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Zirkulation (Meteorologie)
Eine Zirkulation bzw. ein Zirkulationssystem ist in der Meteorologie eine mehr oder weniger geschlossene, kreisförmige Luftströmung.
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Begriff und Größenordnungen
Eine Zirkulation beziehungsweise ein Zirkulationssystem ist in der Meteorologie eine mehr oder weniger geschlossene, kreisförmige Luftströmung. Für die Definition ist zunächst unerheblich, ob die Bewegung horizontal, vertikal oder schräg im Raum verläuft.
Zirkulationen kommen in sehr unterschiedlichen Größenordnungen vor. Zur mikro- bis mesoskaligen Zirkulation gehören beispielsweise die Land-Seewind-Zirkulation, die Berg- und Talwind-Zirkulation und Wirbelstürme. Auf der synoptischen Skala sind Hoch- und Tiefdruckgebiete wichtige Beispiele für Zirkulationssysteme.
Planetarische Zirkulation
Auf der planetaren Skala bezeichnet die planetarische Zirkulation eine Ansammlung großräumiger Zirkulationssysteme. Dazu zählen vertikale Zirkulationsräder wie Hadley-Zelle, Ferrel-Zelle und Polarzelle sowie horizontale Zirkulationen wie Walker-Zirkulation, El Niño und Monsunzirkulation.
Prinzip der thermischen Zirkulation
Eine thermische Zirkulation wird durch eine Wärmequelle angetrieben. Bei großräumigen Luftzirkulationen kann die Wärmequelle beispielsweise ein Gebiet mit hoher Sonneneinstrahlung oder eine warme Meeresströmung sein. Erwärmte Luft steigt auf. Dadurch entsteht am Boden eine Sogwirkung, die als Hitzetief bezeichnet wird. Seitlich strömen Luftmassen horizontal nach. In großer Höhe erfolgt ebenfalls ein horizontaler Druckausgleich.
In einem geschlossenen System gehören zur aufsteigenden und seitlich nachströmenden Luft auch absinkende Luftmassen. Diese bewegen sich gegen einen Druckgradienten abwärts. Wenn sich die kreisförmige Bewegung nach zwei oder mehreren Seiten hin ausbreitet, spricht man von Konvektion.
Thermische Zirkulationen gibt es auch außerhalb der Meteorologie. Aufsteigende warme Meeresströmungen in der Äquatorialzone bilden jedoch kein kreisförmig geschlossenes System, sondern sind Teil der die Erde umspannenden thermohalinen Zirkulation. Eine weitere großräumige Form ist die Bewegung von Magmaströmen bei der Mantelkonvektion. Sehr kleinräumig entsteht thermische Zirkulation etwa durch einen Heizkörper in einem Wohnraum oder durch eine Stabheizung beziehungsweise Bodenheizung in einem Aquarium; im Aquarium wird dabei nicht Luft, sondern Wasser umgewälzt.