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Vertikalbewegung

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Vertikalbewegung

Die Sonne lacht, der Himmel ist blau, doch plötzlich ziehen Wolken auf. Eine Wolkenschicht bedeckt den Himmel und es sieht nach Regen aus. Wird es anfangen zu regnen oder verschwinden die Wolken so schnell, wie sie gekommen sind? Eine entscheidende Rolle in dieser Situation spielen Vertikalbewegungen. Sie beeinflussen Wolkenbildung, Niederschläge und Wolkenauflösung und sind somit ein wichtiges Phänomen unseres Alltags. Doch wie genau funktioniert das alles eigentlich?

Vertikalbewegung – Definition

"Vertikal" ist ein Synonym für senkrecht. Der Begriff Vertikalbewegung bedeutet also eine Veränderung der Position, die sich aufwärts oder abwärts richtet. Es handelt sich hierbei um einen relativ allgemeinen und umfassenden Begriff, denn alles, was sich nach oben oder unten bewegt, führt eine Vertikalbewegung aus.

Um eine genauere Definition für Vertikalbewegung zu finden, ist es wichtig zu spezifizieren, welchem Bereich das Interesse gilt.

Vertikalbewegung – Geographie

Durch seine universelle Bedeutung bezeichnet der Begriff Vertikalbewegung sogar innerhalb der Geographie mehrere verschiedene Phänomene, nämlich solche, die von Aufwärts- und Abwärtsbewegungen gekennzeichnet sind. In dieser Erklärung geht es um Vertikalbewegungen der Luft.

Vertikalbewegungen bezeichnen Positionsveränderungen von Luftpaketen, welche in senkrechter Richtung zur Erdoberfläche stattfinden.

In anderen Worten sind Vertikalbewegungen Luftströmungen, die sich nach oben oder unten richten. Diese sind ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens, da sie sich maßgeblich auf das Klima auswirken, indem sie beispielsweise zur Wolkenbildung beitragen und Niederschläge beeinflussen.

Wenn Du noch mehr zu diesen Themen erfahren möchtest, lies gerne unsere Erklärung zum Thema Klima!

In der Geographie gibt es neben den Vertikalbewegungen der Luft auch geologische Vertikalbewegungen. Diese beeinflussen den Boden, werden auch als Hebung bezeichnet und sind unter anderem für Gebirgsbildung verantwortlich. Außerdem gibt es auch soziale Vertikalbewegungen, welche sich auf soziale Mobilität zwischen sozioökonomischen Klassen beziehen.

Luftbewegung

Um die Rolle von Vertikalbewegungen zu verstehen und sie von anderen Luftbewegungen abgrenzen zu können, ist es wichtig, zunächst Luftbewegungen im Allgemeinen zu verstehen. Beeinflusst werden Luftbewegungen vor allem durch:

Im folgenden Abschnitt lernst Du, wie Luftbewegungen entstehen und was genau Vertikalbewegungen ausmacht.

Luft und Luftdruck

Die Erde ist von einer gasförmigen Hülle umgeben, die als Erdatmosphäre bezeichnet wird. Innerhalb dieser Hülle befindet sich ein Gasgemisch, welches Menschen, Tiere und Pflanzen zum Überleben brauchen. Dieses Gasgemisch wird Luft genannt und besteht überwiegend aus Stickstoff und Sauerstoff.

Luft ist das in der Erdatmosphäre strömende Gasgemisch aus Stickstoff und Sauerstoff, welches Tiere und Menschen zum Atmen brauchen.

Dieses Gasgemisch hat ein bestimmtes Gewicht, welches von der Erdanziehungskraft angezogen wird. Durch die Schwerkraft drückt das Gewicht der Luft auf die Erde. Der Druck, den sie dabei ausübt, wird als Luftdruck bezeichnet. Es handelt sich also um einen Schweredruck. Je weiter unten man sich befindet, umso mehr Luft liegt darüber und drückt auf die Erde. Befindet man sich weiter oben, liegt weniger Luft darüber, wodurch auch das Gewicht der darüber liegenden Luft geringer ist. Deshalb steigt der Luftdruck in der Tiefe und sinkt mit zunehmender Höhe.

Falls Du mehr zum Thema Atmosphäre oder Luftdruck erfahren möchtest, findest Du hier eine spannende Erklärung!

Trotz der erheblichen Einflüsse des Luftdrucks auf das Klima, hat das Gewicht der Luft keinen direkten Einfluss auf den Menschen. Da der Luftdruck von allen Seiten gleich auf den menschlichen Körper einwirkt, wirkt sich der Druck aller Seiten entgegen. Anstatt den Menschen zu zerquetschen, heben sich diese Kräfte gegenseitig auf. Manche Menschen sind jedoch sensibel gegenüber wetterbedingten Veränderungen des Luftdrucks, was man als Wetterfühligkeit bezeichnet.

Luftdruckschwankungen und Luftbewegungen

Der Luftdruck schwankt sowohl durch Höhenunterschiede als auch innerhalb einer Ebene. Die Schwankungen auf einem Höhenlevel finden systematisch statt und sind durch Sonneneinstrahlung und Temperatur bedingt. In heißen Gebieten, wo die Sonne viel und stark scheint, erhitzen sich Böden und Luft. Durch diese Temperaturunterschiede unterscheidet sich die Luftdichte, welche den Luftdruck ausmacht. So entstehen Luftbewegungen.

Luftbewegungen sind zeitliche Änderungen der räumlichen Position von Luft in der Atmosphäre. Sie entstehen durch Druck- und Wärmeunterschiede sowie die Kraft der Erdrotation und sind maßgeblich für das Klima unserer Erde.

Werden Luftpartikel erhitzt, nehmen sie mehr Platz ein als in einem kalten Zustand. Warme Luft nimmt dementsprechend mehr Raum ein, ohne aus mehr Luftpartikeln zu bestehen. In anderen Worten heißt das, warme Luft hat eine geringere Luftdichte, da die Luftdichte von der Temperatur abhängt. Warme Luft ist durch ihre geringere Dichte vergleichsweise leichter und übt weniger Druck aus als kalte Luft.

Durch ihre geringere Dichte steigt warme, leichtere Luft aufwärts, während kalte, schwere Luft absinkt. So entstehen Luftbewegungen und -strömungen. So entstehen Hoch- und Tiefdruckgebiete: Warme, aufsteigende Luft verursacht Tiefdruckgebiete, während kalte, absinkende Luft zu Hochdruckgebieten führt.

In dieser Erklärung geht es hauptsächlich um Vertikalbewegungen. Hoch- und Tiefdruckgebiete sind jedoch essenzielle und interessante Phänomene – sie beeinflussen das Klima überall auf der Welt! Mehr zum Thema findest Du in einer separaten Erklärung.

Die Luft wird außerdem durch die ablenkende Kraft der Erdrotation – der Corioliskraft – beeinflusst. Luft bewegt sich also nicht nur nach oben und unten, sondern auch horizontal zur Erdoberfläche.

Die Sonne hat einen kürzeren Weg zum Äquator als zum Nordpol – die Erde erhitzt sich um den Äquator herum also deutlich mehr als am Nordpol. Nicht nur der Boden, sondern auch die Luft darüber sind heißer. Somit ist die Dichte der Luft über dem Äquator geringer und die Luft steigt auf. Die Kraft der Erddrehung leitet diese Luft in bestimmte Richtungen. Die Luft bewegt sich also systematisch, und eine Luftströmung entsteht.

Mehr über die ablenkende Kraft der Erdrotation erfährst Du in unserer Erklärung zum Thema Corioliskraft.

In vielen Fällen bewegt sich ein größeres Volumen aus Luftpartikeln gemeinsam, in sogenannten Luftpaketen oder Luftmassen. Luftpakete bewegen sich sowohl horizontal als auch vertikal und strömen systematisch durch die Atmosphäre. Die Geschwindigkeit von horizontalen und vertikalen Luftbewegungen ist individuell unterschiedlich. Generell sind Vertikalbewegungen jedoch deutlich langsamer als horizontale Luftströmungen.

Die wahrnehmbaren, natürlichen Bewegungen von Luftpaketen, die in eine bestimmte Richtung strömen, bezeichnet man als Wind. Wind besteht also aus also Luftbewegungen und entsteht durch Unterschiede in der Luftdruckverteilung, Luftdichte und Temperatur. Außerdem beeinflussen sogenannte Hoch- und Tiefdruckgebiete die Strömungen von Wind.

Interessieren Dich Windkreisläufe und Systeme von Luftströmungen? Dann schau Dir gerne unsere Erklärung über die Entstehung von Wind an!

Vertikalbewegung – Luft

Vertikalbewegungen bezeichnen beliebig große Volumen von Luftpartikeln, die sich von der Erdoberfläche aus senkrecht bewegen. In anderen Worten handelt es sich um auf- oder absteigenden Luftpakete. Dabei findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft statt, alle Wärmewechsel passieren innerhalb des mobilisierten Luftpaketes.

Temperaturunterschiede, die lediglich durch die Auf- und Abwärtsbewegung verursacht werden, bezeichnet man als adiabatischen Prozess, also "wärmedicht".

Adiabatische Prozesse sind Zustandsänderungen, die ohne einen Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfinden.

Vertikalbewegungen werden anhand ihrer Richtung und dem Zusammenspiel mit anderen Luftströmungen kategorisiert. Zunächst wird bestimmt, ob es sich um auf- oder absteigende Luft handelt. Aufsteigende Luft nennt man als Konvektion oder Hebung, absteigende Luft wird als Senkung bezeichnet.

Konvektion / Hebung

Durch das Absorbieren der Sonnenenergie heizt Luft, die über wärmeren Gebieten liegt, auf. Durch andere, horizontale Luftströmungen bleiben diese erwärmten Luftpakete nicht an ihrer ursprünglichen Stelle, sondern werden verschoben. Wenn sie sich über kälteren Gebieten mit dichterer Luft befinden, steigen die erwärmten Luftpakete aufwärts. Durch ihre geringere Dichte ist die warme Luft leichter und löst sich von den schwereren, bodennahen Luftschichten als sogenannte Thermikblase ab.

Beim Anstieg dehnt sich die Luft durch den niedrigeren Umgebungsdruck aus; das Volumen des aufsteigenden Luftpaketes vergrößert sich mit zunehmender Höhe. Bildlich kannst Du Dir vorstellen, dass die abgelösten Thermikblasen wachsen und mit zunehmender Höhe voluminöser werden. Somit verteilt sich die gesamte Wärme des Luftpaketes nun auf ein größeres Volumen, wodurch die Luft in der Höhe auch ohne einen Wärmeaustausch mit der Umgebung abkühlt.

Segelflugzeuge haben keinen Motor, sondern nutzen Konvektionen als Antrieb. Um in der Luft zu bleiben, nutzen sie lediglich aufsteigende Luft. Daher orientieren sich Segelflieger und Segelfliegerinnen bei ihrer Routenplanung an Konvektionen. Zwischen den Gebieten, in denen Konvektionen passieren, sinken sie ausschließlich ab.

Senkung

Bei der Senkung findet der Prozess genau umgekehrt statt: Luftpakete kühlen in der Höhe ab. Das abgekühlte Luftpaket sinkt, der Luftdruck steigt und komprimiert das Luftpaket. Durch den höheren Luftdruck wird die Luft zu einem geringeren Volumen zusammengedrückt, sodass sich die Wärme innerhalb des Luftpaketes wieder erhöht. Falls die Luft nun wieder wärmer als ihre Umgebungsluft ist, steigt sie erneut auf. So kann ein Kreislauf entstehen.

Vertikalbewegung – Wetter

Vertikalbewegungen tragen maßgeblich zum Wetter bei. Konvektion führt zur Wolkenbildung und Niederschlägen, Senkungen hingegen können Wolken auflösen.

Als Wetter wird der aktuelle Zustand der spürbaren Klimaelemente, wie Wind, Niederschlag, Temperatur, Luftdruck und Bewölkung in der Atmosphäre zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort beschrieben

Möchtest Du mehr zum Thema Wolkenbildung erfahren? Dann haben wir eine spannende Erklärung für Dich!

Wolkenbildung und Niederschlag

Wolken entstehen dadurch, dass aufgestiegene Luft mit einem hohen Feuchtegehalt unter den Taupunkt abgekühlt wird, und somit der enthaltene Wasserdampf kondensiert.

Der Begriff Kondensation bezeichnet den Übergang von Wasser in der gasförmigen Form (Wasserdampf) zu Wasser in einem flüssigen Zustand (insbesondere Wassertröpfchen).

Die Kondensation passiert unter anderem durch Vertikalbewegungen: Wasser aus Seen, Meeren, Flüssen, sowie Pflanzen verdunstet durch den Einfluss der Sonne. Der Wasserdampf wird von warmer Luft aufgenommen. Bei der Hebung trägt warme Luft den Wasserdampf mit sich nach oben.

In der Höhe kühlen Luft sowie Wasserdampf ab: Durch die Kälte kondensiert der Wasserdampf und wird zu Wassertröpfchen. Die Luft ist jetzt zu kalt, um das Wasser weiterhin zu tragen, sodass sich die Wassertröpfchen an Staubpartikeln anstatt an Luftpartikeln anlagern. Diese werden dann in Form von Wolken sichtbar. Wird eine Wolke zu schwer, zieht die Schwerkraft der Erde die Wassertröpfchen an, und es regnet.

Wolkenauflösung

Im Gegensatz zur Konvektion führen abwärtsgerichtete Vertikalbewegungen zur Wolkenauflösung. Sinkt erkaltete Luft aus höheren Schichten ab, verringert sich ihr Volumen und sie wird wärmer. Erwärmt sich die Luft um die Wolken herum, kondensieren die Tröpfchen und werden von der Luft aufgenommen. Somit verdunsten die Wolkenpartikel und werden abgetragen. Das Wasser, das Wolke erkennbar war, ist noch immer der Luft, allerdings so verteilt, dass es nicht mehr sichtbar ist.

Vertikalbewegung - Das Wichtigste

  • Vertikalbewegungen der Luft sind Positionsveränderungen von Luftpaketen, welche in senkrechter Richtung zur Erdoberfläche stattfinden.
  • Durch Unterschiede der Temperatur, des Luftdrucks und der Luftdichte entstehen Luftbewegungen, die entweder horizontal oder vertikal verlaufen.
  • Aufsteigende Luftpakete bezeichnet man als Konvektion oder Hebung, absteigende Luft wird Senkung genannt.
  • Vertikalbewegungen sind maßgeblich für das Wetter.
  • Konvektionen tragen zu Wolkenbildung und Niederschlag bei, Senkungen verursachen Wolkenauflösung.

Nachweise

  1. Lutz Krüger (1994). Klima und Wetter. Beobachten und verstehen. Springer Verlag.
  2. Wolfgang Weischet, Wilfried Endlicher (2012). Einführung in die Allgemeine Klimatologie. Borntraeger.
  3. Rüdiger Glaser et al. (2016). Physische Geographie kompakt. Springer Spektrum.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Vertikalbewegung

Der Begriff Vertikalbewegungen bezeichnet verschiedene Phänomene, die durch auf- und abwärts Bewegungen gekennzeichnet sind. In der Klimatologie bedeutet Vertikalbewegung eine Positionsveränderung von Luftpaketen, welche in senkrechter Richtung zur Erdoberfläche stattfinden.

Vertikalbewegungen beeinflussen das Wetter durch Wolkenbildung, Niederschläge und Wolkenauflösung. Aufsteigende Luftpakete sind für Wolkenbildung und Niederschläge verantwortlich, absteigende Luft kann zur Wolkenauflösung führen. 

Die Geschwindigkeit von Vertikalbewegungen schwankt und ist individuell unterschiedlich. Vertikalbewegungen sind jedoch deutlich langsamer als horizontale Luftströmungen. 

Vertikalbewegung der Luft bedeutet, dass Luftpakete ihre Position senkrecht zur Erdoberfläche verändern. Die besagte Luft steigt also auf oder ab. 

Finales Vertikalbewegung Quiz

Frage

Richtig oder falsch: Der Begriff Vertikalbewegung ist ein sehr spezifisches Fachwort, welches ausschließlich senkrechte Luftströmungen kennzeichnet.

Antwort anzeigen

Antwort

richtig

Frage anzeigen

Frage

Das Gewicht der Luft, welches von der Erdanziehungskraft angezogen wird, verursacht ...

Antwort anzeigen

Antwort

... Luftdruck

Frage anzeigen

Frage

Warme Luft hat eine _______ Luftdichte als kalte Luft. Daher ist sie _______ .

Antwort anzeigen

Antwort

Warme Luft hat eine geringere Luftdichte als. Daher ist leichter

Frage anzeigen

Frage

Weshalb werden Vertikalbewegungen als adiabatisch bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Vertikalbewegungen sind adiabatisch, da ihre Temperaturschwankungen ohne einen Wärmeaustausch mit der Umgebung passieren. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Konvektion?

Antwort anzeigen

Antwort

eine aufsteigende Vertikalbewegung

Frage anzeigen

Frage

Beim Anstieg dehnt sich die warme Luft durch den niedrigeren ________ aus; das ________ des aufsteigenden Luftpaketes vergrößert sich mit zunehmender Höhe.

Antwort anzeigen

Antwort

Beim Anstieg dehnt sich die warme Luft durch den niedrigeren Umgebungsdruck aus; das Volumen des aufsteigenden Luftpaketes vergrößert sich mit zunehmender Höhe

Frage anzeigen

Frage

Wo entstehen Konvektionen?

Antwort anzeigen

Antwort

Konvektionen entstehen dort, wo ein Luftpaket wärmer ist als die Luft, die es umgibt. 

Frage anzeigen

Frage

Senkungen führen zu ...

Antwort anzeigen

Antwort

... Niederschlägen

Frage anzeigen

Frage

Wie trägt die Konvektion zur Wolkenbildung bei?

Antwort anzeigen

Antwort


  1. Die warme, aufsteigende Luft trägt Wasserdampf mit sich nach oben.
  2. In der Höhe kühlen Luft und Wasserdampf ab. 
  3. Das Wasser kondensiert und löst sich von den Luftpartikeln. 
  4. Das kondensierte Wasser wird als Wolke sichtbar.

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Thermikblase?

Antwort anzeigen

Antwort

ein warmes, aufsteigendes Luftpaket, welches sich von bodennahen Schichten ablöst 

Frage anzeigen

Frage

Der Luftdruck steigt mit zunehmender ______ und ist geringer in der ______ . 

Antwort anzeigen

Antwort

Der Luftdruck steigt mit zunehmender Tiefe und ist geringer in der Höhe

Frage anzeigen

Frage

Bewegt sich ein größeres Volumen aus Luftpartikeln gemeinsam, bezeichnet man dieses als ...

Antwort anzeigen

Antwort

... Luftpaket 

Frage anzeigen

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