Clemens Simmer
Einführung
in die Meteorologie (met210)
- Teil VII: Synoptik
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VII Synoptische Meteorologie
Synoptik ist die Zusammenschau der Wettervorgänge in Raum und Zeit mit dem Ziel der Wetteranalyse und
Wettervorhersage. Die Synoptik ist Teil der Angewandten Meteorologie.
1. Allgemeines
- Definitionen
- Darstellungsweisen
- Dreidimensionale Sicht
2. Synoptische Systeme mitterer Breiten, oder „Wie entstehen Tiefs und Hochs“
- verschiedene Skalen - Vorticitygleichung
- Frontentheorien
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VII.2.5 Lebenszyklus von Hochs und Tiefs
• Die großen Vergenzen in den Rossby- Wellen der Höhenströmung (>7 km) initiieren Tiefs und Hochs am Boden.
• Die durch die Tiefs und Hochs verur- sachten Strömungen in Bodennähe verstärken die Tröge und Rücken durch Kaltluftadvektion bzw.
Warmluftadvektion– die Rossby-Wellen werden verstärkt!
• Die Verstärkung der Amplituden führen wiederum zu einer Verstärkung der Vergenzen usw..
• Während barotrope Rossby-Wellen
stabil sind, tritt bei baroklinen Verhältnis- sen offensichtlich eine positive
Rückkopplung ein, die eine
bestehende Welle weiter verstärkt (barokline Instabilität)
Oben: Strömungsmuster am Boden im Bezugssystem der Rossby-Wellenfront (durchgezogen)
Unten: Strömungsmuster in einem ortsfesten System unter Einbeziehung wandernder Rossby-Wellen.
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Die drei Stadien eines Tiefdruckgebietes
Wellenstörung Divergenz i.d.H.
erzeugt Tief am Boden. Erste
geschlossene Isobare bildet sich am Boden.
Höhepunkt
Warm- und Kaltfront und Warmsektor klar erkennbar.
Niederschlagsbildung setzt ein.
Okklusion
Kaltfront hat Warmfront eingeholt und die
Warmluft nach oben gehoben.
Kaltfront-Okklusion Warmfront-Okklusion
Das Tief setzt verfügbare
potentielle Energie (APE) in kinetische Energie um.
Gleichzeitig erzeugt es effizient den notwendi- gen meridionalen
Wärmeaustausch (kalte Luft nach
Süden, warme nach Norden).
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Struktur von Tiefdruckgebieten
Quelle: Bauer u. a. 2002, S. 99
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Tiefdruckentwicklung nach Bjerknes und Solberg (1922)
1. Deren Theorie der Tiefdruck-systementwicklung (Frontentheorie) ging von einer bestehenden Front aus, die instabil wird.
2. Erst aus dieser Instabilität entsteht danach das Tiefdruckgebiet.
3. Wir haben aber gelernt, dass
zuerst das Tief durch Vergenzen in der Westwindströmung
entsteht.
4. Die Fronten entstehen in der
Folge, weil alternierende Tiefs und Hochs unterschiedlich temperierte Luftmassen gegeneinander führen (Feldtheorie).
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Ergänzungen zu dynamischen Tiefs
• Die Tiefdruckgebiete haben wird bislang dynamisch erklärt.
• Thermische Antriebe sind aber auch von großer Wichtigkeit:
– Die freiwerdende latente Wärme bei der Niederschlagsbildung ist ein wichtiger zusätzlicher Energielieferant.
– An Fronten trägt die thermisch bedingte Querzirkulation zum Antrieb mit bei.
• Es gibt auch kleinere Tiefs in den mittleren Breiten, die vorwiegend thermisch aus der freiwerdenden latenten Wärme gespeist werden (polare Meso-Zyklonen, Mini- Hurrikane).
• Sie haben – wie die tropischen Zyklonen – warme Kerne, während die besprochenen Tiefs der mittleren Breiten kalte Kerne haben.
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Zyklone und Meso-Zyklone im Mittelmeer
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Hochs in der Westwinddrift
• Bildung z.B. dynamisch analog zu den Tiefs, d.h. hier starke konvergente Strömungen in der Höhe (> 7 km) (Vorticity-Gleichung).
• Hochdruckgebiete haben i.a. keine Fronten, weil die
divergente Strömung am Boden u.U. bestehende starke Gradienten auflöst.
• Die eher stationären Hochdruckgebiete der Subtropen
werden teilweise dynamisch durch die Scherung zwischen Westwinddrift und den östlichen Winden der Hadley-Zelle aufrecht erhalten.
• Eine andere Komponente ist die Konvergenz der südwestlichen Gegenpassatströmung mit der
Westwinddrift.
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Übungen zu VII.2.5
1. Skizziere die Höhenströmung zu den jeweiligen Entwicklungsstadien.
2. Beurteile die Realitätsnähe der Abbildung.
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Übungen zu VII.2.5 (2)
3. Wie entstehen barotrope Rossby-Wellen?
4. Warum entstehen Tiefs vorwiegend auf der Ostseite der Rossby-Wellen und Hochs auf der Westseite?
5. Wie können Rossby-Wellen Zonalimpuls in meridionaler Richtung transportieren?
