Was verursacht das Verschieben von Wind- und Druckbändern?

Alle Luftbewegungen haben ihre Wurzeln in Druckunterschieden in der Atmosphäre, den sogenannten Druckgradienten. Systematische Unterschiede in der Landtemperatur der Erde wirken sich auf den Luftdruck aus, und signifikante Druckmuster, die im Laufe der Zeit bestehen bleiben, werden als Druckgürtel oder Windgürtel bezeichnet. Windgürtel sind temperaturabhängig, daher können Temperaturänderungen die Gürtel bewegen und auch das Windmuster ändern.

Die Sonnenwärme ist am Äquator am stärksten, wo die Sonnenstrahlen intensiver sind. Dies bedeutet, dass die Land- und Meeresoberfläche in Äquatornähe tendenziell wärmer ist als anderswo. Andere Faktoren führen zu Unterschieden in der Oberflächentemperatur, wie zum Beispiel die Geographie des Landes, und Ozeane sind in der Regel kühler und temperaturstabiler als Land. Das Endergebnis ist, dass es neben kleineren, lokalen auch große systematische Ungleichgewichte der Oberflächentemperaturen auf der Erde gibt.

Oberflächentemperaturen beeinflussen die Temperatur der Luft darüber. Da heißere Luft weniger dicht ist, steigt sie tendenziell auf, während für kühle Luft das Gegenteil der Fall ist – sie ist dichter und neigt dazu, abzusinken. Aufsteigende warme Luft erzeugt Unterdruck und sinkende kühle Luft erzeugt hohen Druck. Der Druckunterschied zwischen zwei beliebigen Punkten in der Atmosphäre wird als Druckgradient bezeichnet. Da sich die Luft von Hochdruck zu Tiefdruck bewegt, erzeugen Druckgradienten Wind, indem sie schnelle Luftbewegungen von Hoch- zu Tiefdruck induzieren.

Einige Luftbewegungen sind das Ergebnis systematischer Druckgradienten, die aus Breitenänderungen der Erdoberflächentemperatur resultieren. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Hadley-Zelle, eine Bewegung warmer Luft aus den Tropen, die aufsteigt, zu den Polen strömt und dann bei etwa 30 Grad nördlich und südlich des Äquators abkühlt und sinkt. Diese Bewegung erzeugt Tiefdruckgürtel in den Tropen und Hochdruckgürtel in der gemäßigten Zone, wo die Luft absinkt.

Da sowohl kleine Winde als auch größere Druckgürtel durch Temperaturunterschiede angetrieben werden, können Temperaturänderungen an der Oberfläche sie verändern. Zum Beispiel umfassen ENSO-Ereignisse (Southern Oszillation) wie El Nino und La Nina unsaisonale Veränderungen der Meerestemperatur, die die Stärke von Windgürteln über den Globus. Wenn sich Niederdruck- oder Hochdruckzentren durch ein Gebiet bewegen, können sie den lokalen Windfluss verändern und sogar Stürme erzeugen. Tropische Wirbelstürme kommen aus Tiefdruckgebieten in den Tropen, und ihre starken Winde gehören zu den stärksten der Welt.