Außertropische Zirkulation PDF

2 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: - Frontalzyklonen und andere Druckgebilde - Luftmassen - Großwetterlagen - Zirkulationsschwankungen  3 Allgemeine Z...

2 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: - Frontalzyklonen und andere Druckgebilde - Luftmassen - Großwetterlagen - Zirkulationsschwankungen  3 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Frontalzyklonen  4 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Aktionszentren im Luftdruckfeld der Nordhemisphäre therm. dyn. therm. dyn. frontogene- tische Punkte therm. dyn. therm. dyn. (nach Weischet 1991)  7 Entwicklungsstadien An Kaltfront: Kaltluft bricht in einer Frontalzyklone Warmluft ein -> intensive Aufwärtsbewegunge Bewölkung = n, Konvektionsereignis grün sen V.a. An Der westlichen -> kaum Bewölkung Warmfront Strömung wird Welle aufgeprägt Kaltfront Warmfront Warmluft nähert sich Wo Kaltluft auf Warmluft trifft an Kaltluft Endstadium: Landregen Kaltluft holt Warmluft auf Warmsektor schrumpft zusammen Schauer Warmfront und Kaltfront fallen zusammen: Temperaturgegensaätze/ Druckgegenstäze zwischen warm und kaltluft ausgeglichen -> zyklonale Struktur löst sich auf  8 Entwicklungsstadien einer Frontalzyklone (Barry & Chorley 2009)  9 „Reife“ Frontalzyklone  10 „Reife“ Frontalzyklone Schauer an der Kaltfront und in der labilen Landregen an der Rückseitenkaltluft Warmfront Wetterberuhigung im Warmsektor  11 10.11.1982 (Häckel 2003)  12 10.11.1982 (Häckel 2003)  13 Entwicklungsstadien einer Frontalzyklone (Barry & Chorley 2009)  14 Entwicklungsstadien einer Frontalzyklone Warm occlusion: Cold occlusion: Kaltluft, die an der Rückseite der Rückseitenkaltluft ist kälter als Frontalzyklone auf die Warmfront Vorderseitenkaltluft geführt ist, nicht ganz so kalt ist kältere (dichtere) Luftmasse wie die Vorderkaltluft bricht in die davorliegende -> kalte Luftmasse hat geringere nicht ganz so kalte Luftfront Dichte und gleitet auf die noch ein kältere Kaltluft auf V.a. Im Sommer -> Nedershclagsprozess schwächer (Rückseitenkaltluft trifft auf V.a. Im Winter sommerlich weniger ausgekühlte Vorderseitkaltluft Werden mit Höhenströmung von West nach Ost mitgezogen aber unterschiedliche Bahnen (Barry & Chorley 2009)  15 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Zyklonenzugbahnen über Europa Zyklone 5b beschreibt Weg einer Frontalzyklone, nicht streng von West nach Ost, sondern nach Süden über Alpen, streift Mittelmeergebiet, um alpen herum nach Norden Verstärkt sich über Alpen aus dynamischen Gründen Über warmem Mittelmeer nimmt Zyklone Wasser und Energie auf -> Starkniederschlag, Hochwasserrelevanz (Van Bebber 1891)  16 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Nicht-frontale Druckgebilde: Hochdruckgebiete (aber: Steuerung von Fronten) - Dynamische Frontalzyklonen werden um HOchdruckgebite herumgeführt - zentrale / steuernde z.B. blockierende Antizyklone - sekundäre / wandernde z.B. Zwischenhoch Bilden sich zwischen zwei Fronatlzyklonen - Thermische Kältehochs  17 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Blockierende Antizyklone: Blockiert die Bewegungsrichtung von Frontalzyklonen -> müssen H stattdessen nach Norden/ Süden ausweichen Standardzyklone von West nach Ost  18 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Nicht-frontale Druckgebilde: Tiefdruckgebiete - Dynamische - zentrale / steuernde z.B. Zentraltief, Kaltlufttropfen - orographisch induzierte z.B. Leedepressionen - Thermische Hitzetiefs  20 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Allgemeine Klimacharakteristika in der Westwinddrift ständiger Wetter- und Witterungswechsel  Frontalzone  unterschiedliche Zirkulationsformen  verschiedene Druckgebilde vier thermische Jahreszeiten  variable Einstrahlungswinkel  variable Tageslänge markante longitudinale Klima-Unterschiede  variabler Kontinentalitätsgrad  unterschiedliche Meeresströmungen (siehe Ozeanische Zirkulation)  stehende lange Wellen  Luv-Lee-Kontraste  21 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Hemisphären-Unterschiede und ihre Auswirkungen auf die außertropische Westwinddrift Arktis / Antarktis: Bedingt durch höhere Temperaturunterschiede, stärkere Druckgradienten  Grundstrom- und Wirbelintensität: größer auf Südhalbkugel  äquatorwärtiges Ausgreifen: weiter auf SH  Auftrittshäufigkeit von Zirkulationsformen: mehr zonal auf SH Land-Meer-Verteilung:  22 Ozeananteil [%] von 93 % 80° 10°-Breitenzonen: 80° 70° 71 % 70° 29 % 60° 60° 43 % 50° 50° 48 % 40° 40° 57 % 30° 30° 62 % 20° 20° 74 % 10° 10° Äquator 77 % 76 % 10° 10° 78 % 20° 20° 77 % 30° 30° 89 % 40° 40° 97 % 50° 50° 99 % 60° 60° 90 % 70° 70° 25 % 80° 80° 0%  23 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Hemisphären-Unterschiede und ihre Auswirkungen auf die außertropische Westwinddrift Arktis / Antarktis:  Grundstrom- und Wirbelintensität: größer auf Südhalbkugel  äquatorwärtiges Ausgreifen: weiter auf SH  Auftrittshäufigkeit von Zirkulationsformen: mehr zonal auf SH Land-Meer-Verteilung: Landflächen auf Südhalbkugel machen gerineren Teil aus  Ausmaß der jahreszeitlichen Breitenverschiebung: größer auf Nordhalbkugel  Ausbildung von stehenden langen Wellen und von Aktionszentren: ausgeprägter auf NH  Klima-Unterschiede längs der Breitenkreise: wesentlich stärker auf NH  24 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Luftmassen – Herkunft und Eigenschaften Defintion: Große, relativ einheitliche Luftquanten, die entsprechend den klimatologischen Gegebenheiten ihrer Herkunftsgebiete typische Eigenschaften besitzen.  25 Luftmassen Europas c = kontinental m = maritim P = Polarluft T = Tropikluft A = Arktis S = Sahara  26 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Luftmassen – Herkunft und Eigenschaften Luftmassen Europas (nach Scherhag 1948) Alternative Übersicht nach Geb, M. (1978): Luftmassenkalender für Mitteleuropa  28 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Zirkulationsformen und Großwetterlagen: „Großwetterlage“: (nach BAUR) „Unter GWL versteht man die während mehrerer Tage im wesentlichen gleichbleibenden und für die Witterung in den einzelnen Teilgebieten maßgebenden Züge des Gesamtzustandes der Lufthülle in dem betrachteten Großraum. Sie wird gekennzeichnet durch die mittlere Luftdruckverteilung im Meeresniveau und in der mittleren Troposphäre, erstreckt über einen Raum von mindestens der Größe Europas einschließlich des östlichen Nordatlantik.“  29 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Großwetterlagen: Großwetterlagen Europas (nach HESS / BREZOWSKY) A: antizykonal, Z: zyklonal zonale Zirkulationsform: WA, WZ, WS, WW gemischte SWA, SWZ, NWA, NWZ, TM, HM, BM Zirkulationsform: TRM, NA, NZ, HB, HNA, HNZ, NEA, NEZ, meridionale HFA, HFZ, HNFA, HNFZ, SEA, SEZ, SA, SZ, Zirkulationsform: TB, TRW  30 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Großwetterlagen: Großwetterlagen Europas (nach HESS / BREZOWSKY) A: antizykonal, Z: zyklonal zonale Zirkulationsform: WA, WZ, WS, WW gemischte SWA, SWZ, NWA, NWZ, TM, HM, BM Zirkulationsform: TRM, NA, NZ, HB, HNA, HNZ, NEA, NEZ, meridionale HFA, HFZ, HNFA, HNFZ, SEA, SEZ, SA, SZ, Zirkulationsform: TB, TRW  31 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Großwetterlagen: Großwetterlagen Europas (nach HESS / BREZOWSKY) Wa Antizyklonale Struktur TM Zyklonal wäre nach Süden verschoben T H  32 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Großwetterlagen: Großwetterlagen Europas (nach HESS / BREZOWSKY) HM TRW  33 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre Charakteristika der Außertropischen Zirkulation: Die Nordatlantische Oszillation (NAO) als bedeutsamste Zirkulationsschwankung im nordatlantisch-europäischen Raum Zusammenspiel zwischen beiden großen Aktionszentren über NOrdatlantik (Azorenhoch, Islandtief) Definiert über die Druckdifferenz zwischen Azoren-Hoch und Island-Tief  34 Bedeutsame Zirkulationsschwankungen NAO NAO: North Atlantic Oscillation Ist die Druckdifferenz stärker/ schwächer als normal ausgeprägt (Wanner et al. 2000)  35 Rot: höher als im Mittel -> stärkere westströmung über Nordatalntik Blau: Druckdifferenz geringer als im Mittel -> schwächere Wetströmung über NOrdatalantik NAO-Index (https://www.cpc.ncep.noaa.gov)  36 NAO-Index The ensemble mean forecasts of the NAO index are obtained by averaging the 11 MRF ensemble members (blue lines), and the observed NAO index (black line) is superimposed on each panel for comparison. For the forecasted indices (lower 3 panels), the yellow shading shows the ensemble mean plus and minus one standard deviation among the ensemble members, while the upper and lower red lines show the range of the forecasted indices, respectively (https://www.cpc.ncep.noaa.gov)  37 Positive Phase der NAO stark ausgeprägtes Azorenhoch/ Islandtief Dazwischen Westwindströmungen intensiv (grüne Pfeile - „Westerlies“) Warm und feuchte Luftmassen Wärmehoch nach Osten abgedrängt (Wanner et al. 1998)  38 Negative Phase der NAO Azorenhoch/ Islandtief schwächer ausgeprägt Westrströmung gibts, aber schwächer ausgeprägt, nach Süden abgewandert mehr Niederschläge (Wanner et al. 1998)  39 Bedeutsame Zirkulationsschwankungen NAO EU NPO A PN ENSO NAO: North Atlantic Oscillation NPO: North Pacific Oscillation EU: Eurasian Pattern PNA: Pacific North American Pattern ENSO: El-Nino / Southern Oscillation (Wanner et al. 2000)