Erklärung der Zusammenhänge zwichen Hoch- und Tiefdruckgebieten auf der Nordhalbkugel, dynamischen Druckgebieten, dem Jetstream und Hitzewellen

1. Außertropische Zirkulation
und Klimawandel
Jetstream, Dynamische Druckgebiete, Hitzewellen
Ortsgruppe Jena
AG Bildung

2. Physikalische Grundlagen
• Wetter spielt sich in Troposphäre ab
(bis ca. 10 km Höhe)
• Warme Luft ist leichter als kalte Luft
→ steigt auf
• Luftdruck und –temperatur nimmt mit der Höhe ab
• Luft fließt vom hohen zum tiefen Druck
• Warme Luft nimmt mehr Wasserdampf auf als kalte
• Coriolis-Kraft: Ablenkung von Wind nach rechts (Nordhalbkugel)
https://www.air4you.de/wp-content/uploads/2016/05/heissluftballonfahrt-oberhausen.jpg, 03.08.2019

3. Drehrichtung von Hoch und Tief
(Nordhalbkugel)
• Luftströmung durch Druckgradient:
• Ablenkung durch Coriolis-Kraft
• Resultat:
H
H
H
T
T
T

4. Polar-Hoch und Tropen-Tief
https://img.posterlounge.de/img/products/450000/444228/444228_poster_l.jpg, 03.08.2019
Sonne
Warm
Kalt
T
H
kalte Luft sinkt ab → hoher Druck am Boden
warme Luft steigt auf → tiefer Druck am Boden
weiß: Polarfront
T
H

5. Polarfront-Jetstream
https://de.wikipedia.org/wiki/Jetstream, 03.08.2019; Hans Häckel: Meteorologie, 6. Auflage 2008
→ Druckausgleich vom tropischen Höhenhoch zum polaren Höhentief + Coriolis-Ablenkung
→ horizontale und vertikale Konzentrierung der Winde an Polarfront
→ Resultat: erdumspannendes, schmales Windband in 10 km Höhe um 45. Breitengrad
→ Windgeschwindigkeiten von tw. über 500 km/h

6. Entstehung von dynamischen Druckgebieten
https://media.diercke.net/omeda/800/6416E_2.jpg, 03.08.2019

7. Entwicklung dynamischer Tiefs
T
T
T
https://www.klett.de, 03.08.2019

8. Durchzug dynamischer Tiefs und Wetter
https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/upload/thumb/Warm_kalt_front.jpg/620px-Warm_kalt_front.jpg, 03.08.2019

9. Rossby-Wellen: Verlagerung des Jetstreams
https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2019/01/Rossby-waves.png, https://www.zdf.de/assets/wetter-hitzerekord-102~2400x1350?cb=1561731166886, 3.08.2019
Verlagerung der Wellen

10. 7-Wellen-Muster und Quasiresonanz
Figure 3 from Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-9326/ab13bf
-7-Wellen-Muster relativ stabil (Resonanz!)
-bedingt durch Meer-Land-Verteilung
-Hitze sehr wahrscheinlich: West-Europa, Zentral-USA, Kaspische Region

11. Klimawandel und Wetterextreme
• Beobachtete Veränderungen:
• Rossby-Wellen werden größer und stabiler
• Wellenverlagerung nach Osten langsamer, teilweise Stillstand!
(„phase-locked events“) → 7-Wellen vor 1999 nie ≥ 2 Wochen!!!
• Ursachen:
• Arktis wärmer→ Polar-Höhentief schwächer → Jetstream schwächer
• Temperaturgradient Land – Meer höher → größere Rossby-Wellen
• Abschwächung Golfstrom?
• Folgen:
• Extremwetterereignisse wahrscheinlicher, intensiver und länger
• Bsp.: Hitzewellen 2003, 2006, 2012, 2015, 2018

12. Beispiel: Hitzewelle 2018
Figure 1 from Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-9326/ab13bf
Temperaturanomalien auf Nordhalbkugel Anfang Juli 2018:

13. Beispiel: Hitzewelle 2018
Figure 2 from Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-9326/ab13bf

14. Quellen:
• Hans Häckel: Meteorologie, 6. Auflage 2008
• Extreme weather events in early summer 2018 connected
by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber
et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-
9326/ab13bf
• Projected changes in persistent extreme summer weather
events: The role of quasi-resonant amplification, Michael E.
Mann et al 2018, Science Advances,
DOI:10.1126/sciadv.aat3272