A3 Atmosphärische Blockaden und anomale Zirkulation

Thema

Eine atmosphärische Blockierung ist ein beständiges großräumiges Zirkulationsmuster, bei dem sich ein blockierendes Hochdruckgebiet in den mittleren bis hohen Breiten in einer ungewöhnlichen Position festsetzt und dort fünf bis dreißig Tage oder länger verbleibt. Während dieser Zeit stört das blockierende Hochdruckgebiet den normalen Verlauf des Jetstreams – der Windströmung, die Wettersysteme normalerweise von West nach Ost lenkt – und lenkt sie um sich herum ab, anstatt sie vorwärts ziehen zu lassen. Diese anhaltende Ablenkung der Wettersysteme ist dafür verantwortlich, dass atmosphärische Blockierungen überproportional häufig zu Temperaturextremen führen, wie beispielsweise zu den Hitzewellen in Europa und den Kältewellen in Nordamerika, sowie zu den Überschwemmungen durch anhaltende Regenfälle, die von Wettersystemen verursacht werden, die unter seinem Einfluss träge werden oder stillstehen.

Die Ursache für die ungewöhnliche Position des blockierenden Hochdruckgebiets ist die Absorption von Rossby-Wellen in den mittleren Breiten innerhalb der Blockierungszone: Anstatt ihre Energie wie unter normalen Bedingungen nach Osten auszubreiten, werden diese Rossby-Wellen in der Blockierungszone gefangen und stauen sich dort. Diese Energieansammlung ist genau das, was die Störung aufrechterhält und das blockierende Hochdruckgebiet verstärkt, das die Wellen am Abfließen hinderte. Dadurch wird der Mechanismus geschlossen, der die atmosphärische Blockierung beständig macht. Diese Beständigkeit ist das Kriterium, anhand dessen die atmosphärische Blockierung operationell identifiziert wird: Sie gilt als aktiv, wenn der Druckgradient in der Zone mindestens fünf aufeinanderfolgende Tage umgekehrt bleibt.

Diese Beständigkeit des blockierenden Hochdruckgebiets hat auch eine grundlegende Erklärung: Die atmosphärische Strömung der mittleren Breiten kennt zwei unterschiedliche Gleichgewichtszustände, zwischen denen sie wechseln kann. Der erste ist die normale zonale Strömung, in der Wettersysteme ungehindert von West nach Ost vorrücken. Der zweite ist der blockierte Zustand, in dem sich das blockierende Hochdruckgebiet festsetzt und durch die zuvor beschriebene Rossby-Wellen-Akkumulation aufrechterhalten wird. Das System springt von einem Zustand in den anderen, wenn eine ausreichend große Störung es aus dem zonalen Zustand drängt. Sobald es in den blockierten Zustand gelangt ist, hält die Rossby-Wellen-Akkumulation es dort, bis eine weitere Störung mit ausreichender Amplitude es wieder in die zonale Strömung zurückführt.

Wenn Rossby-Wellen nicht in der Troposphäre der mittleren Breiten gefangen werden, sondern verstärkt werden und sich vertikal in die Stratosphäre ausbreiten, können sie eine noch extremere Form der anomalen Zirkulation hervorrufen: den Zerfall des Polarwirbels. Innerhalb der Stratosphäre hält der Polarwirbel normalerweise die kalte arktische Luft innerhalb des Polarkreises. Trifft die vertikale Ausbreitung verstärkter Rossby-Wellen mit ausreichender Kraft auf ihn, schwächt sich der Polarwirbel ab oder zerfällt. Diese Aufspaltung öffnet einen Auslass für kalte arktische Luft, die dann in die mittleren Breiten entweicht. Dieser Austritt kalter arktischer Luft erzeugt historische Kältewellen, die Regionen erreichen können, die so weit vom Polarkreis entfernt liegen wie der Süden Nordamerikas oder Mitteleuropas. Sowohl atmosphärische Blockierungen in der Troposphäre als auch die Störung des Polarwirbels in der Stratosphäre gehören im Grunde zur selben Gruppe anomaler Zirkulationsmuster, die durch Rossby-Wellen aufrechterhalten werden, die sich nicht mehr normal ausbreiten. Wenn sich diese Wellen in der Troposphäre stauen, erzeugen sie ein anhaltendes blockierendes Hochdruckgebiet, das Wettersysteme ablenkt und extreme Temperaturen sowie Überschwemmungen verursacht. Verstärken sie sich und steigen in die Stratosphäre auf, brechen sie den Polarwirbel auf und setzen kalte arktische Luft in historischen Kälteperioden frei. In beiden Fällen zeigen atmosphärische Blockierungen und ihre Variationen, wie dieselbe großräumige Zirkulationsstörung, je nachdem, in welcher Atmosphärenschicht sie auftritt, extreme Hitze, anhaltende Überschwemmungen oder ungewöhnliche polare Kälte hervorrufen kann.

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