Einleitung:

Ebenso wie bei Isobaren- und Isohypsenfeldern lassen sich auch klimatologische Karten für die Isotachenfelder darstellen, um wichtige Aussagen über die mittlere Verteilung des Windes auf der Nordhemisphäre zu gewinnen. Sinnvollerweise werden dabei die rein geostrophischen Zonal- und die rein ageostrophischen Meridionalkomponenten jeweils extra dargestellt. Ergeben sich beim Mitteln Nord- und/oder Südkomponenten, so ist nach Kenntnis der geostrophischen Approximation sofort ersichtlich, dass diese mittleren Meriodionalkomponenten ageostrophischer Natur sein müssen.

Monatsmittelvergleich Zonalwind Winter <-> Sommer:

Wie bereits bei der Erläuterung der Neigungskonvektion anschaulich erklärt, weisen die Temperaturflächen bei einem Meriodionalschnitt zum Pol hin eine negative Neigung auf. Dadurch existiert stets ein horizontaler Temperaturgradient. Über die thermische Windbeziehung wird nun sofort ersichtlich, dass je stärker dieser horizontale Temperaturgradient ausgebildet ist, sich ein entsprechend starker thermischer Wind ausbilden kann. Dementsprechend bildet sich in den Gebieten des stärksten horizontalen Temperaturgradienten (hyperbarokline Zonen) also auch der stärkste geostrophische Höhenwind aus.
Nun zeigt der Meridionalschnitt für die Nordhemisphäre in den Wintermonaten im Mittel einen weitaus stärkeren horizontalen Temperaturgradienten als in den Sommermonaten. Folglich ist der durchschnittliche zonale (geostrophische) Höhenwind im Winter auch allgemein stärker ausgeprägt als im Sommer. Doch nicht nur das, es entwickelt sich im Winter zumeist zwei ausgeprägte Hauptstrahlströme. Vor allem der räumliche recht konstante Suptropen-Jetstream ist im klimatologischen Mittel sehr gut zu erkennen, während die Zonalkomponente des oftmals stark mäandrierenden polaren Jetstreams bei der Mittelung recht schwach erscheint. Zudem sind die Zentren dieser Jetstreams im Winter auch etwas weiter in Richtung Äquator verschoben.
Von besonderem Interesse ist natürlich auch die durchschnittliche meridionale (ageostrophische) Windkomponente. Hierbei wird sofort offensichtlich, dass diese ageostrophische Komponente im Gegensatz zur geostrophischen im Bodenniveau weitaus stärker ausgeprägt erscheint, was sich durch die Reibung in der PGS auch sofort erklärt. Aber auch in der reibungslosen freien Atmosphäre bleiben durchschnittliche ageostrophische Windkomponenten erhalten. Isobarenkreuzende ageostrophische Windkomponenten beschreibt zum einen die Isotachengleichung, jedoch ist dieser Effekt im atmosphärischen Mittel als gering zu beurteilen. Entscheidender ist hier ebenfalls der horizontale Temperaturgradient (auf einer p-Fläche), der auch einen ageostrophischen Antrieb liefert. Die Richtung dieser ageostrophischen Komponente wird zudem durch die Vertikalbewegung bestimmt. So ist die ageostrophische Windkomponente bei Aufsteigen von der warmen zur kalten Seite gerichtet, und umgekehrt bei Absinken zur warmen Seite. Genau diese beiden meridionalen Komponenten sind nun im nordhemisphärischen Winter bei stärkstem horizontalen Temperaturgradient nun auch sehr schön ausgeprägt. Durch das Aufsteigen über den tropischen Regionen ergibt sich in der Höhe durchschnittlich eine nach Norden (also zur kalten Seite) gerichtete Meridionalkomponente. Über dem allgemeinen Absinkbereich in Höhe der Subtropen ist dagegen eine nach Süden (zur warmen Seite) gerichtete ageostrophische Windkomponente das klimatologische Mittel. Im Bodenniveau ergeben sich aufgrund der Bodenreibung natürlich genau die inversen ageostrophischen Windkomponenten (Subtropen Südkomponente, Tropen Nordkomponente), so dass anschaulich zwei großräumige Zirkulationszellen entstehen, welche natürlich im klimatologischen Zeitscale besonders schön zur Geltung kommen. Dies ist zum einen die thermisch direkte tropische HADLEY-Zirkulation und die etwas schwächere thermisch indirekte FERREL-Zirkulation zwischen Subtropen und mittleren Breiten.
Im Sommer ist wie angesprochen der horizontale Temperaturgradient in der Nordhemisphäre nur sehr schwach, so dass die meridionalen Zirkulationsmuster auch nur recht schwach ausgeprägt sind. Vor allem die FERREL-Zelle ist in den Sommermonaten nur sehr schwach ausgebildet.




Interpretation/Bedeutung dieser nordhemisphärischen Klimatologie:

Ein horizontaler Temperaturgradient (auf einer p-Fläche) bildet über die thermische Windbeziehung nicht nur den Antrieb für die Existenz des Jetstreams, sondern gleichzeitig auch den Antrieb für eine ageostrophische Windkomponente. So können großräumige meridionale Zirkulationen in Gang gesetzt werden, die für den so wichtigen Energie- und auch Impulsaustausch zwischen Äquator und Pol sorgen.
In der Windverteilung steckt also implizit auch immer die Temperaturverteilung.

© Marcus Boljahn