Sonntagsstory: Warmes Wasser, Wellen, Wirbelsturm

Sie sind die gewaltigsten Wetterphänomene der Welt, sie haben eine Energie, die 200 Mal der weltweiten Elektrizitätsproduktion entspricht und es werden mehr: Hurrikane.

Die Klimaforscher des Weltklima-Rates der UNO, des IPCC, haben die Häufigkeit von tropischen Wirbelstürmen untersucht. In Ihrem fünften Bericht zeichnen sie ein detailliertes Bild, wie sich die Häufigkeit von Wirbelstürmen verändert: Global nimmt die Anzahl Wirbelstürme leicht ab, allerdings nimmt die Zahl der starken Wirbelstürme der vierten und fünften Kategorie zu, so die Prognose bis 2100. Betrachtet man nur den Nordatlantik, wo tropische Wirbelstürme «Hurrikane» genannt werden, ist der Klimatrend nicht eindeutig, die Anzahl starker Hurrikane zeigt einen Trend, die Unsicherheit ist allerdings gross.

Eine lange Zeitreihe über Hurrikane zu erstellen, ist schwierig. Erst seit dem Satellitenzeitalter (1960) können Stürme flächendeckend erfasst werden. Vor 1960 kennt man vor allem die Wirbelstürme, die auf Land trafen, Stürme über dem Meer wurden nicht flächendeckend beobachtet. Analysiert man nur Hurrikane, die in den USA auf Land trafen, stellt man fest, dass in den 44 Jahren zwischen 1926 und 1969 14 Hurrikane «Landfall» machten, in den 46 Jahren ab 1970 nur deren 3. Die amerikanischen Forscher nennen diesen Sachverhalt Glück, denn die Zahl der starken Hurrikane im gesamten Gebiet des Atlantiks und der Karibik steigt.

Problem Meeresspiegel

Hurrikane sind Stürme, Schlagzeilen macht zunächst der Wind. Ein wichtiger Faktor bei Hurrikankatastrophen geht oft vergessen: Der Meeresspiegel. Wenn ein Wirbelsturm übers Meer fegt, schiebt er gewaltige Wassermassen vor sich hin, die an den Küsten eine Sturmflut bringen. In einigen Gebieten Floridas brachte der aktuelle Hurrikan «Matthew» 9 Meter hohe Wellen. Der IPCC weist für die Ostküste der USA einen Meersspiegel-Anstieg von 2 bis 8 Zentimeter pro 10 Jahre aus, verursacht durch die Eisschmelze in Grönland, in den Gebirgen und in der Antarktis. Das Problem: Mit einem höheren Meeresspiegel wird auch die Sturmflut eines Hurrikans mächtiger.

US-Karte

Bildlegende: Von «Matthew» betroffene Gebiete 1940 wären etwas über 100'000 Häuser von «Matthew» betroffen gewesen, heute sind es fast 4 Millionen. Stephen M. Strader, Villanova University, Department of Geography

Problem Besiedlung

Derart starke Hurrikane wie «Matthew»haben heute viel dramatischere Auswirkungen als noch vor 50 Jahren. Wäre Hurrikan «Matthew» 1940 entlang der US-Küste gezogen, wären 116‘655 Häuser von ihm in irgend einer Form betroffen gewesen. Nun aber, 2016 sind es fast 4 Millionen Häuser. Dies stellt nicht zuletzt auch logistische Probleme im Falle einer Evakuierung. Die USA schützen Ihre Bevölkerung im Gegensatz zur Schweiz nicht am Wohnort sondern evakuieren die Bewohner, wenn sich eine grossflächige Katastrophe ankündigt. Im aktuellen Fall wurden rund 1.5 Millionen Menschen evakuiert.

Problem warmes Meer

Für die Entstehung eines Wirbelsturms braucht es warmes Wasser, mindestens 26.5 Grad muss das Wasser haben. Je wärmer das Wasser, desto mehr Energie kann der Hurrikan aus dem Meer ziehen. Aufgrund des Klimawandels ist im System Erde mehr Energie gespeichert. Die zusätzliche Energie wird zum grössten Teil in den Weltmeeren gespeichert: 93%. Nur 7% der zusätzlichen Energie wird in der Atmosphäre gespeichert.

Wie viel Energie hat ein Hurrikan?

Apropos Energie: wie viel Energie hat so ein Hurrikan? Eine nicht ganz einfache Frage, denn messen kann man nicht direkt, bloss berechnen. Und da gibt es zwei Energie-Arten, die wir berücksichtigen müssen: Windenergie und die latente Energie, also die Energie, die frei wird, wenn der Wasserdampf im Hurrikan zu Wassertropfen kondensiert. Die Windenergie um das Zentrum des Hurrikans herum beträgt rund 1.3 x 1017 Joules pro Tag (Annahmen: Wind mit 40 m/s, in einem Gebiet mit Radius von 60 km/h). Das entspricht etwa der Hälfte der weltweiten Stromproduktion.

Der grösste Teil der Energie ist latente Energie. Wenn der Wasserdampf im Hurrikan zu Wassertropfen kondensiert, wird diese Energie freigesetzt. Man kann sich also den Niederschlag anschauen und so die Hurrikan-Energie berechnen. Ein Hurrikan produziert 1.5 cm Regen pro Tag in einem Bereich von 665 km (Annahme). Ergibt ein Volumen von 2.08 x 1016 cm3 Wasser pro Tag. Ein cm3 wiegt 1 Gramm. Wenn man die latente Energie für die Kondensation von Wasser einrechnet für dieses Volumen, ergibt dies 5.2x1019 Joules pro Tag oder 200 Mal die weltweite Stromproduktion.

Saffir Simpson skala

Die Stärke eines Hurrikans wir mit der «Saffir Simpson Skala» angegeben. Sie richtet sich nach der Windstärke und zwar nicht etwa nach den Böenspitzen wie bei unseren Stürmen sondern nach der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit über eine Minute.

Saffir Simpson Skala

Kategorie
Stärke
Wind über eine Minute gemittelt
Tropische Depression

weniger als 63 km/h
Tropischer Sturm

63 -118 km/h
Hurrikan Kategorie 1
schwach: Kaum Schaden an Gebäuden. Schäden an Sträuchern, Bäumen, z.T. Überflutungen.
119 - 153 km/h
Hurrikan Kategorie 2mässig: Schaden an Dächern, Türen, Fenstern, umgestürzte Bäume. Küstenstrassen werden 2 bis 4 Stunden vor Ankunft des Hurrikanzentrums überflutet.
154 - 177 km/h
Hurrikan Kategorie 3stark: Bausubstanzschäden an kleinen Wohnhäusern, weg gewehtes Laubwerk, grosse Bäume umgestürzt. Uferwege werden 3 bis 4 Stunden vor Ankunft des Hurrikanzentrums überflutet.
178 - 208 km/h
Hurrikan Kategorie 4sehr stark: Beträchtliche Schäden an Gebäuden, vollständige Zerstörung von Dächern, Bäume stürzen um, umfangreiche Evakuierung von Wohngebieten bis 6 km landeinwärts erforderlich.
209 - 251 km/h
Hurrikan Kategorie 5verwüstend: Vollständige Zerstörung der Dächer, teils vollständige Zerstörung von Gebäuden, Buschwerk, Bäume. Umfangreiche Evakuierung 8 bis 16 km von der Küste entfernt erforderlich.
mehr als 251 km/h

Die Tödlichsten, die Teuersten, die Stärksten

Hurrikane: Die tödlichsten

Hurrikan
Jahr
KategorieTote
1. Texas (Galvestone)
190048000
2. Florida (SE/Lake Okeechobee)192842500
3. Katrina200531200

Hurrikane: Die teuersten

Hurrikan
Jahr
KategorieSchadensumme in $
1. Katrina
20053108'000'000'000
2. Ike
2008229'520'000'000
3. Andrew
1992526'500'00'00

Hurrikane: Die intensivsten

Hurrikan
Jahr
Kategorie auf Land
Druck
1. Florida (Keys)
19355892 hPa
2. Camille
19695909 hPa
3. Katrina
20053920 hPa