Staubteufel


Ein Staubteufel ist ein starker, wohlgeformter und relativ kurzlebiger Wirbelwind , der von klein (einen halben Meter breit und einige Meter hoch) bis groß (mehr als 10 Meter breit und mehr als 1000 Meter hoch) reicht. Die primäre vertikale Bewegung ist nach oben. Staubteufel sind normalerweise harmlos, können aber in seltenen Fällen groß genug werden, um eine Bedrohung für Menschen und Eigentum darzustellen. [1]

Ein Staubteufel in Krakau , Polen .

Sie sind insofern mit Tornados vergleichbar , als beide ein Wetterphänomen sind, an dem eine vertikal ausgerichtete rotierende Windsäule beteiligt ist. Die meisten Tornados mit einem größeren Mutterkreislauf verbunden sind, die Mesozyklone auf der Rückseite einer Superzelle Gewitter . Staubteufel bilden sich bei schönem Wetter unter sonnigen Bedingungen als wirbelnder Aufwind und kommen selten der Intensität eines Tornados nahe.

Ein Staubteufel in Ramadi , Irak .

Staubteufel bilden sich, wenn eine Tasche heißer Luft in der Nähe der Oberfläche schnell durch kühlere Luft darüber aufsteigt und einen Aufwind bildet. Wenn die Bedingungen genau richtig sind, kann sich der Aufwind drehen. Wenn die Luft schnell aufsteigt, wird die heiße Luftsäule vertikal gedehnt, wodurch die Masse näher an die Rotationsachse bewegt wird, was eine Verstärkung des Spinneffekts durch Erhaltung des Drehimpulses bewirkt . Die Sekundärströmung im Staubteufel bewirkt, dass andere heiße Luft horizontal nach innen zum Boden des sich neu bildenden Wirbels strömt . Wenn mehr heiße Luft in Richtung des sich entwickelnden Wirbels strömt, um die aufsteigende Luft zu ersetzen, wird der Spinneffekt weiter verstärkt und ist selbsttragend. Ein vollständig geformter Staubteufel ist ein trichterartiger Schornstein, durch den sich heiße Luft sowohl nach oben als auch im Kreis bewegt. Wenn die heiße Luft aufsteigt, kühlt sie ab, verliert ihren Auftrieb und hört schließlich auf aufzusteigen. Beim Aufsteigen verdrängt es Luft, die außerhalb des Wirbelkerns herabsteigt. Diese kühle Luftrückführung wirkt als Ausgleich gegen die sich drehende Heißluftaußenwand und hält das System stabil. [2]

Die Spinn Wirkung, zusammen mit Oberflächenreibung , wird in der Regel eine Vorwärtsbewegung erzeugen. Der Staubteufel kann sich länger halten, indem er sich über nahegelegene Quellen heißer Oberflächenluft bewegt. [ Zitat benötigt ]

Wenn verfügbare heiße Luft in der Nähe der Oberfläche in den Staubteufel geleitet wird, wird schließlich die umgebende kühlere Luft angesaugt. Sobald dies auftritt, ist der Effekt dramatisch und der Staubteufel löst sich in Sekunden auf. Normalerweise tritt dies auf, wenn sich der Staubteufel nicht schnell genug bewegt (Erschöpfung) oder ein Gelände betritt, in dem die Oberflächentemperaturen kühler sind. [3]

Bestimmte Bedingungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Staubteufeln.

  • Flaches, karges Gelände, Wüste oder Asphalt: Flache Bedingungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass der Heißluft- "Kraftstoff" nahezu konstant ist. Staubige oder sandige Bedingungen führen dazu, dass sich Partikel im Wirbel verfangen und der Staubteufel gut sichtbar wird, sind jedoch für die Bildung des Wirbels nicht erforderlich.
  • Klarer Himmel oder leicht bewölkte Bedingungen: Die Oberfläche muss erhebliche Mengen an Sonnenenergie absorbieren, um die Luft in der Nähe der Oberfläche zu erwärmen und ideale Bedingungen für Staubteufel zu schaffen.
  • Leichter oder kein Wind und kühle atmosphärische Temperatur: Der zugrunde liegende Faktor für die Nachhaltigkeit eines Staubteufels ist der extreme Temperaturunterschied zwischen oberflächennaher Luft und Atmosphäre. Windbedingungen destabilisieren den Spinneffekt eines Staubteufels.

Auf der Erde sind viele Staubteufel normalerweise klein und schwach, oft mit einem Durchmesser von weniger als 0,9 m (3 Fuß) und einem maximalen Wind von durchschnittlich 70 km / h (45 Meilen pro Stunde), und sie lösen sich oft weniger als eine Minute nach der Bildung auf. In seltenen Fällen kann ein Staubteufel sehr groß und intensiv werden und manchmal bei Windgeschwindigkeiten von mehr als 100 km / h einen Durchmesser von bis zu 90 m erreichen. Er kann bis zu 20 Minuten andauern, bevor er sich auflöst . [4]

Staubteufel verursachen normalerweise keine Verletzungen, aber seltene, schwere Staubteufel haben in der Vergangenheit Schäden und sogar Todesfälle verursacht. Ein solcher Staubteufel traf am 14. September 2000 das Messegelände von Coconino County in Flagstaff, Arizona , und beschädigte mehrere temporäre Zelte, Stände und Kabinen sowie einige permanente Messegelände erheblich. Es wurden mehrere Verletzungen gemeldet, es gab jedoch keine Todesfälle. Basierend auf dem Grad des zurückgelassenen Schadens wird geschätzt, dass der Staubteufel Winde von bis zu 120 km / h erzeugt hat, was einem EF-0- Tornado entspricht. [5] Am 19. Mai 2003 hob ein Staubteufel das Dach eines zweistöckigen Gebäudes im Libanon, Maine , ab und ließ es zusammenbrechen und einen Mann im Inneren töten. [6] [7] In East El Paso, Texas, wurden 2010 drei Kinder in einem aufblasbaren Sprunghaus von einem Staubteufel aufgenommen und über 3 m angehoben, wobei sie über einen Zaun fuhren und in einem Hinterhof drei Häuser landeten Weg. [8] In Commerce City, Colorado , schleuderte 2018 ein mächtiger Staubteufel zwei Porta-Töpfchen in die Luft. Bei dem Vorfall wurde niemand verletzt. [9] 2019 tötete ein großer Staubteufel im Landkreis Yucheng, Provinz Henan, China, zwei Kinder und verletzte 18 Kinder und zwei Erwachsene, als eine Hüpfburg in die Luft gehoben wurde. [10]

Staubteufel sind an rund 100 Flugzeugunfällen beteiligt. [11] Während viele Vorfälle einfache Probleme beim Rollen waren, hatten einige fatale Folgen. Staubteufel gelten auch als große Gefahr für Fallschirmspringer und Gleitschirmpiloten, da sie dazu führen können, dass ein Fallschirm oder ein Gleitschirm in Höhenlagen, die als zu niedrig zum Abschneiden angesehen werden , ohne oder mit geringer Warnung zusammenbricht und zur schweren Verletzung oder zum Tod von Fallschirmspringern beiträgt. [12] [13] [14]

Staubteufel, auch kleine (auf der Erde), können Funkstörungen und elektrische Felder von mehr als 10.000 Volt pro Meter erzeugen. [15] Ein Staubteufel nimmt kleine Schmutz- und Staubpartikel auf. Wenn die Teilchen herumwirbeln, werden sie durch Kontakt- oder Reibungsladung (Triboelektrifizierung) elektrisch aufgeladen. Die wirbelnden geladenen Teilchen erzeugen auch ein Magnetfeld, das zwischen 3 und 30 Mal pro Sekunde schwankt. [16]

Diese elektrischen Felder können die Wirbel beim Anheben von Material vom Boden in die Atmosphäre unterstützen. Feldversuche zeigen, dass ein Staubteufel 1 Gramm Staub pro Sekunde von jedem Quadratmeter (10 lb / s von jedem Morgen) Boden, über den er geht, heben kann. Ein großer Staubteufel mit einem Durchmesser von etwa 100 Metern an seiner Basis kann in 30 Minuten etwa 15 Tonnen (17 kurze Tonnen) Staub in die Luft heben. Riesige Staubstürme, die über die Wüsten der Welt ziehen, tragen jedes Jahr 8% des Mineralstaubs in der Atmosphäre während der wenigen auftretenden Stürme bei. Im Vergleich dazu heben die deutlich kleineren Staubteufel, die sich im Sommer über die Wüsten drehen, etwa dreimal so viel Staub auf, was sich insgesamt stärker auf den Staubgehalt der Atmosphäre auswirkt. In diesem Fall werden sie häufig als Sandpfeiler bezeichnet . [17]

Staubteufel kommen auch auf dem Mars vor (siehe Spuren von Staubteufeln ) und wurden erstmals in den 1970er Jahren von den Wikingerorbitern fotografiert . 1997 entdeckte der Mars Pathfinder Lander einen Staubteufel , der darüber hinwegfuhr. [18] [19] Im ersten Bild unten, das vom Mars Global Surveyor fotografiert wurde, wird der lange dunkle Streifen von einer sich bewegenden wirbelnden Säule der Marsatmosphäre gebildet. Der Staubteufel selbst (der schwarze Fleck) klettert die Kraterwand hinauf. Die Streifen rechts sind Sanddünen auf dem Kraterboden.

Marsstaubteufel können bis zu fünfzigmal so breit und zehnmal so hoch sein wie terrestrische Staubteufel, und große können eine Bedrohung für die zum Mars gesendete terrestrische Technologie darstellen. [20] Am 7. November 2016 wurden fünf solcher Staubteufel in Höhen von 0,5 bis 1,9 km in einer einzigen Beobachtung von der Mars Orbiter Mission auf der südlichen Marshalbkugel abgebildet . [21]

Missionsmitglieder, die den Spirit Rover auf dem Mars überwachten, berichteten am 12. März 2005, dass eine glückliche Begegnung mit einem Staubteufel die Sonnenkollektoren dieses Roboters gereinigt hatte. Das Leistungsniveau stieg dramatisch an und es wurde erwartet, dass die tägliche wissenschaftliche Arbeit erweitert wird. [22] Ein ähnliches Phänomen (Sonnenkollektoren, die auf mysteriöse Weise von angesammeltem Staub gereinigt wurden) war zuvor beim Opportunity-Rover beobachtet worden , und Staubteufel wurden ebenfalls als Ursache vermutet. [23] Es wird allgemein angenommen, dass die mit Staubteufeln verbundene elektrische Aktivität einen Blitz auf dem Mars erzeugt, dies wurde jedoch noch nicht endgültig festgestellt. [24]

Staubteufel verursachen dunkle Spuren auf der Marsoberfläche.
Schlangenstaubteufel des Mars ( MRO ).
Ein Staubteufel auf hügeligem Gelände im Amazonas-Viereck .
Staubteufel in Valles Marineris ( MRO ).
Staubteufel auf dem Mars, fotografiert vom Marsrover Spirit . Der Zähler in der unteren linken Ecke zeigt die Zeit in Sekunden an, nachdem das erste Foto in der Sequenz aufgenommen wurde. In den letzten Frames ist auf der Marsoberfläche eine Spur sichtbar. Drei weitere Staubteufel erscheinen ebenfalls im Hintergrund.
Staubteufel auf dem Mars - vom Curiosity Rover gesehen (9. August 2020)
"> Medien abspielen
Der Schlangenstaubteufel des Mars - Video (01:16).

In Australien ist ein Staubteufel auch als "Willy-Willy" bekannt. [25]

In Irland sind Dust Devils als "Shee-Gaoithe" oder "Fairy Wind" bekannt. [26] [27]

Schneewirbelwind , ähnlich einen Staubteufel, auf Mount Royal in Montreal gesehen, Quebec, Kanada.
Kohlenteufel in der Mongolei

Feuerwirbel oder -wirbel, manchmal auch Feuerteufel oder Feuertornados genannt, können bei intensiven Bränden in brennbaren Gebäudestrukturen oder häufiger bei Wald- oder Buschbränden beobachtet werden. Ein Feuerwirbel ist eine wirbelförmige Formation brennender Gase, die aus dem brennbaren Material freigesetzt werden. Die Entstehung des Wirbels ähnelt wahrscheinlich der eines Staubteufels. Im Gegensatz zum Staubteufel ist es unwahrscheinlich, dass die vom Feuergaswirbel erreichte Höhe aufgrund von Turbulenzen in den umgebenden Gasen, die die Bildung einer stabilen Grenzschicht zwischen den rotierenden / aufsteigenden Gasen verhindern, größer ist als die sichtbare Höhe der vertikalen Flammen relativ zu den umgebenden Gasen. [28]

Heiße Schlacken unter frisch abgelagerter Asche in kürzlich verbrannten Bereichen können manchmal zahlreiche Staubteufel erzeugen. Das geringere Gewicht und die dunklere Farbe der Asche können Staubteufel erzeugen, die mehrere hundert Meter in der Luft sichtbar sind.

Ascheteufel bilden sich ähnlich wie Staubteufel und werden häufig an instabilen Tagen in Brandnarbengebieten der jüngsten Brände gesehen.

Ein Ascheteufel. Das Feuer war in den Gebirgszügen Schell Creek und Antelope

Dampfteufel sind Phänomene, die häufig im Dampf von Kraftwerken beobachtet werden . [29]

Die gleichen Bedingungen können einen Schneewirbelwind erzeugen, obwohl die Differenzheizung in schneebedeckten Gebieten schwieriger ist.

Kohleteufel sind in der Kohlestadt Tsagaan Khad in der Provinz Süd-Gobi in der Mongolei weit verbreitet . Sie treten auf, wenn Staubteufel große Mengen an gelagerter Kohle aufnehmen. Ihre dunkle Farbe lässt sie wie Tornados aussehen.

  • Feuerwirbel
  • Gustnado
  • Landspout
  • Sekundärstrom
  • Dampfteufel
  • Sturm
  • Wasserspeier

  1. ^ Glossar der Meteorologie . Amerikanische Meteorologische Gesellschaft . 2000. ISBN 978-1-878220-34-9. Archiviert vom Original am 30.01.2009.
  2. ^ Ludlum, David M. (1997). National Audubon Society Field Guide für nordamerikanisches Wetter . Knopf. ISBN 978-0-679-40851-2.
  3. ^ http://www.death-valley.us/article559.html [ toter Link ]
  4. ^ "Staubteufel: Vergängliche Wirbelwinde können Probleme aufwirbeln" . Arizona Urlaubsplaner. Archiviert vom Original am 18.07.2012 . Abgerufen am 05.10.2007 .
  5. ^ "Schaden durch einen Staubteufel auf dem Messegelände von Coconino County" . Nationaler Wetterdienst - Flagstaff, AZ. 14. September 2000 . Abgerufen am 05.10.2007 .
  6. ^ NCDC: Ereignisdetails Archiviert am 29.01.2009 im Wayback Machine National Climatic Data Center '.' Abgerufen am 05.06.2008.
  7. ^ "Mann stirbt im Sturm" . Die New York Times . 21. Mai 2003 . Abgerufen am 1. Mai 2010 .
  8. ^ Dieser seltene Wettervorfall war Gegenstand einerStudieder US-Luftwaffen- Wetterstaffel: Clarence Giles, "Vorhersagen der Luftwaffen-Wetterstaffel, untersucht das Wetter, um die Sicherheit der Servicemitglieder zu gewährleisten", http://fortblissbugle.com/air-force-weather- Geschwader-Prognosen-Studien-Wetter-um-die-Servicemitglieder-sicher zu halten / Archiviert am 18.05.2015 in der Wayback-Maschine Fort Bliss Bugle , Unit News S.1A (12. Januar 2011)
  9. ^ Lane, Damon. "Colorado Dust Devil wirft Porta-Töpfchen" . Texas Storm Watch . Archiviert vom Original am 16. Juni 2018 . Abgerufen am 16. Juni 2018 .
  10. ^ Zwei Kinder, die getötet wurden, nachdem die Hüpfburg vom "Staubteufel" in Zentralchina , South China Morning Post , 1. April 2019, in die Luft geschleudert wurde
  11. ^ Lorenz, Ralph (2005). "Dust Devil Hazard for Aviation: Eine Überprüfung der US-Luftunfallberichte" (PDF) . Zeitschrift für Meteorologie . 28 (298): 178–184 . Abgerufen am 17. September 2012 .
  12. ^ "Staubteufel" . United States Parachute Association. 9. Juli 2012. Aus dem Original am 17.09.2017 archiviert . Abgerufen am 12.08.2014 .
  13. ^ "Fallschirmspringer Tony Rokov bei einem Unfall am Flughafen Goulburn getötet" . Sydney Morning Herald . 22. November 2015 . Abgerufen am 22. November 2015 .
  14. ^ "Gleitschirm landete 180 km entfernt, nachdem er vom Staubteufel von einer Klippe geworfen worden war" . Sydney Morning Herald . 3. Januar 2019 . Abgerufen am 3. Januar 2019 .
  15. ^ "Die Verfolgung von Staubteufeln aus Arizona hilft Wissenschaftlern, die elektrischen und atmosphärischen Auswirkungen von Staubstürmen auf den Mars zu verstehen" (Pressemitteilung). Universität von Kalifornien, Berkeley. 29. Mai 2002 . Abgerufen am 01.12.2006 .
  16. ^ Houser, Jeffrey G.; Farrell, William M.; Metzger, SM (2003). "ULF- und ELF-Magnetaktivität eines terrestrischen Staubteufels" . Geophysikalische Forschungsbriefe . 30 (1). doi : 10.1029 / 2001GL014144 . ISSN  1944-8007 .
  17. ^ Kok, JF; Renno, NO (2006). "Verbesserung der Emission von Mineralstaubaerosolen durch elektrische Kräfte" (PDF) . Geophysikalische Forschungsbriefe . 33 (28. August): L19S10. Bibcode : 2006GeoRL..3319S10K . doi : 10.1029 / 2006GL026284 .
  18. ^ Metzger, SM "Staubteufelwirbel am MPF-Landeplatz von Ares Vallis" (PDF) . Mars-Erkundungsprogramm . JPL . Abgerufen am 9. August 2010 .[ toter Link ]
  19. ^ "Marsstaubteufel gefangen" . Klimaforschung USA . Ruhr-Universität Bochum. 21. März 2000. Aus dem Original am 30.10.2006 archiviert . Abgerufen am 9. August 2010 .
  20. ^ Smith, Peter; Renno, Nilton (6. Juni 2001). "Untersuchung von Erdstaubteufeln für eine mögliche Marsmission" . UniSci News . Abgerufen am 1. Dezember 2006 .
  21. ^ Singh, Ramdayal; Arya, AS (29. Januar 2019). "Marsstaub-Teufel, beobachtet von der Mars-Farbkamera an Bord der Mars-Orbiter-Mission" (PDF) . Archiviert vom Original (PDF) am 19. Februar 2019 . Abgerufen am 19. Februar 2019 .
  22. ^ David, Leonard (12. März 2005). "Geist bekommt wieder einen Staubteufel" . Space.com . Abgerufen am 1. Dezember 2006 .
  23. ^ "Wusstest du schon?" . Mars Exploration Rovers . Cornell University . Abgerufen am 1. Dezember 2006 .
  24. ^ Harrison, RG; Barth, E.; Esposito, F.; Merrison, J.; Montmessin, F.; Aplin, KL; Borlina, C.; Berthelier, JJ; Déprez, G.; Farrell, WM; Houghton, IMP (01.11.2016). "Anwendungen der Elektrodynamik von elektrifiziertem Staub und Staubteufel auf die atmosphärische Elektrizität des Mars" . Weltraumwissenschaftliche Rezensionen . 203 (1): 299–345. doi : 10.1007 / s11214-016-0241-8 . ISSN  1572-9672 .
  25. ^ "Willy-Willy | Definition von Willy-Willy von Lexico" . Lexico Wörterbücher | Englisch . Abgerufen am 14.05.2020 .
  26. ^ "Feenwind" . Oxford Referenz . Abgerufen am 14.05.2020 .
  27. ^ "Hitzewelle löst in Irland 'Feenwind' aus" . MNN - Mutter Natur Netzwerk . Abgerufen am 14.05.2020 .
  28. ^ Wildfire-Modellierung, IR-Beobachtungen und -Analyse Archiviert am 27.03.2007 auf der Wayback-Maschine
  29. ^ Lyons, Walter A. (1997). Das Handy Weather Answer Book . Detroit, MI: Sichtbare Tintenpresse. ISBN 0-7876-1034-8.

  • Australische Staubteufelfotos
  • Tanzen mit dem Devils Video
  • Staubteufel von Spirit Rover auf dem Mars abgebildet
  • Matador Dust Devil Projekt
  • Seite mit vielen Filmen von Marsstaubteufeln, wie sie von Spirit gesehen werden, mit verbesserten Bildern und Bewertungen.
  • Die Bibliographie der äolischen Forschung