Wie sind wir von der Antike bis heute mit dem Wind „umgegangen“?

In den letzten Tagen kam es vielerorts zu starken Winden, unter anderem in Peking, in der Inneren Mongolei sowie im Norden und Osten Nordchinas.

Der Wind ist wie ein Elf, der in der Welt verborgen ist, unsichtbar, aber überall Spuren hinterlässt. Von alten Orakelknocheninschriften über hochentwickelte meteorologische Instrumente aus der Han-Dynastie bis hin zu modernen Windkraftanlagen haben die Menschen im Laufe der Jahrhunderte immer auf einzigartige Weise mit dem Wind „umgegangen“ und Geschichten über die harmonische Koexistenz von Mensch und Natur geschrieben.

Uralte Methode zur Windbeobachtung: Federn zur Erkennung des Windes und schwarze Köpfe zur Bestimmung der Windrichtung

Das Volk der Yin schnitzte Orakelknochen, um die Namen der vier Winde aufzuzeichnen. Das Volk der Zhou verwendete „伣“ (qiàn), um die Windrichtung zu messen. Dies war der Beginn der Windmessung in China. Während der Shang-Dynastie banden die Menschen im Altertum „Windbeobachtungsfedern“ aus Vogelfedern an Windstangen und beurteilten den Wind anhand der Richtung des Flatterns der Federn.

In der Han-Dynastie erlebten Windmessgeräte ihre ersten Innovationen. Der bronzene Phönix auf dem Dach des Jianzhang-Palastes von Kaiser Wu von Han hatte an der Unterseite ein „drehbares Scharnier, das in den Wind schwebte“. Seine Fähigkeit, sich mit dem Wind zu drehen, wurde tausend Jahre früher erfunden als die des westlichen Wind beobachtenden Huhns. Zhang Heng aus der Östlichen Han-Dynastie goss die „Windfinder-Kupferkrähe“, die während der Nördlichen und Südlichen Dynastien zu einer leichten Holzkrähe verbessert wurde. „Sie bewegt sich, wenn sie auf Wind trifft, und die Richtung, in die der Kopf der Krähe zeigt, ist die Windrichtung.“ Diese Erfindung wurde häufig in Palästen, Fahrzeugen, Schiffen und Grenzverteidigungen eingesetzt.

In der Tang-Dynastie gelang Li Chunfeng mit „Yi Si Zhan“ ein bahnbrechender Durchbruch, indem er die Windrichtung in 24 Richtungen unterteilte und ein „zehnstufiges Windstärkensystem“ etablierte, das auf natürlichen Phänomenen wie „sich bewegenden Blättern, raschelnden Zweigen, abbrechenden Ästen und herabfallenden Gegenständen“ basierte. Dies ist mehr als 1.100 Jahre früher als die europäische Beaufort-Skala und beispiellos in der Geschichte der weltweiten Windmessung.

Während der Song- und Yuan-Dynastie beschrieb Shen Kuos „Mengxi Bitan“ detailliert die Form und die Katastrophen von Tornados, die „den Himmel wie Schafshörner durchbohrten“, und war damit der erste wissenschaftliche Bericht über Tornados in meinem Land. Der Südostmonsun wurde „Bochuo Feng“ genannt, weil er Handelsschiffen bei der Heimkehr half, was die Beherrschung der Monsungesetze durch die Alten widerspiegelt. Nach der Einführung der westlichen Meteorologie in der Ming- und Qing-Dynastie wurde traditionelles Wissen mit moderner Wissenschaft kombiniert, was die Transformation der Theorie hin zu modernen Konzepten wie „Luftdruck“ und „atmosphärischer Zirkulation“ förderte.

Windkraft heute: Windturbinen sperren grünes Stromnetz, um Wind und Wolken zu messen

Heutzutage beschränkt sich die „Kommunikation“ des Menschen mit dem Wind nicht mehr nur auf die Beobachtungsphase, sondern erstreckt sich auch auf seine „Kontrolle“. Angesichts der durch fossile Brennstoffe verursachten Umweltprobleme ist die Windenergieerzeugung zum Schlüssel zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und zur Förderung der Energiewende geworden und stellt die treibende Kraft für eine nachhaltige Entwicklung dar.

„Die Kernkriterien für die Standortwahl eines Windparks sind eine durchschnittliche Windgeschwindigkeit von fünf Metern pro Sekunde im Jahr und eine jährliche Volllaststundenzahl von mehr als 2.000 Stunden.“ Jia Beixi, leitender Ingenieur am Wind- und Solarenergiezentrum der chinesischen Wetterbehörde, betonte, dass die Entwicklung der Windenergie eine umfassende Berücksichtigung mehrerer Faktoren erfordere, etwa der vorherrschenden Windstabilität und der Netzzugangsbedingungen. Die Rotation des Lüfterrades folgt genauen Regeln: Sie beginnt bei 3 m/s und erreicht die Nennleistung bei 12 m/s. Sobald die Windgeschwindigkeit 25 m/s (Windstufe 10) überschreitet, löst das Schutzsystem sofort eine Abschaltung aus. Die Auslegungswindgeschwindigkeit überschreitet normalerweise nicht 50 m/s und extreme Wetterbedingungen können die Gerätegrenzen leicht überschreiten.

Dies zeigt die höhere Gewalt der Natur. Doch trotz der zahlreichen Herausforderungen bleibt die Entschlossenheit der Menschheit, „den Wind zu kontrollieren und eine grüne Landschaft zu schaffen“, unverändert. Um die Windenergieressourcen genau zu erfassen, hat die Wetterbehörde meines Landes ein integriertes „Luft-Raum-Boden“-Überwachungsnetz aufgebaut – ein Ressourcenerhebungssystem mit einer Auflösung von einem Kilometer integriert Daten, um vier Sätze verfeinerter Datensätze zu generieren, und das Wind- und Solarressourcen-Vorhersagesystem deckt 0 Stunden bis 14 Tage ab und bietet Entscheidungshilfen für die Stromnetzverteilung. Heute sind aus den „Windfahnen“ der Alten Echtzeit-Datenströme geworden und auch Su Shis „Bofanfeng“ hat sich in Windturbinenkraft verwandelt.

Zukünftige Windkatastrophen: Klimabedingte Winde werden häufiger und stärker

Mit der zunehmenden globalen Erwärmung werden die Winde stärker und häufiger. Kong Feng, außerordentlicher Professor an der China Agricultural University, wies darauf hin, dass die globale Erwärmung die Häufigkeit und Intensität starker Winde durch drei Hauptmechanismen erhöhe: durch Temperaturunterschiede, durch starke Konvektionsstimulation und durch Störungen des Klimasystems.

Erstens verläuft die Erwärmung in verschiedenen Regionen ungleichmäßig, was zu größeren Temperaturunterschieden zwischen hohen und niedrigen Breitengraden sowie zwischen Land und Meer, einem erhöhten Druckgradienten und beschleunigten Luftströmungen führt. So hat etwa die beschleunigte Erwärmung in der Arktis den Polarwirbel geschwächt und kalte Luft ist häufig nach Süden gezogen, was im Winter im Norden meines Landes häufig zu starken Winden führt. Die Oberflächentemperatur im Norden ist relativ hoch, wodurch ein größerer Temperaturunterschied zur kalten Luft entsteht, die sich nach Süden bewegt, was den Druckgradienten und die Windstärke weiter verstärkt.

Zweitens nehmen mit steigenden Temperaturen die atmosphärische Energie und der Wasserdampf zu, die atmosphärische Instabilität nimmt zu und starke konvektive Aktivitäten lösen eher extreme Windereignisse wie Gewitter, Stürme und Böenlinien aus.

Außerdem beeinträchtigt die globale Erwärmung Klimaphänomene wie El Niño und La Niña und verändert das atmosphärische Zirkulationsmuster. Darüber hinaus verringert sich durch die Zerstörung der nördlichen Vegetation die Oberflächenreibung, und das Schmelzen des arktischen Meereises verändert die Zirkulationsmuster, was insgesamt zur Erhöhung der Windgeschwindigkeiten beiträgt. Die Daten zeigen, dass die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Bodennähe zwar abnimmt, die extrem starken Windereignisse jedoch deutlich zugenommen haben.

Han Rongqing, ein Forscher am Nationalen Klimazentrum, glaubt, dass die Erwärmung der Ozeane ein „Energiereservoir“ für Supertaifune darstellt. Tropische Wirbelstürme sind auf die Energiespeicherung durch Meerestemperatur und Wasserdampf angewiesen. Durch die globale Erwärmung steigt die Temperatur der Meeresoberfläche, was wiederum die Obergrenze der Taifunintensität unmittelbar erhöht. Die Windgeschwindigkeit einiger tropischer Wirbelstürme kann innerhalb von 24 Stunden dramatisch zunehmen. Studien haben gezeigt, dass die potenzielle Intensität eines Taifuns mit jedem Anstieg der Meerestemperatur um 1 °C um etwa 5 % zunimmt. In Zukunft könnten extreme Taifune häufiger auftreten und historische Rekorde brechen.

Von Windfedern bis hin zu Windturbinenmatrizen erforschen die Menschen ständig Möglichkeiten, mit dem Wind zurechtzukommen. Angesichts der Stürme, die der Klimawandel mit sich bringt, können wir nur dann Hoffnung in unsere Interaktion mit dem Wind setzen, wenn wir gemeinsam die Verantwortung für die Reduzierung des CO2-Ausstoßes übernehmen und die Naturgesetze wahren.

(Der Autor Yu Tong ist ein Reporter von China Meteorological News)