Hurrikan-FAQ von
Thomas Sävert
D7) Wie viel Energie setzt ein Hurrikan frei?

zusammengestellt von Chris Landsea

Hurrikane kann man sich in einer ersten Näherung wie eine große Wärmekraftmaschine vorstellen; sie gewinnen ihre Wärme aus der feuchtwarmen Luft über den tropischen Ozeanen und geben sie wieder frei durch Kondensation des Wasserdampfes in Wassertropfen der gewaltigen Wolkentürme in der eyewall und in den äußeren Regenbändern. Darüber befindet sich der kalte Abzug in den oberen Luftschichten der Atmosphäre in etwa 12 Kilometern (ca. 8 Meilen) Höhe.

Die Energie eines Hurrikans kann man auf zwei Weisen betrachten:

  1. die gesamte Energie, die durch die Kondensation von Wassertropfen frei wird oder...
  2. die gesamte kinetische Energie, die die starken, um das Zentrum rotierenden Winde antreibt (Emanuel 1999).
Dabei fällt auf, dass der größte Teil der Wärme, die beim Kondensationsprozess frei wird, gebraucht wird, um die aufsteigende Luftbewegung innerhalb der Gewittertürme zu erzeugen und nur ein kleiner Teil die horizontalen Winde des Hurrikans antreibt.

  • Methode 1) - Gesamtenergie, freiwerdend durch Wolken-/Regenbildung:

    Ein durchschnittlicher Hurrikan produziert etwa 1,5 cm Regen pro Tag (0.6 Inches/Tag) innerhalb eines Radius von 665 Kilometer (360 nautische Meilen, Gray 1981). Mehr Regen fällt dabei innerhalb der eyewall um das Auge herum, weniger in den äußeren Regenbändern. Wenn man dieses in ein Regenvolumen umrechnet, erhält man 2,1 x 1016 cm3/day. Ein Kubikzentimeter Regen wiegt 1 Gramm. Mit der bei der Kondensation frei werdenden Wärme ergibt sich

    5.2 x 1019 Joule/Tag oder
    6.0 x 1014Watt.

    Das entspricht etwa der 200fachen Menge der weltweiten elektrischen Energieproduktion - eine unglaubliche Menge an Energie!

  • Methode 2) - Gesamte erzeugte kinetische Energie (Windenergie):

    Bei einem ausgewachsenen Hurrikan entspricht die Menge der kinetischen Energie derjenigen, die durch Reibung verloren geht. Die Auflösungsrate pro Flächeneinheit ist Luftdichte mal Drag-Koeffizient mal Windgeschwindigkeit hoch drei (siehe Emanuel 1999 für Einzelheiten). Dabei kann man entweder ein typisches Windprofil vom Zentrum des Hurrikans bis an den Rand aufintegrieren oder einfach eine mittlere Geschwindigkeit annehmen. Wenn man letzteres nimmt und dabei mit 40 m/s (90 mph, 145 km/h) auf einem Radius von 60 Kilometern (40 nautische Meilen) rechnet, dann erhält man eine Windenergieabnahme (Winderzeugungsrate) von

    1.3 x 1017 Joule/Tag oder
    1.5 x 1012Watt.

    Dies entspricht etwa der Hälfte der weltweiten elektrischen Energieproduktion - ebenfalls eine gewaltige Energiemenge!

Beide Methoden ergeben eine enorme Energiemenge, die durch Hurrikane erzeugt wird. Man sieht also, dass die Energie, die im Hurrikan frei wird (durch Erzeugen von Wolken/Regen) 400 mal so groß ist wie die Energie, die die rotierenden Winde aufrechterhält.

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