Schichtdickenadvektion
Dargestellt sind die 500hPa-Isolinien sowie die Schichtdickenadvektion (farbig) in 0,1K/h. Grün und blau sind negative Schichtdickenadvektion, rot und pink positive Schichtdickenadvektion.
Die sogenannte
Schichtdicke bezieht sich auf eine bestimmte Luftmassenschicht , meist zwischen 500 und 850hPa und ist eine Funktion der mittleren Temperatur einer Schicht. Damit ist die Schichtdickenadvektion eine Funktion der Temperatur. Das bedeutet, dass beim Herantransport wärmerer Luft (auch Warmadvektion oder Warmluftadvektion genannt) die Luftsäule bzw. die Schicht gestreckt wird (wärmere Luft = geringere Dichte durch Vergrößerung des Volumens bei Annahme konstanten Drucks). Stellt man sich eine Luftsäule (vertikal!) in der Atmosphäre vor, so gelangt bei Warmluftadvektion durch die Ausdehnung der Schicht ,auch
Positive Schichtdickenadvektion (PSA) , mehr Luft in die höheren Schichten. Wie man weiß, ist er Wind in der Höhe stärker als am Boden, sodass in der Höhe mehr Masse abtransportiert wird als unten nachströmt.
Das führt also oben zur Divergenz (Auseinanderfließen von Luftmasse) und unten zur Konvergenz (Zusammenströmen von Luftmassen), ab einer bestimmten Größenordnung (scale) werden die unten zusammenströmenden Luftmassen durch die Corioliskraft in Drehbewegung versetzt . Ein Tiefdruckgebiet entsteht. Maßgebend ist hier der Druckfall durch das stärkere Wegströmen oben als unten nachfließen kann (die Masse,die auf den Boden lastet, nimmt ab).
Jedoch muss PSA nicht zwangsläufig mit der Labilisierung einer Luftmasse einhergehen. Hierfür gilt es einen weiteren Faktor zu beachten : die Vorticityadvektion , vereinfacht bei isolierten Bedingungen : Positive Vorticity Advektion = Hebung auf der Trogvorderseite und Negative Vorticityadvektion auf der Trogrückseite, analog zur Keilvorder- und rückseite.
Wenn beide Faktoren zusammenspielen, wie beim obigen Beispiel bei der schönen Zyklogenese (siehe auch Mitte der ThetaE-Karte), dann wirken PVA und PSA - der Druck fällt vorderseitig des Höhentroges weiter (Bodenzyklogenese!), es treten Niederschläge auf.
Überwiegt hingegen die NVA , etwa auf der Keilvorderseite eines kräftigen Höhenkeils, dann kommt es zum Absinken und Wolkenauflockerungen oder wolkenlosem Himmel. Bei einer Mischung aus Beidem entsteht der besonders im Tiefland gefürchtete Sprühregen oder Hochnebel und Nebel mit Nebelnässen, da hier einerseits durch Absinken die Wolkenunter- und obergrenzen sehr tiefliegen, aber es durch Hebung zu Kondensation und Niederschlägen kommt.
Im anderen Fall der Kaltluftadvektion (=
negative Schichtdickenadvektion (NSA) zieht sich die Luftmasse zusammen (Kaltluft besitzt eine höhere Dichte), sie wird gestaucht. Am Boden fließt mehr weg als von oben nachgeführt wird (oben Konvergenz, unten Divergenz). Die Absinkbewegung führt bei trockenadiabatischer Erwärmung mit 1K/100m zum Bewölkungsrückgang und wolkenlosem Himmel. Mit dem Massenstau am Boden ist ein Druckanstieg verbunden -> ein Hochdruckgebiet entwickelt sich.
Auch hier gilt : Spielen NSA und NVA zusammen, wird die Luftmasse etwa auf der Trogrückseite stabilisiert und die Schauerneigung nimmt ab bzw. hört auf. Das gilt besonders bei Kaltfrontdurchgängen aus nördlicher Richtung, wenn dahinter ein kräftiger Keil nachfolgt. Bestenfalls handelt es sich um eine Arktikfront mit massiver Kaltluftadvektion (NSA) und kräftigem Druckanstieg dahinter. In der Folgenacht können dadurch strenge Fröste auftreten bzw. mit Kaltfrontdurchgang bereits extreme Temperaturabnahmen vorkommen (Fall Silvester 1978/79 in Deutschland mit teilweise 30K Temperatursturz).
Ist jedoch die NSA mit PVA gekoppelt, z.B. wenn hinter der Kaltfront ein Höhentrog nachfolgt, auf dessen Vorderseite es wieder hebt, dann überlagert die Hebung der Luftmasse (und Labilisierung durch sich vergrößernden vertikalen Temperaturgradienten) das Absinken und es treten die bekannten postfrontalen Schauer und Gewitter auf. Je größer der Anteil der Hebung, desto aktiver ist das Rückseitenwetter.
Im Wetterbericht ist die Mischung dieser Anteile gewissermaßen codiert:
wolkenlos = 100% Absinken
vereinzelt/kaum Schauer = Absinken und Stabilisierung überwiegt, jedoch Hebung vorhanden, lokal, besonders orographisch Auslöse möglich
einzelne Schauer = stärkere Hebung vorhanden
vermehrt Schauer (einzelne Gewitter) = Hebung überwiegt
zahlreiche/mehrfach Schauer (Gewitter) , Hebung überwiegt stark, besonders wenn der hereinschwenkende Höhentrog eine starke Krümmung aufweist (hoher Amteil an Krümmungsvorticity, aber das ist ein anderes Thema).
Merke: Die Betrachtung von Schichtdickenadvektion reicht alleine NIE aus, um Niederschlag vorhersagen zu können. Nur die Kopplung an die Vorticityadvektion lässt Aussagen darüber zu, welcher Anteil überwiegt und ob es zur Wolkenbildung/Niederschlag oder Wolkenrückgang/klarer Himmel kommt.
- Editiert von Felix Welzenbach am 10.01.2006, 12:10 -