Einführung in die Meteorologie (met210) - Teil VII: Synoptik Clemens Simmer

VII Synoptische Meteorologie Synoptik ist die Zusammenschau der Wettervorgänge in Raum und Zeit mit dem Ziel der Wetteranalyse und Wettervorhersage. Die Synoptik ist Teil der Angewandten Meteorologie. 1. Allgemeines - Definitionen - Darstellungsweisen - Dreidimensionale Sicht 2. Synoptische Systeme mitterer Breiten, oder „Wie entstehen Tiefs und Hochs“ - verschiedene Skalen - Vorticitygleichung - Frontentheorien

VII.2.5 Lebenszyklus von Hochs und Tiefs Die großen Vergenzen in den Rossby-Wellen der Höhenströmung (>7 km) initiieren Tiefs und Hochs am Boden. Die durch die Tiefs und Hochs verur-sachten Strömungen in Bodennähe verstärken die Tröge und Rücken durch Kaltluftadvektion bzw. Warmluftadvektion– die Rossby-Wellen werden verstärkt! Die Verstärkung der Amplituden führen wiederum zu einer Verstärkung der Vergenzen usw.. Während barotrope Rossby-Wellen stabil sind, tritt bei baroklinen Verhältnis-sen offensichtlich eine positive Rückkopplung ein, die eine bestehende Welle weiter verstärkt (barokline Instabilität) Oben: Strömungsmuster am Boden im Bezugssystem der Rossby-Wellenfront (durchgezogen) Unten: Strömungsmuster in einem ortsfesten System unter Einbeziehung wandernder Rossby-Wellen.

Die drei Stadien eines Tiefdruckgebietes Wellenstörung Divergenz i.d.H. erzeugt Tief am Boden. Erste geschlossene Isobare bildet sich am Boden. Höhepunkt Warm- und Kaltfront und Warmsektor klar erkennbar. Niederschlagsbildung setzt ein. Okklusion Kaltfront hat Warmfront eingeholt und die Warmluft nach oben gehoben. Das Tief setzt verfügbare potentielle Energie (APE) in kinetische Energie um. Gleichzeitig erzeugt es effizient den notwendi-gen meridionalen Wärmeaustausch (kalte Luft nach Süden, warme nach Norden). Kaltfront-Okklusion Warmfront-Okklusion

Struktur von Tiefdruckgebieten Quelle: Bauer u. a. 2002, S. 99

Tiefdruckentwicklung nach Bjerknes und Solberg (1922) Deren Theorie der Tiefdruckentwick-lung (Frontentheorie) ging von einer bestehenden Front aus, die instabil wird. Erst aus dieser Instabilität entsteht danach das Tiefdruckgebiet. Wir haben aber gelernt, dass zuerste das Tief durch Vergenzen in der Westwindströmung entsteht. Die Fronten entstehen in der Folge, weil alternierende Tiefs und Hochs unterschiedlich temperierte Luftmassen gegeneinander führen (Feldtheorie).

Ergänzungen zu dynamischen Tiefs Die Tiefdruckgebiete haben wird bislang dynamisch erklärt. Thermische Antriebe sind aber zusätzlich von großer Wichtigkeit: Die freiwerdende latente Wärme bei der Niederschlagsbildung ist ein wichtiger zusätzlicher Energielieferant. An Fronten trägt die thermisch bedingte Querzirkulation zum Antrieb mit bei. Es gibt auch kleinere Tiefs in den mittleren Breiten, die vorwiegend thermisch aus der freiwerdenden latenten Wärme gespeist werden (polare Meso-Zyklonen, Mini-Hurrikane). Sie haben – wie die tropischen Zyklonen – warme Kerne, während die besprochenen Tiefs der mittleren Breiten kalte Kerne haben.

Zyklone und Meso-Zyklone im Mittelmeer

Hochs in der Westwinddrift Bildung z.B. dynamisch analog zu den Tiefs, d.h. hier starke konvergente Strömungen in der Höhe (> 7 km) (Vorticity-Gleichung). Hochdruckgebiete haben i.a. keine Fronten, weil die divergente Strömung am Boden u.U. bestehende starke Gradienten auflöst. Die eher stationären Hochdruckgebiete der Subtropen werden teilweise dynamisch durch die Scherung zwischen Westwinddrift und den östlichen Winden der Hadley-Zelle aufrecht erhalten. Eine andere Komponente ist die Konvergenz der südwestlichen Gegenpassatströmung mit der Westwinddrift.

Übungen zu VII.2.5 Skizziere die Höhenströmung zu den jeweiligen Entwicklungsstadien. Beurteile die Realitätsnähe der Abbildung.

Übungen zu VII.2.5 (2) Wie entstehen barotrope Rossby-Wellen? Warum entstehen Tiefs vorwiegend auf der Ostseite der Rossby-Wellen und Hochs auf der Westseite? Wie können Rossby-Wellen Zonalimpuls in meridionaler Richtung transportieren?