Innertropische Konvergenzzone

Definition und Bedeutung

Die innertropische oder intertropische Konvergenzzone (ITC beziehungsweise ITCZ für „Inter-Tropical Convergence Zone“) ist eine wenige hundert Kilometer breite Tiefdruckrinne in Äquatornähe. Sie entsteht dort, wo die Passatwinde der Nord- und Südhalbkugel aufeinandertreffen. Weitere Bezeichnungen sind Kalmengürtel, äquatoriale Tiefdruckrinne und im Atlantik Doldrums.

Die ITC ist durch starke Konvektion, also das Aufsteigen erwärmter Luft, und meist durch mächtige Quellwolken gekennzeichnet. In ihrer Nähe herrscht an der Meeresoberfläche häufig Windstille. Diese wird jedoch mehrmals täglich durch Platzregen, Gewitter sowie stürmische und stark drehende Böen unterbrochen. Über Land hängt die Stärke der Unwetter besonders von der örtlichen Luftfeuchtigkeit ab.

Die Zone folgt grundsätzlich dem Zenitstand der Sonne, also dem Ort, an dem die Sonne mittags senkrecht steht. Wegen der verzögerten Erwärmung der Erdoberfläche liegt die ITC etwa 3 bis 4 Wochen beziehungsweise knapp einen Monat hinter dem Zenitstand zurück. Sie ist daher ein wesentlicher Bestandteil der tropischen Luftzirkulation und beeinflusst die Verteilung der Regenzeiten.

Entstehung und Zirkulation

In den Tropen ist die Sonneneinstrahlung wegen des steilen Einstrahlungswinkels generell hoch. Am stärksten wird die Erd- oder Wasseroberfläche dort erwärmt, wo die Sonne im Zenit steht. Die Oberfläche gibt Strahlungswärme an die Luft ab. Die erwärmte Luft dehnt sich aus, wird dadurch leichter und steigt auf. In Bodennähe entsteht ein Gebiet niedrigen Luftdrucks, ein Hitzetief. Weil die stärkste Erwärmung zeitverzögert wirkt, bildet sich eine ausgedehnte, nahezu breitenkreisparallele Tiefdruckzone um die Erde: die äquatoriale Tiefdruckrinne.

Beim Aufsteigen sinkt der Luftdruck. Die Luft dehnt sich adiabatisch aus, das heißt ohne wesentlichen Austausch von Wärme mit der Umgebung, und kühlt ab. Unterschreitet sie die Taupunkttemperatur, kann sie wegen der sinkenden Wasserdampfkapazität den enthaltenen Wasserdampf nicht mehr vollständig halten. Er kondensiert zu hochreichenden, massiven Wolken. Dabei wird Kondensationsenthalpie frei, also die bei der Kondensation gespeicherte Energie. Sie verstärkt den Aufstieg der Luft. Zuvor war bei der Verdunstung Energie für den Wechsel des Aggregatzustands aufgenommen worden; diese nicht mit dem Thermometer messbare Energie wird als Verdampfungsenthalpie bezeichnet.

In großer Höhe dehnt sich die aufgestiegene Luft aus und strömt seitlich nach Norden und Süden ab. Dadurch sinken Luftdichte und Luftdruck in Bodennähe stark. Aus anderen Regionen strömt oberflächennahe Luft nach, um die Druckunterschiede auszugleichen. Dieses horizontale Zusammenströmen heißt Konvergenz. Die horizontalen Luftbewegungen sind Winde. Durch die Corioliskraft, eine Scheinkraft, werden die Luftmassen abgelenkt; deshalb besitzen Nordostpassat und Südostpassat jeweils eine Ostkomponente. In der ITC erreicht die Troposphäre wegen der starken Konvektion ihre größte Höhe, und auch die Tropopause liegt dort höher.

Im Bereich der ITC wirkt außerdem die Walker-Zirkulation, die unter anderem für das El-Niño-Phänomen mitverantwortlich ist. Über dem Westatlantik, Mittelamerika und dem Ostpazifik können außerhalb der Äquatorialzone auch Stürme entstehen, die an spiralförmigen Wolkenfeldern erkennbar sind. Dort kann die Corioliskraft wirksam werden. In der äquatorialen Tiefdruckrinne selbst herrscht dagegen häufig Windstille; in den Passatzonen sind die Winde vergleichsweise konstant.

Jahreszeitliche Verlagerung

Der Zenitstand der Sonne wandert im Jahreslauf zwischen dem nördlichen und dem südlichen Wendekreis. Ursache sind die Umlaufbahn der Erde um die Sonne und die um 23,5° geneigte Erdachse. Während der Tagundnachtgleiche um den 19. bis 21. März steht die Sonne über dem gesamten Äquator im Zenit. Am 21. Juni, der nördlichen Sommersonnenwende, erreicht der Zenitstand den nördlichen Wendekreis. Bei der zweiten Tagundnachtgleiche vom 22. bis 24. September liegt er erneut über dem Äquator. Am 21. Dezember, der Wintersonnenwende, steht die Sonne über dem südlichen Wendekreis.

Mit dem Zenitstand verlagert sich der gesamte Passatkreislauf und damit auch die ITC. Landflächen erwärmen sich stärker als Meeresflächen. Deshalb beeinflusst die ungleiche Verteilung von Land und Meer die Stärke und Reichweite der jahreszeitlichen Verlagerung. Die mittlere Lage der ITC befindet sich ungefähr bei 5° nördlicher Breite.

Über dem Atlantischen Ozean verschiebt sich die ITC im Jahresverlauf nur um wenige Grade. Über Südamerika ist die Verlagerung, besonders im Südsommer, wegen der größeren südwärts gelegenen Landmasse deutlich stärker. Über dem Indischen Ozean ist sie wegen der großen Landmassen auf drei Seiten und des asiatisch-afrikanischen Monsungebiets besonders ausgeprägt. Nördlich von Indien überschreitet die ITC durch die Wirkung des Himalaya und des Hochlands von Tibet sogar den nördlichen Wendekreis.

Der Verlauf der ITC beeinflusst die Klimazonierung. Ohne den Einfluss der Landmassen würde die Einteilung der Klimazonen deutlich stärker einem breitenkreisparallelen globalen Gürtelmuster ähneln. Wenn die ITC nach dem 21. März nach Norden und nach dem 23. September nach Süden über den Äquator wandert, kann durch die Verdunstung der starken Zenitalniederschläge über den Regenwaldgebieten der Äquatorialzone eine sekundäre ITC entstehen.

Niederschläge und saisonale Regenzeiten

Die aufsteigenden feuchten Luftmassen bilden Cumulonimbuswolken, also hochreichende Gewitterwolken. Beim Aufstieg kühlt die Luft stark ab; ihre Wasserdampfkapazität nimmt ab und die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Wird der Taupunkt unterschritten, kondensiert Wasserdampf. Die dabei frei werdende Kondensationsenthalpie beschleunigt die Aufwärtsbewegung zusätzlich. Wegen der großen Ausmaße der Konvektionsströmung entstehen dadurch enorme Mengen flüssigen Wassers und starke, oft wolkenbruchartige Regenfälle.

Zenitalregen in den immerfeuchten und wechselfeuchten Tropen sowie die fast ganzjährigen Mittagsregen der immerfeuchten Tropen sind Gewitterregen. Im Sommer der Nordhalbkugel liegt das durch die ITC gebildete Wolkenband über Mittelamerika; dort fallen Zenitalregen. Über dem Amazonasgebiet entstehen durch die Verdunstung des tropischen Regenwaldes zusätzlich Wolkenfelder. Dort können unabhängig vom Zenitstand der Sonne durch eine sekundäre ITC Tropenregen auftreten.

Saisonale Regenfälle in den Tropen richten sich grundsätzlich nach der jahreszeitlichen Verlagerung der ITC. Über den Ozeanen folgen die Niederschläge unmittelbar ihrer Lage. Über kontinentalen Landmassen weichen die Gebiete mit den höchsten Regenfällen jedoch häufig von der Konvergenzzone ab. Gründe sind zusätzliche regionale Faktoren wie atmosphärische Starkwindbänder und Wellenbewegungen, die Entfernung zu den Ozeanen, durch Geländesprünge ausgelöste Konvektion, die Zirkulation der Luftfeuchte sowie Veränderungen der Landbedeckung und der Albedo, also des Rückstrahlvermögens einer Oberfläche.