Was verursacht die Druckunterschiede, die zu Wind führen?

Luft, die von Zonen mit hohem Druck zu Zonen mit niedrigem Druck strömt, verursacht Winde, genau wie Luft aus einem durchlöcherten Reifen oder Ballon sprudelt. Ungleichmäßige Erwärmung und Konvektion erzeugen die Druckunterschiede; die gleichen Tendenzen erzeugen Ströme in einem Topf mit Wasser, das auf einem Herd erhitzt wird. Der Unterschied besteht in diesem Fall darin, dass die Konvektionsströme die Winde erzeugen, finden in einem viel größeren Maßstab statt.

Warme Luft dehnt sich aus und wird weniger dicht, wodurch sie aufsteigt, während kalte Luft sich zusammenzieht und dichter wird, wodurch sie sinkt. In Regionen, in denen die Luft warm ist, steigt sie auf und kalte Luft strömt darunter ein, um ihren Platz einzunehmen. Wenn die warme Luft aufsteigt, kühlt sie ab und sinkt schließlich an einer anderen Stelle wieder auf den Boden. Die durch diese Tendenzen erzeugten Ströme werden Konvektionsströme genannt.

Die Erdoberfläche wird von der Sonne ungleichmäßig erwärmt. Die Rotationsachse der Erde ist in Bezug auf ihre Umlaufbahn geneigt; die der Sonne zugewandte Hemisphäre erlebt den Sommer, während die andere Hemisphäre den Winter erlebt. Äquatornahe Regionen erhalten im Jahresverlauf mehr Sonnenlicht als jede andere Region. Diese ungleichmäßige Erwärmung erzeugt gigantische Konvektionsströme, die die Wärme nach Norden und Süden vom Äquator weg transportieren; Diese Strömungen werden Hadley-Zellen genannt, und die von ihnen erzeugten Winde werden Passatwinde genannt.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Unterschied zwischen Meer und Land. Das Land erwärmt und kühlt schneller ab als das Meer. Im Alltag entstehen so sogenannte See-Land-Brise. Tagsüber erwärmt sich das Land schnell, sodass die Luft über dem Land aufsteigt, bevor sie ins Meer strömt, während kühle Luft über dem Meer sinkt, bevor sie wieder an Land fließt. Das Ergebnis ist eine kühle "Meeresbrise", die vom Ozean landeinwärts weht. In der Nacht hingegen ist das Meer wärmer als das Land, so dass sich das Muster umkehrt und die Brise nun wieder aufs Meer weht.

Auf längeren Zeitskalen führt der Unterschied zwischen Meer und Land zu großräumigen Windmustern wie Monsunen. Im Sommer ist das Meer kühler als das Land, und feuchte Luft strömt vom Meer an die Küste, was oft zu starken Regenfällen führt. Im Winter ist das Muster umgekehrt, genau wie bei der täglichen See-Land-Brise. Es gibt viele andere interessante lokale und regionale Windmuster, die sich entwickeln, aber alle haben eines gemeinsam: Sie werden durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne verursacht.