Wind

Wind ist die Strömung von Gasen in großem Maßstab. Auf der Oberfläche der Erde besteht Wind der Massenbewegung der Luft. Winde werden üblicherweise nach ihrer räumlichen Skala , ihrer Geschwindigkeit , den Arten der Kräfte, die sie verursachen, den Regionen, in denen sie auftreten, und ihrer Wirkung klassifiziert . Die stärksten beobachteten Winde auf einem Planeten im Sonnensystem treten auf Neptun und Saturn auf . Winde haben verschiedene Aspekte: Geschwindigkeit ( Windgeschwindigkeit ); die Dichte des beteiligten Gases; Energieinhalt oder Windenergie. Der Wind ist auch ein wichtiges Transportmittel für Samen, Insekten und Vögel, die sich über Tausende von Kilometern mit Windströmungen fortbewegen können. In der Meteorologie werden Winde häufig nach ihrer Stärke und der Richtung, aus der der Wind weht, bezeichnet. Kurze Windstöße mit hoher Geschwindigkeit werden als Böen bezeichnet. Starke Winde von mittlerer Dauer (ca. eine Minute) werden als Böen bezeichnet . Langzeitwinde haben verschiedene Namen, die mit ihrer durchschnittlichen Stärke verbunden sind, wie z. B. Brise, Sturm , Sturm und Hurrikan . Wind tritt in einer Reihe von Maßstäben auf, von Gewitterströmen, die mehrere zehn Minuten dauern, über lokale Brisen, die durch Erwärmung von Landoberflächen erzeugt werden und einige Stunden dauern, bis hin zu globalen Winden, die sich aus der unterschiedlichen Absorption von Sonnenenergie zwischen den Klimazonen auf der Erde ergeben. Die beiden Hauptursachen für eine großräumige atmosphärische Zirkulation sind die unterschiedliche Erwärmung zwischen Äquator und Polen sowie die Rotation des Planeten ( Coriolis-Effekt ). Innerhalb der Tropen, thermische Nieder können Zirkulationen über Gelände und Hochplateau fahren Monsunzirkulationen. In Küstengebieten kann der Meeresbrise- / Landbrisezyklus lokale Winde definieren. In Gebieten mit unterschiedlichem Gelände können Berg- und Talbrisen die lokalen Winde dominieren.

Kirschbaum, der sich mit dem Wind bewegt, der ungefähr 22 m / s weht

In der menschlichen Zivilisation wurde das Konzept des Windes in der Mythologie untersucht , die Ereignisse der Geschichte beeinflusst, das Transport- und Kriegsangebot erweitert und eine Energiequelle für mechanische Arbeit, Elektrizität und Erholung bereitgestellt . Wind treibt die Reisen von Segelschiffen über die Ozeane der Erde an. Heißluftballons nutzen den Wind für kurze Reisen, und der Motorflug nutzt ihn, um den Auftrieb zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Bereiche mit Windscherung, die durch verschiedene Wetterphänomene verursacht werden, können zu gefährlichen Situationen für Flugzeuge führen. Wenn der Wind stark wird, werden Bäume und von Menschen geschaffene Strukturen beschädigt oder zerstört.

Winde können Landformen durch eine Vielzahl von äolischen Prozessen wie der Bildung fruchtbarer Böden wie Löss und durch Erosion formen . Staub aus großen Wüsten kann durch die vorherrschenden Winde über große Entfernungen von seiner Quellregion bewegt werden . Winde, die durch raue Topographie beschleunigt werden und mit Staubausbrüchen verbunden sind, haben in verschiedenen Teilen der Welt regionale Namen erhalten, da sie erhebliche Auswirkungen auf diese Regionen haben. Wind beeinflusst auch die Ausbreitung von Waldbränden. Winde können Samen von verschiedenen Pflanzen zerstreuen und so das Überleben und die Verbreitung dieser Pflanzenarten sowie von fliegenden Insektenpopulationen ermöglichen. In Kombination mit kalten Temperaturen wirkt sich der Wind negativ auf das Vieh aus. Wind beeinflusst die Lebensmittelvorräte der Tiere sowie ihre Jagd- und Verteidigungsstrategien.

Im Weltraum ist Sonnenwind die Bewegung von Gasen oder geladenen Teilchen von der Sonne durch den Weltraum, während Planetenwind die Ausgasung von leichten chemischen Elementen aus der Atmosphäre eines Planeten in den Weltraum ist.

Oberflächenanalyse des Großen Schneesturms von 1888 . Gebiete mit größerer isobarer Packung weisen auf höhere Winde hin.

Der Wind wird durch atmosphärische Druckunterschiede verursacht, die hauptsächlich durch Temperaturunterschiede verursacht werden. Wenn ein Unterschied im atmosphärischen Druck besteht, bewegt sich Luft vom Bereich mit höherem zum Bereich mit niedrigerem Druck, was zu Winden mit verschiedenen Geschwindigkeiten führt. Auf einem rotierenden Planeten wird Luft auch durch den Coriolis-Effekt abgelenkt , außer genau am Äquator. Weltweit sind die beiden Hauptantriebsfaktoren für großräumige Windmuster (die atmosphärische Zirkulation ) die unterschiedliche Erwärmung zwischen Äquator und Polen (Unterschied in der Absorption von Sonnenenergie, die zu Auftriebskräften führt ) und die Rotation des Planeten . Außerhalb der Tropen und in der Luft aufgrund von Reibungseffekten der Oberfläche nähern sich die großflächigen Winde tendenziell dem geostrophischen Gleichgewicht . In der Nähe der Erdoberfläche bewirkt Reibung, dass der Wind langsamer ist als sonst. Oberflächenreibung führt auch dazu, dass Winde stärker in Niederdruckbereiche nach innen blasen. ^{[1] [2]}

Winde, die durch ein Gleichgewicht physikalischer Kräfte definiert sind, werden zur Zerlegung und Analyse von Windprofilen verwendet. Sie sind nützlich, um die atmosphärischen Bewegungsgleichungen zu vereinfachen und qualitative Argumente für die horizontale und vertikale Verteilung von Winden zu liefern. Die geostrophische Windkomponente ist das Ergebnis des Gleichgewichts zwischen Coriolis-Kraft und Druckgradientenkraft. Es fließt parallel zu Isobaren und nähert sich der Strömung über der atmosphärischen Grenzschicht in den mittleren Breiten an. ^[3] Der thermische Wind ist der Unterschied im geostrophischen Wind zwischen zwei Ebenen in der Atmosphäre. Es existiert nur in einer Atmosphäre mit horizontalen Temperaturgradienten . ^[4] Die alterostrophische Windkomponente ist der Unterschied zwischen tatsächlichem und geostrophischem Wind, der dafür verantwortlich ist, dass Luft im Laufe der Zeit Zyklone "auffüllt". ^[5] Der Gradientenwind ähnelt dem geostrophischen Wind, enthält jedoch auch die Zentrifugalkraft (oder die Zentripetalbeschleunigung ). ^[6]

Die Windrichtung wird normalerweise in der Richtung ausgedrückt, aus der sie stammt. Zum Beispiel kann ein nördlicher bläst Wind von Norden nach Süden. ^[7] Wetterfahnen schwenken, um die Windrichtung anzuzeigen. ^[8] An Flughäfen geben Windsäcke die Windrichtung an und können auch zur Schätzung der Windgeschwindigkeit anhand des Aufhängewinkels verwendet werden. ^{[9] Die} Windgeschwindigkeit wird mit Windmessgeräten gemessen , am häufigsten mit rotierenden Bechern oder Propellern. Wenn eine hohe Messfrequenz benötigt wird (wie in Forschungsanwendungen), kann Wind durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen oder durch die Wirkung der Belüftung auf den Widerstand eines erhitzten Drahtes gemessen werden . ^[10] Ein anderer Anemometertyp verwendet Pitotrohre , die die Druckdifferenz zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr, das dem Wind ausgesetzt ist, ausnutzen, um den dynamischen Druck zu bestimmen, der dann zur Berechnung der Windgeschwindigkeit verwendet wird. ^[11]

Anhaltende Windgeschwindigkeiten werden weltweit in einer Höhe von 10 Metern gemeldet und über einen Zeitraum von 10 Minuten gemittelt. Die Vereinigten Staaten melden Winde über einen 1-Minuten-Durchschnitt für tropische Wirbelstürme ^[12] und einen 2-Minuten-Durchschnitt für Wetterbeobachtungen. ^[13] Indien meldet normalerweise Winde über einen Durchschnitt von 3 Minuten. ^{[14] Es} ist wichtig, den Durchschnitt der Windproben zu kennen, da der Wert eines einminütigen anhaltenden Windes typischerweise 14% höher ist als der eines zehnminütigen anhaltenden Windes. ^[15] Ein kurzer Windstoß mit hoher Geschwindigkeit wird als Windböe bezeichnet . Eine technische Definition einer Windböe lautet: Die Maxima, die die niedrigste Windgeschwindigkeit, die während eines Zeitintervalls von zehn Minuten gemessen wird, um 10 Knoten (5 m / s) überschreiten. für Zeiträume von Sekunden. Ein Gewitter ist eine Erhöhung der Windgeschwindigkeit über eine bestimmte Schwelle, die eine Minute oder länger dauert.

Um Winde in der Luft zu bestimmen , bestimmen Rawinsondes die Windgeschwindigkeit durch GPS , Funknavigation oder Radarverfolgung der Sonde. ^[16] Alternativ kann die Bewegung der Mutterwetterballon Position kann aus dem Boden unter Verwendung von optisch verfolgt werden Theodoliten . ^[17] Die Fernerkundung Techniken für Wind umfassen SODAR , Doppler - Lidars und Radare , die die Maßnahme Dopplerverschiebung der elektromagnetischen Strahlung aus suspendierten gestreutes oder reflektiertes Aerosolen oder Molekülen , und Radiometern und Radare können verwendet werden , um die Oberflächenrauhigkeit des Ozeans zu messen von Raum oder Flugzeuge. Die Rauheit des Ozeans kann verwendet werden, um die Windgeschwindigkeit nahe der Meeresoberfläche über den Ozeanen abzuschätzen. Geostationäre Satellitenbilder können verwendet werden, um die Winde in der gesamten Atmosphäre basierend auf der Entfernung der Wolken von einem Bild zum nächsten abzuschätzen. Wind Engineering beschreibt die Untersuchung der Auswirkungen des Windes auf die Umwelt gebaut, einschließlich Gebäude, Brücken und andere vom Menschen geschaffenen Objekte.

Historisch gesehen bietet die Beaufort-Windkraftskala (erstellt von Beaufort ) eine empirische Beschreibung der Windgeschwindigkeit basierend auf den beobachteten Seebedingungen. Ursprünglich war es eine 13-stufige Skala (0-12), aber in den 1940er Jahren wurde die Skala auf 18 Stufen (0-17) erweitert. ^[18] Es gibt allgemeine Begriffe, die Winde mit unterschiedlichen Durchschnittsgeschwindigkeiten wie Brise, Sturm, Sturm oder Hurrikan unterscheiden. Innerhalb der Beaufort-Skala liegen Sturmwinde zwischen 28 Knoten (52 km / h) und 55 Knoten (102 km / h), wobei vorhergehende Adjektive wie mäßig, frisch, stark und ganz verwendet werden, um die Stärke des Windes innerhalb des Sturms zu differenzieren Kategorie. ^[19] Ein Sturm hat Winde von 56 Knoten (104 km / h) bis 63 Knoten (117 km / h). ^[20] Die Terminologie für tropische Wirbelstürme unterscheidet sich global von Region zu Region. Die meisten Ozeanbecken verwenden die durchschnittliche Windgeschwindigkeit, um die Kategorie des tropischen Zyklons zu bestimmen. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Klassifizierungen, die von regionalen spezialisierten Wetterzentren weltweit verwendet werden:

Verbesserte Fujita-Skala

Die Enhanced Fujita Scale (EF Scale) bewertet die Stärke von Tornados in den USA anhand des Schadens zur Schätzung der Windgeschwindigkeit. Unten ist die Skala.

Stationsmodell

Winddiagramm innerhalb eines Stationsmodells

Das Stationsmodell auf der Oberfläche aufgetragen Wetterkarten verwendet eine Wind barb sowohl Windrichtung und -geschwindigkeit zu zeigen. Der Windhaken zeigt die Geschwindigkeit mit "Flaggen" am Ende an.

• Jede Flaggenhälfte zeigt 5 Knoten (9,3 km / h) Wind.
• Jede volle Flagge zeigt 10 Knoten (19 km / h) Wind.
• Jeder Wimpel (ausgefülltes Dreieck) zeigt 50 Knoten (93 km / h) Wind. ^[24]

Winde werden als aus der Richtung wehend dargestellt, in die der Widerhaken zeigt. Daher wird ein Nordostwind mit einer Linie dargestellt, die sich vom Wolkenkreis nach Nordosten erstreckt, wobei Flaggen die Windgeschwindigkeit am nordöstlichen Ende dieser Linie anzeigen. ^[25] Sobald eine Karte eingezeichnet ist, kann eine Analyse der Isotachen (Linien gleicher Windgeschwindigkeit) durchgeführt werden. Isotachen sind besonders nützlich bei der Diagnose der Position des Strahlstroms in Konstantdruckdiagrammen der oberen Ebene und befinden sich normalerweise auf oder über dem 300-hPa-Niveau. ^[26]

Windenergie ist die kinetische Energie der bewegten Luft. Die kinetische Energie eines Luftpakets der Masse m mit der Geschwindigkeit v ist gegeben durch ½ mv ² . Um die Masse des Pakets zu finden, das durch einen Bereich A senkrecht zu seiner Geschwindigkeit läuft (dies könnte der Rotorbereich einer Turbine sein), multiplizieren wir sein Volumen nach Ablauf der Zeit t mit der Luftdichte ρ , was m = A v t ergibt ρ . Wir stellen also fest, dass die gesamte Windenergie ist:

${\ displaystyle E = {\ frac {1} {2}} \ rho Av ^ {3} t}$

Differenziert man in Bezug auf Zeit , um die Rate der Zunahme der Energie zu finden, so finden wir , dass die gesamte Windleistung ist:

${\ displaystyle P = dE / dt = {\ frac {1} {2}} \ rho Av ^ {3}}$

Die Windkraft ist somit proportional zur dritten Kraft der Windgeschwindigkeit.

Theoretische Leistung einer Windkraftanlage

Die gesamte Windkraft könnte nur erfasst werden, wenn die Windgeschwindigkeit auf Null reduziert wird. Bei einer realistischen Windkraftanlage ist dies nicht möglich, da die aufgenommene Luft auch die Turbine verlassen muss. Eine Beziehung zwischen der Eingangs- und Ausgangswindgeschwindigkeit muss berücksichtigt werden. Mit dem Konzept der Stromröhre ist die maximal erreichbare Entnahme von Windkraft durch eine Windkraftanlage16/.27≈ 59% der gesamten theoretischen Windkraft ^[27] (siehe: Betz'sches Gesetz ).

Praktische Windkraftanlagenleistung

Weitere Unzulänglichkeiten wie Reibung und Luftwiderstand des Rotorblatts , Getriebeverluste, Generator- und Wandlerverluste verringern die von einer Windkraftanlage gelieferte Leistung. Die Grundbeziehung, dass die Turbinenleistung (ungefähr) proportional zur dritten Geschwindigkeitsleistung ist, bleibt bestehen.

Die Westwinde und Passatwinde

Im Durchschnitt dominieren Ostwinde das Strömungsmuster über die Pole, Westwinde wehen über die mittleren Breiten der Erde, Polewards des subtropischen Kamms , während Ostwinde wieder die Tropen dominieren .

Direkt unter dem subtropischen Kamm befinden sich die Flauten oder Pferdebreiten, in denen die Winde schwächer sind. Viele der Wüsten der Erde liegen in der Nähe des durchschnittlichen Breitengrads des subtropischen Kamms, wo der Abstieg die relative Luftfeuchtigkeit der Luftmasse verringert . ^[28] Die stärksten Winde sind in den mittleren Breiten, wo kalte Polarluft auf warme Luft aus den Tropen trifft.

Tropen

Die Passatwinde (auch Trades genannt) sind das vorherrschende Muster der östlichen Oberflächenwinde, die in den Tropen in Richtung Erdäquator zu finden sind . ^[29] Die Passatwinde wehen überwiegend aus dem Nordosten der nördlichen Hemisphäre und aus dem Südosten der südlichen Hemisphäre. ^[30] Die Passatwinde dienen als Steuerstrom für tropische Wirbelstürme , die sich über den Weltmeeren bilden. ^[31] Passatwinde lenken afrikanischen Staub auch nach Westen über den Atlantik in die Karibik sowie in Teile des Südostens Nordamerikas. ^[32]

Ein Monsun ist ein saisonal vorherrschender Wind, der in tropischen Regionen mehrere Monate anhält. Der Begriff wurde erstmals in Englisch in Indien, Bangladesch , Pakistan und den Nachbarländern verwendet, um sich auf die großen saisonalen Winde zu beziehen, die aus dem Indischen Ozean und dem Arabischen Meer im Südwesten wehen und starke Niederschläge in die Region bringen. ^[33] Das Fortschreiten der Pole wird durch die Entwicklung eines Hitzetiefs auf den asiatischen, afrikanischen und nordamerikanischen Kontinenten von Mai bis Juli und über Australien im Dezember beschleunigt. ^{[34] [35] [36]}

Westerlies und ihre Auswirkungen

Die Wester oder die vorherrschenden Westwind sind die vorherrschenden Winde in den mittleren Breiten zwischen 35 und 65 Grad nördlicher Breite . Diese vorherrschenden Winde wehen von West nach Ost ^{[37] [38]} und steuern auf diese allgemeine Weise extratropische Wirbelstürme. Die Winde kommen überwiegend aus dem Südwesten der nördlichen Hemisphäre und aus dem Nordwesten der südlichen Hemisphäre. ^[30] Sie sind im Winter am stärksten, wenn der Druck über den Polen niedriger ist, und im Sommer am schwächsten, wenn der Druck über den Polen höher ist. ^[39]

Zusammen mit den Passatwinden ermöglichten die Westwinde eine Hin- und Rückfahrt für Segelschiffe, die den Atlantik und den Pazifik überquerten, da die Westwinde durch den Prozess des Westens zur Entwicklung starker Meeresströmungen auf den Westseiten der Ozeane in beiden Hemisphären führten Intensivierung . ^[40] Diese westlichen Meeresströmungen transportieren warmes, subtropisches Wasser in Richtung der Polarregionen . Die Westwinde können besonders stark sein, insbesondere auf der südlichen Hemisphäre, wo es in den mittleren Breiten weniger Land gibt, um das Strömungsmuster zu verstärken, was die Winde verlangsamt. Die stärksten Westwinde in den mittleren Breiten liegen in einem als Roaring Forties bekannten Band zwischen 40 und 50 Grad südlich des Äquators. ^[41] Die Westerlies spielen eine wichtige Rolle beim Transport des warmen, äquatorialen Wassers und der Winde an die Westküste der Kontinente, ^{[42] [43]} insbesondere auf der südlichen Hemisphäre aufgrund ihrer weiten ozeanischen Ausdehnung.

Polare Ostereier

Die polaren Ostwinde, auch als Polar Hadley-Zellen bekannt, sind trockene, kalte vorherrschende Winde, die von den Hochdruckgebieten der Polarhochs am Nord- und Südpol zu den Niederdruckgebieten innerhalb der Westerlies in hohen Breiten wehen . Im Gegensatz zu den Westerlies wehen diese vorherrschenden Winde von Ost nach West und sind oft schwach und unregelmäßig. ^[44] Aufgrund des geringen Sonnenwinkels sammelt sich kalte Luft an und sinkt am Pol ab, wodurch Oberflächenhochdruckbereiche entstehen, die einen äquatorwärts gerichteten Luftaustritt erzwingen. ^{[45] Dieser} Abfluss wird durch den Coriolis-Effekt nach Westen abgelenkt.

Lokale Winde auf der ganzen Welt. Diese Winde entstehen durch die Erwärmung von Land (aus Bergen oder flachem Gelände)

See- und Landbrise

A: Meeresbrise (tritt tagsüber auf), B: Landbrise (tritt nachts auf)

In Küstenregionen können Meeresbrisen und Landbrisen wichtige Faktoren für die vorherrschenden Winde eines Standorts sein. Das Meer wird von der Sonne langsamer erwärmt, da das Wasser im Vergleich zum Land eine höhere spezifische Wärme aufweist . ^[46] Wenn die Temperatur der Oberfläche des Landes steigt, erwärmt das Land die Luft darüber durch Wärmeleitung. Die warme Luft ist weniger dicht als die Umgebung und steigt daher auf. Dies führt zu einem Druckgradienten von etwa 2 Millibar vom Ozean zum Land. Die kühlere Luft über dem Meer, jetzt mit höherem Meeresspiegeldruck , strömt landeinwärts in den niedrigeren Druck und erzeugt eine kühlere Brise in Küstennähe. Wenn ruhige Winde ruhig sind, ist die Stärke der Meeresbrise direkt proportional zum Temperaturunterschied zwischen Landmasse und Meer. Wenn ein Offshore-Wind von 8 Knoten (15 km / h) vorhanden ist, ist es unwahrscheinlich, dass sich die Meeresbrise entwickelt.

Nachts kühlt sich das Land aufgrund unterschiedlicher spezifischer Wärmewerte schneller ab als das Meer . Diese Temperaturänderung führt dazu, dass sich die Meeresbrise tagsüber auflöst. Wenn die Onshore-Temperatur unter die Offshore-Temperatur abkühlt, ist der Druck über dem Wasser niedriger als der des Landes, wodurch eine Landbrise entsteht, solange ein Onshore-Wind nicht stark genug ist, um sich dem zu widersetzen. ^[47]

In der Nähe von Bergen

Bergwellenschema. Der Wind fließt in Richtung eines Berges und erzeugt eine erste Schwingung (A). Eine zweite Welle tritt weiter entfernt und höher auf. Die linsenförmigen Wolken bilden sich am Höhepunkt der Wellen (B).

Auf erhöhten Oberflächen übersteigt die Erwärmung des Bodens die Erwärmung der Umgebungsluft in derselben Höhe über dem Meeresspiegel , wodurch ein damit verbundenes thermisches Tief über dem Gelände entsteht und alle sonst vorhandenen thermischen Tiefs verstärkt werden ^{[48] [49]} und sich ändern die Windzirkulation der Region. In Gebieten mit rauer Topographie , die den Windfluss in der Umwelt erheblich unterbricht, ist die Windzirkulation zwischen Bergen und Tälern der wichtigste Faktor für die vorherrschenden Winde. Hügel und Täler verzerren den Luftstrom erheblich, indem sie die Reibung zwischen Atmosphäre und Landmasse erhöhen, indem sie als physikalische Blockade des Flusses wirken und den Wind parallel zu dem Bereich direkt vor der Topographie ablenken, der als Barrierestrahl bekannt ist . Dieser Barrierestrahl kann den schwachen Wind um 45% erhöhen. ^{[50] Die} Windrichtung ändert sich auch aufgrund der Kontur des Landes. ^[51]

Wenn es einen Pass in der Bergkette gibt, strömen Winde aufgrund des Bernoulli-Prinzips , das eine umgekehrte Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Druck beschreibt, mit beträchtlicher Geschwindigkeit durch den Pass . Der Luftstrom kann für einige Entfernungen gegen den Wind in die flachere Landschaft turbulent und unregelmäßig bleiben. Diese Bedingungen sind für auf- und absteigende Flugzeuge gefährlich . ^[51] Kühle Winde, die durch Berglücken beschleunigen, wurden regional benannt. In Mittelamerika sind Beispiele der Papagayo-Wind , der Panama- Wind und der Tehuano-Wind . In Europa sind ähnliche Winde als Bora , Tramontane und Mistral bekannt . Wenn diese Winde über offenes Wasser wehen, erhöhen sie die Vermischung der oberen Schichten des Ozeans, wodurch kühles, nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche gelangt, was zu einer Zunahme des Meereslebens führt. ^[52]

In Berggebieten wird die lokale Verzerrung des Luftstroms stark. Gezacktes Gelände erzeugt zusammen unvorhersehbare Strömungsmuster und Turbulenzen, wie z. B. Rotoren , die von linsenförmigen Wolken gekrönt werden können . Starke Aufwinde , Abwinde und Wirbel entstehen, wenn die Luft über Hügel und Täler strömt. Orographischer Niederschlag tritt auf der Luvseite der Berge auf und wird durch die aufsteigende Luftbewegung eines großen feuchten Luftstroms über den Bergrücken verursacht, der auch als Steigungsströmung bezeichnet wird und zu adiabatischer Abkühlung und Kondensation führt. In bergigen Teilen der Welt, die relativ konstanten Winden ausgesetzt sind (z. B. Passatwinde), herrscht auf der Luvseite eines Berges normalerweise ein feuchteres Klima als auf der Lee- oder Gegenwindseite. Feuchtigkeit wird durch orographisches Heben entfernt, wodurch trockenere Luft auf der absteigenden und im Allgemeinen wärmenden Leeseite verbleibt, wo ein Regenschatten beobachtet wird. ^[53] Winde, die über Berge in tiefere Lagen fließen, werden als Gefällewinde bezeichnet. Diese Winde sind warm und trocken. In Europa vor dem Wind der Alpen sind sie als Föhn bekannt . In Polen ist ein Beispiel das halny wiatr. In Argentinien ist der lokale Name für abfallende Winde Zonda . In Java ist der lokale Name für solche Winde Koembang. In Neuseeland sind sie als Nor'west-Bogen bekannt und werden von der Wolkenformation begleitet, nach der sie benannt sind, die im Laufe der Jahre Kunstwerke inspiriert hat. ^[54] In den Great Plains der Vereinigten Staaten sind diese Winde als Chinook bekannt . Downslope-Winde treten auch in den Ausläufern der Appalachen der Vereinigten Staaten auf ^[55] und können so stark sein wie andere Downslope-Winde ^[56] und im Vergleich zu anderen Föhnwinden ungewöhnlich , da sich die relative Luftfeuchtigkeit aufgrund der erhöhte Feuchtigkeit in der Quellluftmasse. ^[57] In Kalifornien werden Gefällewinde durch Gebirgspässe geleitet, was ihre Wirkung verstärkt. Beispiele hierfür sind die Winde Santa Ana und Sundowner . Windgeschwindigkeiten während des Downslope-Windeffekts können 160 Stundenkilometer überschreiten. ^[58]

Wie bereits beschrieben, sind die vorherrschenden und lokalen Winde nicht gleichmäßig über die Erde verteilt, was bedeutet, dass sich die Windgeschwindigkeiten auch je nach Region unterscheiden. Zusätzlich nimmt die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zu.

Windkraftdichte

Heutzutage wird ein Maßstab zur Bestimmung der besten Standorte für die Entwicklung der Windenergie als Windkraftdichte (WPD) bezeichnet. Es handelt sich um eine Berechnung, die sich auf die effektive Kraft des Windes an einem bestimmten Ort bezieht und häufig als Höhe über dem Boden über einen bestimmten Zeitraum ausgedrückt wird. Es berücksichtigt Windgeschwindigkeit und Windmasse. Farbcodierte Karten, die für ein bestimmtes Gebiet erstellt wurden, werden beispielsweise als "mittlere jährliche Leistungsdichte bei 50 Metern" beschrieben. Die Ergebnisse der obigen Berechnung sind in einem vom National Renewable Energy Lab entwickelten Index enthalten, der als "NREL CLASS" bezeichnet wird. Je größer die WPD-Berechnung ist, desto höher ist die Bewertung nach Klassen. ^[59] Ende 2008 betrug die weltweite Typenschildkapazität von Windkraftanlagen 120,8  Gigawatt . ^[60] Obwohl Wind 2009 nur etwa 1,5% des weltweiten Stromverbrauchs produzierte ^[60] , wächst er schnell und hat sich in den drei Jahren zwischen 2005 und 2008 verdoppelt. In mehreren Ländern wurde eine relativ hohe Durchdringung von über 25 erreicht % in Dänemark , Portugal und der Republik Irland im Jahr 2019. ^[61] Eine Studie zeigt, dass eine vollständig erneuerbare Energieversorgung mit 70% Wind zu den heutigen Strompreisen durch die Verbindung von Windparks mit einem HGÜ- Supergrid erreichbar ist. ^{[62] Die} Windkraft hat schnell zugenommen. Im Jahr 2011 wurde die Windenergie auch für die längste Fahrt in einem windbetriebenen Auto verwendet, das eine Strecke von 5.000 km von Perth nach Melbourne in Australien zurücklegte. ^[63]

Hodographisches Diagramm von Windvektoren in verschiedenen Höhen in der Troposphäre , das zur Diagnose der vertikalen Windscherung verwendet wird

Windscherung, manchmal auch als Windgradient bezeichnet , ist ein Unterschied in Windgeschwindigkeit und -richtung über eine relativ kurze Strecke in der Erdatmosphäre. ^[64] Windscherung kann in vertikale und horizontale Komponenten zerlegt werden, wobei horizontale Windscherung über Wetterfronten und in Küstennähe zu sehen ist ^[65] und vertikale Scherung typischerweise in der Nähe der Oberfläche ^[66], jedoch auch auf höheren Ebenen in der Atmosphäre in der Nähe von Jets der oberen Ebene und Frontalzonen in der Luft. ^[67]

Die Windscherung selbst ist ein mikroskaliges meteorologisches Phänomen, das über eine sehr geringe Entfernung auftritt, kann jedoch mit Wettermerkmalen im mesoskaligen oder synoptischen Maßstab wie Böenlinien und Kaltfronten in Verbindung gebracht werden . Es wird häufig in der Nähe von Mikrobursts und Downbursts beobachtet, die durch Gewitter verursacht werden , ^[68] Wetterfronten, Gebiete mit lokal höherem Wind, die als Low-Level-Jets bezeichnet werden, in der Nähe von Bergen, ^[69] Strahlungsinversionen, die aufgrund des klaren Himmels und des ruhigen Windes auftreten. Gebäude, ^[70] Windenergieanlagen , ^[71] und Segelboote . ^[72] Windscherung hat einen erheblichen Einfluss auf die Kontrolle von Flugzeugen während des Starts und der Landung ^[73] und war eine bedeutende Ursache für Flugzeugunfälle mit großen Todesfällen in den USA. ^[68]

Die Schallbewegung durch die Atmosphäre wird durch Windscherung beeinflusst, die die Wellenfront biegen kann und dazu führt, dass Geräusche dort zu hören sind, wo sie normalerweise nicht zu hören sind, oder umgekehrt. ^{[74] Eine} starke vertikale Windscherung in der Troposphäre hemmt auch die Entwicklung tropischer Wirbelstürme ^[75] , hilft jedoch dabei, einzelne Gewitter in längere Lebenszyklen zu organisieren, die dann zu Unwettern führen können . ^[76] Das thermische Windkonzept erklärt, wie Unterschiede in der Windgeschwindigkeit mit der Höhe von horizontalen Temperaturunterschieden abhängen, und erklärt die Existenz des Strahls . ^[77]

Geschichte

Als natürliche Kraft wurde der Wind in vielen Kulturen oft als ein oder mehrere Windgötter oder als Ausdruck des Übernatürlichen personifiziert . Vayu ist der hinduistische Gott des Windes. ^{[78] [79]} Die griechischen Windgötter sind Boreas , Notus , Eurus und Zephyrus . ^[79] Aeolus , in unterschiedlichen Interpretationen der Herrscher oder Bewahrer der vier Winde, wurde auch als Astraeus beschrieben , der Gott der Dämmerung, der die vier Winde mit Eos , der Göttin der Morgendämmerung , zeugte . Die alten Griechen beobachteten auch die jahreszeitlichen Veränderungen der Winde, wie der Turm der Winde in Athen zeigt . ^[79] Venti sind die römischen Götter der Winde. ^[80] Fūjin ist der japanische Windgott und einer der ältesten shintoistischen Götter. Der Legende nach war er bei der Erschaffung der Welt anwesend und ließ zuerst die Winde aus seiner Tasche, um die Welt von Nebel zu befreien. ^[81] In der nordischen Mythologie ist Njörðr der Gott des Windes. ^[79] Es gibt auch vier Dvärgar ( nordische Zwerge ) mit den Namen Norðri, Suðri, Austri und Vestri und wahrscheinlich die vier Hirsche von Yggdrasil , die die vier Winde verkörpern und parallel zu den vier griechischen Windgöttern verlaufen. ^[82] Stribog ist der Name des slawischen Gottes der Winde, des Himmels und der Luft. Er soll der Vorfahr (Großvater) der Winde der acht Richtungen sein. ^[79]

Kamikaze (神 風) ist ein japanisches Wort, das normalerweise als göttlicher Wind übersetzt wird und als Geschenk der Götter gilt. Es ist erstmals bekannt, dass der Begriff als Name eines Paares oder einer Reihe von Taifunen verwendet wurde, die Japan vor zwei mongolischen Flotten unter Kublai Khan gerettet haben sollen, die 1274 und erneut 1281 Japan angriffen. ^[83] Protestantischer Wind ist ein Name für den Sturm, die abgeschreckt spanische Armada von einer Invasion von England im Jahr 1588 , wo der Wind eine entscheidende Rolle gespielt, ^[84] oder die günstigen Winde , die aktivierten Wilhelm von Oranien England in 1688. einzuzudringen ^[85] Während Napoleon ‚s Egyptian Kampagne , die französischen Soldaten hatten es schwer mit dem Khamsin- Wind: Als der Sturm "als Blutvergießen am fernen Himmel" erschien, gingen die Osmanen in Deckung, während die Franzosen "nicht reagierten, bis es zu spät war, dann erstickt und ohnmächtig in den blendenden, erstickenden Staubwänden ". ^[86] Während der nordafrikanischen Kampagne des Zweiten Weltkriegs "wurden alliierte und deutsche Truppen mehrmals gezwungen, mitten in der Schlacht anzuhalten, weil Sandstürme durch Khamsin verursacht wurden ... Sandkörner, die vom Wind gewirbelt wurden, blendeten die Soldaten und schufen sie elektrische Störungen, die Kompasse unbrauchbar machten. " ^[87]

Transport

Es gibt viele verschiedene Formen von Segelschiffen, aber alle haben bestimmte grundlegende Dinge gemeinsam. Mit Ausnahme von Rotorschiffen mit Magnus-Effekt verfügt jedes Segelschiff über einen Rumpf , eine Takelage und mindestens einen Mast , um die Segel zu halten, die den Wind zum Antrieb des Schiffes verwenden. ^[88] Seereisen mit Segelschiffen können viele Monate dauern, ^[89] und eine häufige Gefahr wird durch Windmangel beruhigt ^[90] oder durch schwere Stürme oder Winde vom Kurs abgekommen , die keinen gewünschten Fortschritt ermöglichen Richtung. ^[91] Ein schwerer Sturm könnte zum Schiffbruch und zum Verlust aller Hände führen. ^[92] Segelschiffe können nur eine bestimmte Menge an Vorräten in ihrem Laderaum befördern , daher müssen sie lange Reisen sorgfältig planen , um angemessene Vorkehrungen einschließlich Süßwasser zu treffen. ^[93]

Für aerodynamische Flugzeuge , die in der Luft relativ betreiben, Affekt Winden GRUND, ^[94] und im Fall leichter als Luft - Fahrzeuge, Wind eine wesentliche oder einsame Rolle in ihrer Bewegung und spielen kann Erdbahn . ^[95] Die Geschwindigkeit des Oberflächenwinds ist im Allgemeinen der Hauptfaktor für die Flugrichtung eines Flughafens, und die Start- und Landebahnen des Flugplatzes sind so ausgerichtet, dass die gemeinsame Windrichtung (en) des lokalen Gebiets berücksichtigt wird. Während unter bestimmten Umständen ein Start mit Rückenwind erforderlich sein kann, ist ein Gegenwind im Allgemeinen wünschenswert. Ein Rückenwind erhöht die erforderliche Startstrecke und verringert das Steigungsgefälle. ^[96]

Energiequelle

Historisch gesehen nutzten die alten Singhalesen von Anuradhapura und in anderen Städten in Sri Lanka die Monsunwinde bereits 300 v . Chr ., Um Öfen anzutreiben . ^[97] Die Öfen wurden auf dem Weg der Monsunwinde gebaut, um die Windkraft zu nutzen und die Innentemperaturen auf 1.200 ° C (2.190 ° F) zu bringen. Eine rudimentäre Windmühle wurde im ersten Jahrhundert n. Chr. Zum Antrieb einer Orgel verwendet . ^[98] Die ersten praktischen Windmühlen wurden später ab dem 7. Jahrhundert n. Chr. In Sistan , Afghanistan , gebaut. Dies waren Windmühlen mit vertikaler Achse, die lange vertikale Antriebswellen mit rechteckigen Schaufeln hatten. ^[99] Diese Windmühlen bestanden aus sechs bis zwölf Segeln, die mit Schilfmatten oder Stoff bedeckt waren. Sie wurden zum Mahlen von Mais und zum Aufziehen von Wasser verwendet und in der Mahl- und Zuckerrohrindustrie eingesetzt. ^[100] Horizontalachs-Windmühlen wurden später in Nordwesteuropa ab den 1180er Jahren ausgiebig zum Mahlen von Mehl verwendet, und es gibt noch viele niederländische Windmühlen. Die Windkraft in großer Höhe steht im Mittelpunkt von über 30 Unternehmen weltweit, die Tethered-Technologie anstelle von bodennahen Drucktürmen einsetzen. ^[101] Öl wird gespart, indem Wind zum Antrieb von Frachtschiffen verwendet wird, indem die mechanische Energie genutzt wird, die mit sehr großen Drachen aus der kinetischen Energie des Windes umgewandelt wird. ^[102]

Erholung

Windfiguren spielen in verschiedenen populären Sportarten eine herausragende Rolle, darunter Freizeit- Drachenfliegen , Heißluftballonfahren , Drachenfliegen , Snowkiten , Drachenlandboarden , Drachensurfen , Paragliding , Segeln und Windsurfen . Beim Gleiten beeinflussen Windgradienten direkt über der Oberfläche die Start- und Landephase des Flugs eines Segelflugzeugs . Windgradienten können sich spürbar auf Bodenstarts auswirken , die auch als Windenstarts oder Drahtstarts bezeichnet werden. Wenn der Windgradient signifikant oder plötzlich oder beides ist und der Pilot die gleiche Fluglage beibehält, erhöht sich die angezeigte Fluggeschwindigkeit und überschreitet möglicherweise die maximale Geschwindigkeit des Bodenstartschlepps. Der Pilot muss die Fluggeschwindigkeit anpassen, um den Effekt des Gefälles zu bewältigen. ^[103] Bei der Landung ist Windscherung ebenfalls eine Gefahr, insbesondere bei starkem Wind. Wenn der Schirm bei der endgültigen Landung durch das Windgefälle abfällt, nimmt die Fluggeschwindigkeit ab, während die Sinkrate zunimmt, und es bleibt nicht genügend Zeit, um vor dem Bodenkontakt zu beschleunigen. Der Pilot muss den Windgradienten antizipieren und eine höhere Anfluggeschwindigkeit verwenden, um dies auszugleichen. ^[104]

In trockenen Klimazonen ist Wind die Hauptquelle für Erosion. ^[105] Die allgemeine Windzirkulation bewegt kleine Partikel wie Staub über weite Ozeane Tausende von Kilometern vor dem Wind ihres Ursprungspunkts, ^[106] was als Deflation bekannt ist. Westwinde in den mittleren Breiten des Planeten treiben die Bewegung der Meeresströmungen von West nach Ost über die Weltmeere. Wind spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Unterstützung von Pflanzen und anderen unbeweglichen Organismen bei der Verbreitung von Samen, Sporen, Pollen usw. Obwohl Wind nicht die primäre Form der Samenverteilung in Pflanzen ist, sorgt er für die Verbreitung eines großen Prozentsatzes der Biomasse von Landpflanzen .

Erosion

Erosion kann das Ergebnis von Materialbewegungen durch den Wind sein. Es gibt zwei Haupteffekte. Erstens bewirkt Wind, dass kleine Partikel angehoben und daher in eine andere Region bewegt werden. Dies nennt man Deflation. Zweitens können diese Schwebeteilchen auf feste Gegenstände treffen und durch Abrieb Erosion verursachen (ökologische Abfolge). Winderosion tritt im Allgemeinen in Gebieten mit wenig oder keiner Vegetation auf, häufig in Gebieten, in denen es nicht genügend Niederschläge gibt, um die Vegetation zu unterstützen. Ein Beispiel ist die Bildung von Sanddünen am Strand oder in der Wüste. ^[107] Löss ist ein homogenes, typischerweise nicht geschichtetes, poröses, bröckeliges , leicht kohärentes, oft kalkhaltiges, feinkörniges, schlammiges , hellgelbes oder poliertes, windgeblasenes (äolisches) Sediment . ^[108] Es handelt sich im Allgemeinen um eine weit verbreitete Deckenlagerstätte, die Gebiete mit einer Fläche von Hunderten von Quadratkilometern und mehreren zehn Metern bedeckt. Löss steht oft in steilen oder senkrechten Flächen. ^[109] Löss neigt dazu, sich zu sehr reichen Böden zu entwickeln. Unter geeigneten klimatischen Bedingungen gehören Lössgebiete zu den landwirtschaftlich produktivsten der Welt. ^[110] Lössvorkommen sind von Natur aus geologisch instabil und erodieren sehr leicht. Daher werden Windschutzmittel (wie große Bäume und Büsche) häufig von Landwirten gepflanzt, um die Winderosion von Löss zu verringern. ^[105]

Wüstenstaubwanderung

Im Hochsommer (Juli auf der Nordhalbkugel) dehnen sich die sich nach Westen bewegenden Passatwinde südlich des sich nach Norden bewegenden subtropischen Kamms von der Karibik nach Nordwesten in den Südosten Nordamerikas aus. Wenn sich Staub aus der Sahara , der sich innerhalb des Passatwindgürtels um die südliche Peripherie des Kamms bewegt, über Land bewegt, wird der Niederschlag unterdrückt und der Himmel wechselt von einem blauen zu einem weißen Erscheinungsbild, was zu einer Zunahme der roten Sonnenuntergänge führt. Sein Vorhandensein wirkt sich negativ auf die Luftqualität aus, indem es die Anzahl der Partikel in der Luft erhöht. ^[111] Über 50% des afrikanischen Staubes, der in die USA gelangt, betrifft Florida. ^[112] Seit 1970 haben sich die Staubausbrüche aufgrund von Dürreperioden in Afrika verschlechtert. Der Staubtransport in die Karibik und nach Florida ist von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich. ^[113] Staubereignisse wurden vor allem seit den 1970er Jahren mit einem Rückgang der Gesundheit von Korallenriffen in der Karibik und in Florida in Verbindung gebracht. ^[114] Ähnliche Staubwolken stammen aus der Wüste Gobi , die zusammen mit Schadstoffen große Entfernungen gegen den Wind oder nach Osten nach Nordamerika ausbreiteten. ^[106]

Es gibt lokale Namen für Winde, die mit Sand- und Staubstürmen verbunden sind. Die Calima trägt Staub bei Südostwinden auf die Kanarischen Inseln . ^[115] Der Harmattan transportiert im Winter Staub in den Golf von Guinea . ^[116] Der Sirocco bringt Staub aus Nordafrika nach Südeuropa, weil sich extratropische Wirbelstürme durch das Mittelmeer bewegen. ^[117] Frühlingssturmsysteme, die sich über das östliche Mittelmeer bewegen, verursachen Staub in Ägypten und auf der arabischen Halbinsel , die vor Ort als Khamsin bekannt sind . ^[118] Der Shamal wird durch Kaltfronten verursacht, die tagelang Staub in die Atmosphäre in den Staaten des Persischen Golfs heben . ^[119]

Wirkung auf Pflanzen

Die Windverteilung von Samen oder Anemochorie ist eines der primitiveren Mittel zur Verbreitung. Die Ausbreitung des Windes kann eine von zwei Hauptformen annehmen: Samen können im Wind schweben oder alternativ zu Boden flattern. ^[120] Zu den klassischen Beispielen für diese Ausbreitungsmechanismen gehören Löwenzahn ( Taraxacum spp., Asteraceae ), an deren Samen ein gefiederter Pappus befestigt ist und der über große Entfernungen verteilt werden kann, und Ahorn ( Acer (Gattung) spp., Sapindaceae ) Samen geflügelt haben und zu Boden flattern. Eine wichtige Einschränkung für die Verbreitung des Windes ist die Notwendigkeit einer reichlichen Samenproduktion, um die Wahrscheinlichkeit einer Samenlandung an einem für die Keimung geeigneten Ort zu maximieren . Es gibt auch starke evolutionäre Einschränkungen für diesen Ausbreitungsmechanismus. Beispielsweise neigten Arten in den Asteraceae auf Inseln dazu, im Vergleich zu denselben Arten auf dem Festland eine geringere Ausbreitungsfähigkeit (dh eine größere Samenmasse und ein kleinerer Pappus) zu haben. ^{[121] Die} Abhängigkeit von der Verbreitung des Windes ist bei vielen unkrautigen oder ruderalen Arten üblich. Zu den ungewöhnlichen Mechanismen der Windausbreitung gehören Tumbleweeds . Ein verwandter Prozess zur Anemochorie ist die Anemophilie , bei der Pollen durch Wind verteilt werden. Große Pflanzenfamilien werden auf diese Weise bestäubt, was bevorzugt wird, wenn Individuen der dominanten Pflanzenarten eng beieinander liegen. ^[122]

Wind begrenzt auch das Baumwachstum. An Küsten und isolierten Bergen ist die Baumgrenze oft viel niedriger als in entsprechenden Höhen im Landesinneren und in größeren, komplexeren Gebirgssystemen, da starke Winde das Baumwachstum verringern. Starke Winde scheuern dünne Böden durch Erosion ab ^[123] und beschädigen Gliedmaßen und Zweige. Wenn starker Wind Bäume umstößt oder entwurzelt, wird der Vorgang als Windwurf bezeichnet . Dies ist am wahrscheinlichsten an windzugewandten Hängen von Bergen der Fall, wobei schwere Fälle im Allgemeinen bei Baumbeständen auftreten , die 75 Jahre oder älter sind. ^[124] Pflanzensorten in der Nähe der Küste, wie die Sitka - Fichte und Seetrauben , ^[125] werden beschnitten zurück durch Wind und Salznebel in der Nähe der Küste. ^[126]

Wind kann auch Pflanzenschäden durch Sandabrieb verursachen . Starke Winde nehmen losen Sand und Mutterboden auf und schleudern ihn mit einer Geschwindigkeit von 40 km / h bis 64 km / h durch die Luft. Solch windgeblasener Sand verursacht weitreichende Schäden an Pflanzensämlingen, da er Pflanzenzellen aufbricht und sie anfällig für Verdunstung und Trockenheit macht. Mit einem mechanischen Sandstrahler in einem Labor untersuchten Wissenschaftler des Agrarforschungsdienstes die Auswirkungen des Abriebs von windgeblasenem Sand auf Baumwollsämlinge. Die Studie zeigte, dass die Sämlinge auf die durch den windgeblasenen Sandabrieb verursachten Schäden reagierten, indem sie die Energie vom Stamm- und Wurzelwachstum auf das Wachstum und die Reparatur der beschädigten Stämme verlagerten. ^[127] Nach einem Zeitraum von vier Wochen wurde das Wachstum des Sämlings in der gesamten Pflanze wieder gleichmäßig, wie es vor dem Abrieb des windgeblasenen Sandes der Fall war. ^[128]

Wirkung auf Tiere

Rinder und Schafe sind anfällig für Windkälte, die durch eine Kombination aus Wind und Kälte verursacht wird, wenn der Wind 40 Stundenkilometer überschreitet, wodurch ihre Haar- und Wollbezüge unwirksam werden. ^[129] Obwohl Pinguine sowohl eine Fettschicht als auch Federn verwenden , um sich vor Kälte in Wasser und Luft zu schützen, sind ihre Flossen und Füße weniger immun gegen Kälte. In den kältesten Klimaten wie Antarctica , Kaiser penguins verwendet huddling Verhalten Wind und Kälte zu überleben, die Mitglieder kontinuierlich auf der Außenseite der zusammengesetzten Gruppe abwechseln, die den Wärmeverlust um 50% reduziert. ^[130] Fliegende Insekten , eine Untergruppe von Arthropoden , werden von den vorherrschenden Winden mitgerissen, ^[131] während Vögel ihren eigenen Kurs verfolgen und die Windverhältnisse nutzen, um entweder zu fliegen oder zu gleiten. ^[132] Daher werden feine Linienmuster in Wetterradarbildern , die mit konvergierenden Winden verbunden sind, von Insektenrenditen dominiert. ^{[133] Die} Vogelwanderung, die in der Regel über Nacht in den untersten 2.100 m der Erdatmosphäre stattfindet , kontaminiert die vom Wetterradar, insbesondere dem WSR-88D , erfassten Windprofile , indem sie die Umgebungswindrenditen um 15 Knoten erhöht (28) km / h) bis 30 Knoten (56 km / h). ^[134]

Pikas verwenden eine Kieselwand, um trockene Pflanzen und Gräser für den Winter aufzubewahren und die Lebensmittel vor dem Wegblasen zu schützen. ^[135] Kakerlaken verwenden leichte Winde, die den Angriffen potenzieller Raubtiere wie Kröten vorausgehen , um ihre Begegnungen zu überleben. Ihre Cerci sind sehr windempfindlich und helfen ihnen, die Hälfte ihrer Angriffe zu überleben. ^[136] Elche haben einen ausgeprägten Geruchssinn, der potenzielle Raubtiere gegen den Wind in einer Entfernung von 800 m erkennen kann. ^[137] Ein Anstieg des Windes über 15 Stundenkilometer signalisiert glauzösen Möwen , ihre Nahrungssuche und Luftangriffe auf Dickschnabelmurres zu verstärken . ^[138]

Es ist bekannt, dass starke Winde je nach Größe ihrer Geschwindigkeit und Druckdifferenz Schäden verursachen. Der Winddruck ist auf der Luvseite einer Struktur positiv und auf der Leeseite negativ. Seltene Windböen können dazu führen, dass schlecht gestaltete Hängebrücken schwanken. Wenn Windböen eine ähnliche Frequenz wie das Schwanken der Brücke haben, kann die Brücke leichter zerstört werden, wie dies beispielsweise bei der Tacoma Narrows Bridge im Jahr 1940 der Fall war . ^[139] Windgeschwindigkeiten von nur 23 Knoten (43 km / h) ) kann zu Stromausfällen führen, weil Äste den Energiefluss durch Stromleitungen stören. ^[140] Obwohl es keine Baumart garantiert zu orkanartigen Winden stehen, sind solche mit flachen Wurzeln anfällig für entwurzeln und spröde Bäume wie Eukalyptus , Meer Hibiskus und Avocado sind anfälliger für Schäden. ^[141] Winde mit Hurrikanen verursachen erhebliche Schäden an Mobilheimen und beginnen, Häuser mit Fundamenten strukturell zu beschädigen. Es ist bekannt, dass Winde dieser Stärke aufgrund von Gefällen außerhalb des Geländes Fenster und Sandstrahlfarbe von Autos zerbrechen. ^[58] Sobald der Wind 135 Knoten (250 km / h) überschreitet, stürzen die Häuser vollständig ein und größere Gebäude werden erheblich beschädigt. Eine vollständige Zerstörung künstlicher Strukturen tritt auf, wenn der Wind 175 Knoten (324 km / h) erreicht. Die Saffir-Simpson-Skala und die Enhanced Fujita-Skala wurden entwickelt, um die Windgeschwindigkeit anhand der Schäden abzuschätzen, die durch starken Wind im Zusammenhang mit tropischen Wirbelstürmen und Tornados verursacht werden , und umgekehrt. ^{[142] [22]}

Australiens Barrow Island hält den Rekord für die stärkste Windböe und erreichte am 10. April 1996 während des tropischen Wirbelsturms Olivia 408 km / h und übertraf damit den bisherigen Rekord von 372 km / h auf dem Mount Washington (New Hampshire) ) am Nachmittag des 12. April 1934. ^[143]

Die Intensität von Waldbränden nimmt tagsüber zu. Beispielsweise sind die Verbrennungsraten von schwelenden Stämmen tagsüber aufgrund niedrigerer Luftfeuchtigkeit, erhöhter Temperaturen und erhöhter Windgeschwindigkeiten bis zu fünfmal höher. ^[144] Sonnenlicht erwärmt den Boden tagsüber und bewirkt, dass Luftströmungen bergauf und nachts bergab wandern, wenn sich das Land abkühlt. Waldbrände werden von diesen Winden angefacht und folgen oft den Luftströmungen über Hügel und durch Täler. ^[145] Waldbrandoperationen in den USA drehen sich um einen 24-Stunden- Feuertag , der um 10:00 Uhr beginnt, da die Intensität aufgrund der Tageswärme vorhersehbar zunimmt. ^[146]

Der Sonnenwind unterscheidet sich von einem Erdwind dadurch, dass sein Ursprung in der Sonne liegt und er aus geladenen Teilchen besteht, die der Sonnenatmosphäre entkommen sind. Ähnlich wie der Sonnenwind besteht der Planetenwind aus leichten Gasen, die aus der Planetenatmosphäre entweichen. Über lange Zeiträume kann der Planetenwind die Zusammensetzung der Planetenatmosphäre radikal verändern.

Der schnellste jemals aufgezeichnete Wind kommt von der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs IGR J17091-3624 . Seine Geschwindigkeit beträgt 32.000.000 km / h, was 3% der Lichtgeschwindigkeit entspricht . ^[147]

Planetenwind

Der hydrodynamische Wind im oberen Teil der Atmosphäre eines Planeten ermöglicht es leichten chemischen Elementen wie Wasserstoff , sich bis zur Exobase , der unteren Grenze der Exosphäre , zu bewegen , wo die Gase dann die Fluchtgeschwindigkeit erreichen und in den Weltraum gelangen können, ohne andere Gaspartikel zu beeinflussen . Diese Art von Gasverlust von einem Planeten in den Weltraum wird als Planetenwind bezeichnet. ^[148] Ein solcher Prozess im Laufe der geologischen Zeit führt dazu, dass sich wasserreiche Planeten wie die Erde zu Planeten wie der Venus entwickeln . ^[149] Zusätzlich könnten Planeten mit heißeren unteren Atmosphären die Verlustrate von Wasserstoff beschleunigen. ^[150]

Sonnenwind

Anstelle von Luft ist der Sonnenwind ein Strom geladener Teilchen - ein Plasma -, das mit einer Geschwindigkeit von 400 Kilometern pro Sekunde aus der oberen Sonnenatmosphäre ausgestoßen wird . Es besteht hauptsächlich aus Elektronen und Protonen mit Energien von ca. 1 keV . Der Partikelstrom variiert im Laufe der Zeit in Temperatur und Geschwindigkeit. Diese Partikel sind in der Lage die Sonnen entweichen Schwerkraft , teilweise wegen der hohen Temperatur der Korona , ^[151] , sondern auch wegen der hohen kinetischen Energie , dass Partikel durch einen Prozess erhalten , die nicht gut verstanden wird. Der Sonnenwind erzeugt die Heliosphäre , eine riesige Blase im interstellaren Medium, das das Sonnensystem umgibt. ^[152] Planeten benötigen große Magnetfelder, um die Ionisierung ihrer oberen Atmosphäre durch den Sonnenwind zu verringern. ^[150] Andere durch den Sonnenwind verursachten Phänomene gehören geomagnetische Stürme , die Stromnetze auf der Erde Knock - out kann, ^[153] die aurorae wie die Nordlichter , ^[154] und die Plasma Schwanz von Kometen , die immer von der Sonne weg zeigen. ^[155]

Starke Winde mit 300 Stundenkilometern an den Wolkendecken der Venus umkreisen den Planeten alle vier bis fünf Erdentage. ^[156] Wenn die Pole des Mars nach ihrem Winter dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, sublimiert das gefrorene CO ₂ und erzeugt signifikante Winde, die die Pole mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 Stundenkilometern abfegen, wodurch anschließend große Mengen Staub und Staub transportiert werden Wasserdampf über seiner Landschaft . ^[157] Andere Marswinde haben zu Reinigungsereignissen und Staubteufeln geführt . ^{[158] [159]} Auf Jupiter sind Windgeschwindigkeiten von 100 Metern pro Sekunde (220 mph) in zonalen Jetstreams üblich. ^[160] Die Winde des Saturn gehören zu den schnellsten des Sonnensystems. Cassini-Huygens- Daten zeigten Spitzenostwinde von 375 Metern pro Sekunde. ^[161] Auf Uranus erreichen die Windgeschwindigkeiten der nördlichen Hemisphäre bis zu 240 Meter pro Sekunde in der Nähe von 50 Grad nördlicher Breite. ^{[162] [163] [164]} Auf den Wolkendecken von Neptun reichen die vorherrschenden Winde in der Geschwindigkeit von 400 Metern pro Sekunde (890 mph) entlang des Äquators bis zu 250 Metern pro Sekunde (560 mph) an den Polen. ^[165] Bei 70 ° südlicher Breite auf Neptun bewegt sich ein Hochgeschwindigkeitsstrahl mit einer Geschwindigkeit von 300 Metern pro Sekunde. ^[166] Der schnellste Wind auf einem bekannten Planeten ist auf HD 80606 b, 190 Lichtjahre entfernt, wo er mit mehr als 5 km / s weht. ^[167]

• Wind (Meteorologie) in der Encyclopædia Britannica
• Aktuelle Karte der globalen Oberflächenwinde