche Ursachen die Verschiebungen der sogenannten Aktionszentren der Atmosphäre haben (die uns bekanntesten Aktionszentren der Atmosphäre sind das Azorenhoch und das Islandtief). 
Die Feineisanblasung schiebt die Luftmassen auf der Erdoberfläche hin und her.  Und wer am 15. September 1929 den Rundfunkvortrag des Leiters der Berliner Wetterdienststelle, Prof. Königs, angehört hat, wird nunmehr den wahren Grund einsehen, weswegen sich im Sommer der "südeuropäische Klimagürtel etwas nach Norden verschoben haben sollte", was die katastrophale Trockenheit zur Folge hatte.

Dr. Robert Hüttemann


(Aufsatzquelle: "Schlüssel zum Weltgeschehen", Heft 1, S. 20-24, Jahrg. 1930, R. Voigtländers Verlag-Leipzig)





Irisierende Wolken

Wenn hier auch eine ältere Zusammenstellung von Beobachtungen herangezogen wird, so kann man an ihnen doch einige Verhältnisse in der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre recht gut erläutern.

Über die besondere Eigenschaft der hier behandelten Wolken sagt ihr Name wohl schon genug.  Es sind zirrusähnliche Gebilde, die im direkten Sonnenlicht (auch Dämmerungslicht ist nach Jesse ausreichend) dem Perlmutt ähnlich schimmern.  Bei dem Vorgange des Irisierens kommen bisweilen mehrere Spektralfarben zur Sichtbarkeit, ohne daß dann denselben eine besondere Schärfe und Reinheit zugesprochen werden kann.  Die meisten Beobachter jener farbenprächtigen Erscheinung am Wolkenhimmel bezeichnen übereinstimmend als vorherrschende Farben, die oft allein vorhanden sind, grün und rot.

Die von H. Mohn beobachteten irisierenden Wolken hatten Höhen von 23, 37, 113, 130, 107, 124 bis 140 km (Met. Ztschr. 1903).  Sie waren also noch höher als die leuchtenden Nachtwolken (70-80 km) und bisweilen fast so hoch wie die Nordlichtbögen, die ihre untere Grenze in 150 km haben.

Die irisierenden Wolken brauchen aber nicht so hoch zu liegen, wie Mohn selber berichtigt.  Auch Verfasser dieses Aufsatzes beobachtete wiederholt solche verhältnismäßig tiefliegende irisierende Wolken, die zu Altostratus zu rechnen waren.  Da diese aus Wassertröpfchen und nicht aus Eiskriställchen wie die Zirren bestehen, wird damit die Ansicht Simpsons bestätigt, der die Irisation auch den Wasserwolken zuschreibt.
Mohn machte seine Beobachtungen von Christiania (Oslo) aus.  Die ersten wurden 1871 erhalten.  Diese Tatsache schließt die Vermutung eines Zusammenhanges mit dem erst 1883 erfolgten Krakatau-Ausbruch aus, wie man es bei den leuchtenden Nachtwolken hat.

Für die Einordnung der irisierenden Wolken in den Wettermechanismus ist die Tatsache wichtig, daß bei ihrer Beobachtung öfter eine Kälteperiode von milderem Wetter abgelöst wurde.  Dies wurde durch die Entwicklung von tiefen Luftdruckminima bewirkt, die stets nördlich, nie südlich von Christiania vorbeizogen.  Dabei gelangte dies natürlich immer in die von Süden in die Depression einströmende wärmere Luft.  Eine andere Station (Reikjawik auf Island vielleicht) hatte dann gerade das entgegengesetzte Wetter: Kaltlufteinbruch.

Wärme- oder Kälteperiode ist also nicht wichtig, vielmehr die Entwicklung eines tiefen Luftdruckminimums im Norden.  Nach Welteis-Anschauungen wird dies ja durch die infolge eines Sonnenfleckendurchgangs erhöhte Feineisanblasung der Erde hervorgerufen.  Bei dieser Gelegenheit können sich natürlich auch in hohen Atmosphärenschichten Ansammlungen von Feineis bilden, in die niemals ein "aufsteigender Luftstrom" gelangen kann.  Besonders günstig für solche Sedimentationen sind natürlich die Polgipfel des Polarwallkammes.  Den Zusammenhang mit diesem zeigt auch der Umstand, daß die irisierenden Wolken meist bei tiefstehender Sonne beobachtet wurden, da dann der Polarwallkamm noch im Blickfeld des Beobachters liegt.

Beweis für die außerirdische Herkunft der irisierenden Wolken (ebenso wie der leuchtenden Nachtwolken) ist der Umstand, daß die Erscheinung der Sonne im Azimut folgt, ferner auch die Tatsache, daß die Erscheinung am häufigsten in den Wintermonaten auftritt, was auch die Beobachtungen von G. H. Stone und Mc Connel bestätigen.  Denn im Winter geht Skandinavien am Tage unter dem Gipfel des Polarwallkammes hindurch.
(Vgl. hierzu den obigen Aufsatz "Die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre")

Dr. Robert Hüttemann


(Aufsatzquelle: "Schlüssel zum Weltgeschehen", Heft 2, S. 62-63, Jahrg. 1930, R. Voigtländers Verlag-Leipzig)