Luftkreisläufe/Westwindzone

Aus ZUM-Unterrichten
Wechseln zu: Navigation, Suche

Das Klima der gemäßigten Breiten ist geprägt von Jahreszeiten mit einem ständigen Wechsel zwischen Kälte und Wärme, zwischen Niederschlag und Trockenheit.

Die Winde wechseln schnell nach Stärke und Windrichtung.

Das Hauptkennzeichen der sog. Westwindzone ist der Durchzug sog. dynamischer Tiefdruckgebiete. Die Tendenz dieser Bewegungen von West nach Ost gab der Zone der gemäßigten Klimate die Bezeichnung Westwindzone. Es gibt Wind aus allen Himmelsrichtungen, nur im langfristigen Durchschnitt liegt ein Überwiegen westlicher Luftbewegungen vor.

Das Wettergeschehen in der Westwindzone ist sehr komplex. Verschiedene funktionale Komponenten wirken hier zusammen:

  1. Temperaturgegensätze bestimmen die Luftmassengrenzen
  2. Die Rossby-Welle zeigt das Ausmaß des Energieaustauschs
  3. Der Jetstream (PFJ) bestimmt das Wirbelgeschehen
  4. Der Jetstream (PFJ) bestimmt das Luftdruckgefälle
  5. Das dynamische Tiefdruckgebiet bestimmt das lokale Wetter
  6. Das dynamische Tiefdruckgebiet steht in Wechselbeziehung zum Relief


Die Frontalzone als Luftmassengrenze

Luftkreislauf-Westwindzone.gif

Wenn sich unterschiedlich temperierte Luftmassen nicht durchmischen können, dann treffen wärmere und kältere Luft an einer Trennfläche aufeinander. Diese Fläche heißt Frontalzone.

Wegen der Kugelgestalt der Erde können sich die Luftmassen nicht ausreichend vermischen. Dies gilt insbesondere für Polarluft und Subtropenluft. Sie erzeugen so die planetarische Frontalzone (Westwindzone). Am Tropopausenknick liegt der Polarfrontjet (PFJ) in etwa 10 km Höhe.

Luftkreislauf-Jetstream-2.gif

Der Energieaustausch

Die Rossby-Welle am 10.06.2000

Verfolge die Wirkungen, die von der Lage der Rossby-Welle ausgehen!

Luftkreislauf-Rossbywelle-2.gif


Zur Bildfolge:

  1. Skizze der Jet-Situation
  2. Jet-Karte aus dem Internet
  3. Wolken- und Temperaturbild
  4. Wasserdampfbild
  5. Wolkenradar (Regengebiete)

Die planetarische Frontalzone als System des Energieaustauschs - die Rossby-Welle

Luftkreislauf-Rossbywelle.gif

Kaltlufteinbrüche von Norden und Warmluftvorstöße von Süden, die Rossby-Welle gerät in große Schwingungen.


Das Wirbelgeschehen

Entstehung einzelner dynamischer Hoch- bzw. Tiefdruckgebiete in den Windungen der Rossby-Welle

Der Jetstream (PFJ) bestimmt das Wirbelgeschehen an der Frontalzone.

Bei linearem Verlauf der Frontalzone unter dem Polarfrontjet gibt es dieses Phänomen nicht. Erst die turbulente Strömung erzeugt Wirbel (wie bei der Kerze), die die Frontalzone abdrängen. Dadurch werden die Mäander vergrößert. Dies wirkt auf die Wirbel verstärkend zurück.

Polseitiges Ausscheren erzeugt dynamische Tiefdruckgebiete, also Gebiete mit sinkendem Luftdruck.

Äquatorseitiges Ausscheren erzeugt dynamische Hochdruckgebiete mit steigendem Luftdruck.

Das Luftdruckgefälle

Ein Jetstream erzeugt ein dynamisches Hoch- bzw. Tiefdruckgebiet

Der Jetstream (PFJ) steuert im Bereich von Engstellen des Höhenwindes den Luftdruck im Umfeld der Frontalzone.

Der Jetstream bewegt sich von West nach Ost.

Vor der Engstelle staut sich die Luft im Windkanal, es wird Luft nach unten weggedrückt. Dies erzeugt ein dynamisches Hochdruckgebiet, das bis zum Boden reicht und mit dem Jetstream wandert.

Hinter der Engstelle saugt der Jetstream von allen Seiten an. Insbesondere die warme Luft der wärmeren Front-Seite wird hochgezogen. Es entsteht ein dynamisches Tiefdruckdruckgebiet, das ebenfalls mit dem Jetstream mitwandert.


Das lokale Wetter

Die Themen der Animation:
Jetstream-Divergenz
Bodenkarte
Warmluft gleitet auf und kühlt ab
stratiforme Wolken und Regen an der Warmfront
Kaltluft stößt nach
Wolkenbildung an der Kaltfront
Schnelle Kaltluft fällt zu Boden, eingeschlossene Warmluft schießt nach oben und erzeugt Gewitter


Das Umfeld eines dynamischen Tiefs wird durch den Jetstream gelenkt .

Welche Komponenten bestimmen das Wettergeschehen im dynamischen Tiefdruckgebiet?

  1. Unterschiedliche Temperaturen auf den beiden Seiten einer Front
  2. Lage des tiefsten Drucks unter dem Jetstream
  3. Die Drehbewegung der Luftmassen
  4. Wolkenbildung mit verschiedener Ursache



Das dynamische Tief in seiner Wechselbeziehung zum Relief

Ein Tief überquert Deutschland

Wie entsteht eigentlich Regen?

Die Antwort ist einfach: Luft muss abkühlen, damit der enthaltene Wasserdampf kondensieren kann.

Die Abkühlung erfolgt einmal beim Aufstieg von Luft. In einem dynamischen Tiefdruckgebiet erfolgt dies an der Warmfront durch Aufgleiten der warmen Luft auf die kalte. Im Kern des Tiefs wird Luft nach oben gesogen, auch dort kommt es zu Niederschlägen. An der Kaltfront gibt es schon verschiedene Abkühlungsvorgänge. Beim Aufstieg eingeschlossener Warmluft ist wieder die adiabatische Zustandsänderung Ursache für die Abkühlung (Gewitter). An der Luftmassengrenze von warm zu kalt wird warme Luft durch Kontakt mit der kalten Luft abgekühlt, es kommt zur Wolkenbildung.

Weitere Ursachen für die Entstehung von Niederschlag liegen in der Luftzirkulation im Umfeld des Tiefs.

- Im Luv von Hindernissen:

Luft steigt auf, Feuchtigkeit kondensiert zu Wolken, es kommt zu Stauniederschlägen vor den Hindernissen.

- Im Lee von Hindernissen tritt ein anderer Effekt ein:

Luft sinkt ab und erwärmt sich. Es treten trockene Fallwinde (Föhn) auf, Wolken lösen sich auf, soweit der Föhn-Effekt reicht.