Im Auge des Zyklons

Tiefdruckgebiete über tropischen Meeren können sich zu gewaltigen Hurrikanen aufschaukeln – ihre Wucht auf dem Festland ist verheerend. Mit der Klimaerwärmung scheinen sie noch heftiger zu werden.

Nach zwei relativ ruhigen Jahren richteten verschiedene Wirbelstürme 2008 wieder beträchtliche Schäden an. Die Monsterhurrikane Rita und Katrina sind in den USA noch nicht vergessen, da sorgen dieses Jahr bereits Gustav und Ike für neue Schlagzeilen. Besonders Hurrikan Ike, der über Haiti, Kuba und schliesslich in Texas über Galveston und Houston hinwegfegte, hinterliess eine Spur der Zerstörung. Ike führte in Texas zur grössten Rettungsaktion in der Geschichte des US-Bundesstaates.

Galveston wurde von einer Flutwelle überschwemmt, welche die Schiffe im Hafen an Land spülte und zahlreiche Häuser zerstörte. Die Inselstadt erlebte bereits am 8. September 1900 den katastrophalen Durchzug eines Hurrikans, der sie nahezu vollständig zerstörte und rund 8000 Menschenleben forderte. Der Wirbelsturm ist als Galveston-Hurrikan in die Geschichte eingegangen. Mit Windgeschwindigkeiten von mehr als 200 Kilometern pro Stunde und Böenspitzen bis zu 300 Kilometer pro Stunde erreichte er Kategorie 4
auf der 5-stufigen sogenannten Saffir-Simpson-Skala (siehe Grafik).

Gewaltige Zerstörungskraft

Rund 80 tropische Wirbelstürme entstehen jedes Jahr über den tropischen Meeren. Sie tragen je nach Region verschiedene Namen. Im Nordatlantik sowie
in der Karibik heissen sie Hurrikan; sie tragen ihren Namen nach Hunraken, dem Sturmgott der Maya. Im Nordwestpazifik nennt man die Wirbelstürme Taifun, im Indischen Ozean und im Südpazifik Zyklon. Zudem existieren verschiedene lokale Bezeichnungen.

Die Bedingungen für die Entstehung tropischer Wirbelstürme sind stark erwärmte und feuchte Luftmassen, die zur Bildung gewaltiger Gewitterwolken führen. Die Oberflächentemperatur des Meerwassers muss dabei mindestens 27 Grad Celsius betragen. Dies beschränkt die Entstehung der Stürme auf die tropischen Meere der Breitengrade zwischen etwa 30 Grad Nord und 25 Grad Süd und auf bestimmte Zeiträume. Die atlantische Hurrikansaison etwa beginnt jeweils offiziell am 1. Juni und endet am 30. November.

Die Auswirkungen eines tropischen Wirbelsturms reichen jedoch weit über die Entstehungsgebiete hinaus. Die gewaltige Energie, die sich über tausende von Quadratkilometern entladen kann, macht ihn zu einer ausserordentlichen meteorologischen Erscheinung mit besonderer Zerstörungskraft: Extrem starke
Winde von bis zu 300 Kilometern pro Stunde, Regenfälle von bis zu 2000 Litern pro Quadratmeter und Tag und mächtige Sturmfluten, die meist verheerende Schäden anrichten und Menschenleben fordern, wenn ein solcher Wirbelsturm auf das Festland aufläuft.

Vor allem die Sturmfluten stellen für die Küstengebiete eine grosse Gefahr dar, denn im Extremfall kann ein Hurrikan eine Flutwelle von zehn Meter Höhe vor sich herschieben. Die Lebensdauer eines tropischen Wirbelsturmes kann über dem Ozean mehr als eine Woche betragen, an Land wird er nach ein bis zwei Tagen stark geschwächt.

Ein sich aufschaukelndes System

Die schwülen Luftmassen über den stark erwärmten Meeren sind ideale Brutstätten für tropische Wirbelstürme. Die Tropensonne heizt die Luft grossräumig auf. Die wärmer und feuchter werdende Luft dehnt sich aus und verliert an Dichte. Dadurch entsteht ein Tiefdruckgebiet und es bilden sich Winde, die spiralförmig ins Zentrum des Tiefs strömen.

Das neu entstandene Tiefdruckgebiet saugt nun laufend warme und feuchte Luft aus der Umgebung an. Die angesaugten Luftmassen steigen auf, da sie leichter als die Umgebungsluft sind. Dabei kondensiert das in ihnen enthaltene Wasser zu Wolkentröpfchen. Dieser Vorgang setzt wiederum Wärme frei, was den Luftmassen noch zusätzlichen Auftrieb verschafft und die Wirkung des Tiefs verstärkt. Je stärker der Auftrieb der warmen Luftmassen, desto mehr Luft wird nachgesaugt. Je mehr Luft nachgesaugt wird, deren Wasserdampf kondensiert, desto mehr Wärme wird frei, was wiederum den Auftrieb beschleunigt – ein sich selbst aufschaukelndes System, das laufend an Wucht gewinnt. Durch das spiralförmige Einströmen der Winde ins Tiefdruckgebiet werden auch die Wolken in einer Spirale angeordnet. Auf Satellitenbildern ist eine solch gigantische Spirale aus Wolkenbändern gut sichtbar.

Das Sturmsystem selbst bewegt sich auf seinem Weg meistens etwa mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 Kilometern pro Stunde vorwärts und schaufelt dabei laufend weitere Mengen Wasserdampf in die Höhe, was immer mehr Energie freisetzt.

Die Winde, die am Boden spiralförmig gegen das Zentrum des Wirbelsturmes strömen, werden aufgrund des abnehmenden Durchmessers des umströmten Gebietes gegen innen hin immer schneller. Ihre Energie aber bleibt gleich gross. Physikalisch gesehen liegt dem das gleiche Phänomen zugrunde, wie bei einer Schlittschuhläuferin, die sich um ihre Achse dreht und dann die Arme an den Körper zieht: Die Geschwindigkeit ihrer Drehung erhöht sich.

Nahe am Zentrum befinden sich die aktivsten Gewittertürme. In ihnen steigen die warmen Luftmassen mit hoher Geschwindigkeit in die Höhe. Dies führt zur Kondensation von grossen Mengen Wasser und setzt enorme Wärmemengen und Windenergien frei. In der Höhe strömen diese Luftmassen schliesslich wieder auseinander. Durch das Auseinanderströmen wird der Kern des Systems gewissermassen leer gepumpt.

Versichert gegen Wirbelstürme
Der Hurrikan Katrina war eine der verheerendsten Naturkatastrophen in der Geschichte der Vereinigten Staaten. Rund 1800 Menschen kamen durch den Wirbelsturm ums Leben. Der Sachschaden belief sich auf 125 Milliarden Dollar. Katrina richtete vor allem im Grossraum New Orleans riesige Zerstörungen an, die zudem die soziale Struktur der Stadt veränderten. Da viele Sozialwohnungen beschädigt und danach nicht mehr renoviert, sondern abgerissen wurden, verloren besonders die ärmeren Leute ihren Wohnraum. Vor allem betroffen davon waren Afroamerikaner, Arbeitslose und ältere Menschen. Gerade die ärmeren Menschen haben in der Regel keine Hurrikanversicherung, um danach ihr Haus reparieren zu lassen und sind nach einer solchen Naturkatastrophe doppelt gestraft. Doch auch für Leute, die ihr Haus versichern wollen, wird es durch die Anhäufung von schweren Hurrikanen in den letzten Jahren schwieriger. So werden Häuser, die in gefährdeten Gebieten zu nahe am Strand gebaut werden, von den Versicherungsgesellschaften gar nicht mehr versichert, da das Schadensrisiko zu gross geworden ist. Rückversicherungsgesellschaften müssen bei Hurrikankatastrophen immer tiefer in die Tasche greifen. So dürften allein die beiden Hurrikane Gustav und Ike in diesem Jahr den Rückversicherer Swiss Re mit etwa 300 Millionen Dollar belasten. Die Schadensbelastung bei Katrina belief sich auf 1,2 Milliarden Dollar. Katastrophenereignisse mit milliardenschweren Versicherungsschäden werfen in zunehmenden Masse die Frage auf, ob die private Versicherungswirtschaft weiterhin in der Lage sein wird, gewaltige Naturkatastrophen aufzufangen und damit den Menschen die Möglichkeit zu geben, sich weiterhin gegen die Folgen solcher Ereignisse abzusichern.

Windstille im Zentrum

Damit im Zentrum ein Bodenluftdruck entsteht, der mit dem Gesamtsystem physikalisch in Harmonie ist, muss im Innern eine Absinkbewegung der Luftmassen stattfinden. Die sinkende Luft erwärmt sich und die Wolken lösen sich auf. Diese warme und wolkenfreie Zone wird als Auge des Hurrikans sichtbar. Dessen Durchmesser beträgt meistens 20 bis 60 Kilometer. In seinem Innern herrscht praktisch Windstille. Die grössten Windgeschwindigkeiten, die bis zu 300 Kilometer pro Stunde erreichen können, treten in den Wolkenmauern um das Auge herum auf, die dieses Gebilde lückenlos umschliessen. Diese Wolkenmauer reicht in eine Höhe von bis zu 16 Kilometern.

Manchmal sind in den Spiralarmen eines Hurrikans zusätzlich noch Gewitterzellen mit Tornados eingelagert, die zusätzliche Schäden anrichten können. Oft entstehen diese heftigen Landwirbelwinde erst nach einem Hurrikan, wenn die Gefahr schon vorbei zu sein scheint. 1988 etwa wurden durch den Hurrikan Gilbert in Texas 41 Tornados «ausgebrütet» und verursachten Schäden von 35 Millionen Dollar.

Hurrikane namens Laura und Marco

Um die jedes Jahr wiederkehrenden tropischen Wirbelstürme unterscheiden zu können, ordnet man sie alphabetisch und weist ihnen Namen zu. Die Buchstaben Q, U, X, Y und Z werden nicht verwendet. Früher benutzte man nur weibliche Vornamen, doch heute vergibt man aus Gründen der Gleichberechtigung abwechslungsweise Vornamen beiden Geschlechts. So lauten die 2008 im Atlantik aufgetretenen Hurrikane beispielsweise Arthur, Bertha, Cristobal, Dolly, Edouard, Fay, Gustav, Hanna, Ike, Josephine, Kyle, Laura, Marco, Nana, Omar, Paloma, Rene, Sally, Teddy, Vicky, Wilfred. 2009 beginnt man wieder vorn im Alphabet, wobei der erste Hurrikan Ana heissen wird. Nach sechs Jahren startet der Zyklus der Namensgebung mit den gleichen Namen von Neuem.

Wird ein Hurrikan infolge seiner Stärke und Schadenwirkung besonders berühmt, wie zum Beispiel Gilbert, Andrew oder Katrina, wird er gewissermassen pensioniert. Diese Namen werden durch andere gleichen Anfangsbuchstabens ersetzt und erscheinen nicht mehr auf der Liste.

Die Hurrikansaison 2005 produzierte so viele Sturmereignisse, dass das Alphabet
vorzeitig ausgeschöpft war. Bereits im Oktober mussten zwei Hurrikane daher mit den griechischen Buchstaben Alpha und Beta bezeichnet werden, bis Jahresende kamen noch Gamma, Delta, Epsilon und Zeta dazu. So etwas hatte es bis dahin noch nie gegeben.

Heftigere Wirbelstürme wegen Klimaerwärmung

Ebenfalls ein Novum war die Entstehung eines tropischen Wirbelsturmes in Europa. Zum ersten Mal seit Beginn der Wetteraufzeichnungen vor mehr als 100 Jahren entstand Anfang Oktober 2005 vor den Toren Europas ein Hurrikan. 200 Kilometer nordwestlich der Insel Madeira bildete sich der Wirbelsturm Vince.

Die extremen Aktivitäten der Hurrikansaison 2005 lassen darauf schliessen, dass die Meere immer wärmer werden. Messungen bestätigen tatsächlich, dass die Temperatur der Meeresoberflächen im Zuge der Klimaerwärmung seit 1900 um 0,4 Grad Celsius gestiegen ist. Damit haben sich auch die Meeresgebiete mit einer Oberflächentemperatur von über 27 Grad vergrössert, über denen tropische Wirbelstürme entstehen können.

In den letzten zehn Jahren wurden mehr Hurrikane über dem Atlantik und in der Karibik registriert als in den 1970er- und 80er-Jahren. Besonders bedenklich ist zudem, dass sich die Zahl der schweren tropischen Wirbelstürme der Kategorie 4 und 5 in den letzten 35 Jahren weltweit fast verdoppelt hat.

Viele Wissenschaftler gehen davon aus, dass die andauernde Erderwärmung zu noch gefährlicheren Wirbelstürmen führen wird. Dabei könnte bereits der Anstieg der Meerestemperatur um ein Grad Celsius in den Tropen die Zahl der stärksten Stürme um fast ein Drittel ansteigen lassen. Die Experten erwarten zwar nicht unbedingt mehr Stürme, jedoch eine deutliche Zunahme der Windgeschwindigkeiten bei den stärksten Hurrikanen, Zyklonen und Taifunen.

Autor
Andreas Walker, geboren 1960 in Luzern, studierte Geografie, Meteorologie und Fotografie und promovierte  über aussergewöhnliche Starkgewitter in unseren Breiten. Er arbeitet heute als freier Wissenschaftsjournalist, schreibt Sachbücher, führt an Schulen und Firmen Kurse über Wetterkunde durch und hält Fachvorträge. Er ist Inhaber einer eigenen Bildagentur.
www.meteobild.ch