|
|
Jetachse
|
|
Definition: Die quasihorizontale Achse, welche die auftretenden horizontalen Geschwindigkeitsmaxima des Jetstreams in Strömungsrichtung miteinander verbindet, wird als Jetachse bezeichnet. Anschauung: Die Jetachse liegt aus dynamischen Stabilitätsgründen stets auf der warmen (äquatorwärtigen) Seite der Frontalzone, so dass die Frontschicht selbst eine Zone maximaler zyklonaler Scherungsvorticity darstellt. Würde die Jetachse auf der kalten Seite liegen, so würde die Frontschicht eine enorme antizyklonale Scherungsvorticity aufweisen, was im Extremfall zu einer negativen absoluten Vorticity (wenn die antizyklonale Scherungsvorticity die Erdvorticity überwiegt) und damit zu dynamischer Instabilität führen würde. Das geostrophische Gleichgewicht geräte in diesem Fall aus der Bahn. Da der Antreib für den Jetstream primär durch den thermischen Wind, (also durch das Vorhandensein isobarer Temperaturgradienten), erfolgt, nimmt der Wind so lange mit der Höhe zu, bis der isobare Temperaturgradient verschwindet und schließlich seine Richtung umkehrt.  Auf dieser qualitativen Skizze zeigt sich die Jetachse ungefähr in 10 km Höhe (ca. 250 hPa), was in etwa dem klimatologischen Mittel entspricht. Als Faustregel kann man sich merken, dass sie in etwa direkt über der Frontalzone in 500 hPa platziert ist. Horizontaler Verlauf der Jetachse: Die Jetachse verläuft nur im geostrophischen Fall exakt parallel zu den Isohypsen. Ansonsten kann sie die Isohypsen sowohl bei stationären also auch bei sich verlagernden atmosphärischen Wellen kreuzen. Im stationären Fall verursachen ageostrophische Beschleunigungen eine Windkomponente vom hohen zum tieferen Geopotential. Umgekehrt ergibt sich bei negativer Beschleunigung (Abbremsen) eine Windkomponente zum höheren Potential. Dies wird unter Berücksichtigung des einfachen Energieerhaltungssatzes auch sofort ersichtlich, denn bei Beschleunigen wird die kinetische Energie eines Luftteilchens erhöht, so dass es gleichzeitig potentielle Energie abbauen muss. Dies geschieht durch eine Windkomponente zu tieferem Geopotential, je nachdem wie stark der Zuwachs an kinetischer Energie ist. Dieser Fall ist auf der Vorderseite eines quasistationären Langwellentroges über dem Nordatlantik auf der unteren Abbildung wiedergegeben. So wird innerhalb der Jetachse ein Luftteilchen zwischen Irland und Nordschottland erheblich beschleunigt, so dass seine Trajektorie die Isohypsen zum tieferen Geopotential hin kreuzt. In Höhe der Färöer Inseln ist das Isotachenmaximum erreicht und es erfolgt ein Abbremsen, so dass fortan Luftteilchen in Richtung des höheren Geopotentials zurückbewegt werden, ehe sie im Nordmeer angekommen nahezu unbeschleunigt quasiparallel zu den Isohypsen verlaufen.  Ein zweiter Mechanismus einer nicht isohypsen-parallelen Jetachse wird durch instationäre sich verlagernde ROSSBY-Wellen ausgelöst. Dabei kann es trotz unbeschleunigter Luftteilchenbewegung zu diesem Prozess kommen. In welche Richtung die Jetachse dabei gegen die Isohypsen verläuft, hängt von der Verlagerungsrichtung- und geschwindigkeit der planetaren Wellen ab. Bei progressiver Wellenverlagerung zeigte bereits ROSSBY, dass Luftteilchen sich zum höheren Geopotential bewegen. Dies passiert vor allem auf der Rückseite von positiv geneigten Kurzwellentrögen, wie in der obigen Abbildung zwischen Finnland und Tschechien sehr gut zu erkennen ist. Bei retrograden Wellen erfolgt der inverse Prozess eine isohypsenkreuzenden Bewegung hin zu tieferem Geopotential. Als allgemeine Grundregel lässt sich daher ableiten: Bei progressiven Wellen weist die Jetachse eine größere Amplitude auf als das Isohypsenfeld. Die Trajektorien gehen also längere Wege als die Stromlinien. Bei retrograden planetaren Wellen ist es genau umgekehrt mit einer größeren Amplitude im Stromlinienfeld gegenüber der Jetachse. Am einfachsten ist es jedoch isentrope Flächen zu betrachten, denn hier verläuft die Jetachse (unter der durchaus realistischen Annahme isentroper Bewegungen) exakt parallel zu den Stromlinien im Theta-System, dem MONTGOMERY-Potential, welches neben dem Geopotential auch noch das thermodynamische Potential (über die Enthalpie) der Strömung mit einbezieht. © Marcus Boljahn copyright
by www.diplomet.de |