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Über den Mechanismus der unperiodischen Schwankungen der allgemeinen Zirkulation der Nordhalbkugel

Research paper by F. Defant

Indexed on: 01 Apr '54Published on: 01 Apr '54Published in: Meteorology and Atmospheric Physics



Abstract

Nach der Methode der Chicagoer Meteorologen-Schule unterscheidet man in der großen allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre der gemäßigten Breiten rund um die ganze Nordhalbkugel zwei gegensätzliche Haupttypen: den High Index und den Low Index. Diese Typen beherrschen zeitweise für einige Zeit das Bild der allgemeinen Zirkulation der mittleren und höheren Breiten. Es war nun von Wichtigkeit festzustellen, welche Vorgänge sich in der Atmosphäre beim Übergang von dem einen zum anderen Zirkulationstypus abspielen und wie der innere Mechanismus dieser Umwandlung gestaltet ist. Eine Untersuchung dieser Art bildet den Inhalt der folgenden Arbeit, die ich an der Hand des umfangreichen Materials der Nordhemisphäre des Winterhalbjahres 1951/52 ausgeführt habe.Die Umwandlung eines Low in einen High Index-Typ ist charakterisiert durch folgende Merkmale: Auftreten eines ausgeprägten Druckanstieges und einer gleichzeitig auftretenden Erwärmung in der gesamten Troposphäre über dem subtropischen westlichen Atlantik während der Andauer eines gut ausgeprägten Low Index. Ausbreitung dieses Einflusses (Wärmewelle großräumiger Natur) auf bevorzugter Bahn rund um die Nordhalbkugel. Zerstörung der Kältezungen oder Tröge des Druckfeldes der Low Index-Zirkulation (cut off-Prozesse) und Ausbildung eines mehr zonalen Jetstream in höheren Breiten. Ähnliche Wärmevorstöße stellen sich auch über dem Westpazifik ein, jedoch sind die westatlantischen in der bearbeiteten Jahreszeit stärker, wobei jahreszeitliche Unterschiede bestehen. Das Endresultat des Umwandlungsprozesses ist die Kontraktion des zirkumpolaren Wirbels gegen die höheren Breiten zu bei gleichzeitig beträchtlicher Abkühlung der polaren Atmosphäre.Die Umandlung des High Index-in einen Low Index-Typ wird eingeleitet druch Kälteausbrüche aus dem Polargebiet, das zu dieser Zeit besonders kalte Struktur aufweist (cold dome). Die Hauptausbrüche sind an bestimmte geographische Stellen gebunden (Nordostasien, Alaska-Nordwestkanada, Grönland-Island). Die folgende Ausbildung von Kaltluftzungen mit entsprechend dazwischen liegenden Wärmevorstößen aus Süden ist begleitet von einer starken Mäanderung (Wellenbildung) im Jetstream, dessen mittlere Lage nun südlicher ist. Die Folge dieser Bildungen ist die Verdrängung der Kaltluft aus dem Polargebiet und ihre Verlagerung in mehrere Kältezentren (Nordostsibirien, Nordostkanada und Nordeuropa) bei gleichzeitiger Erwärmung des Polargebietes.Die mit den Umwandlungsprozessen auftretenden Temperaturschwankungen in der Tropo- und Stratosphäre konnten an Hand der zweimal täglichen Radiosondenaufstiege auf Ellesmere-Island eingehend untersucht werden und zeigten in Bestätigung der früher erwähnten Feststellungen in eindrucksvoller Weise das thermische Verhalten der Polarkalotte bei solchen großräumigen Schwankungen der allgemeinen Zirkulation.Es konnte einwandfrei festgestellt werden daß diese Übergänge von einem zum anderen konträren Zirkulationstyp stets in derselben Weise vor sich gehen und einen derartigen, fast gesetzmäßigen Ablauf zeigen, daß eine Verwendung der Ergebnisse für lang- und mittelfristige Prognosen möglich erscheint. Einzig und allein die Intensität des Ablaufvorganges unterliegt Schwankungen, die scheinbar vom vorhergehenden Zustandsbild der allgemeinen Zirkulation der mittleren Breiten und von der Intensität der Wärmewelle aus den Subtropen abhängt.