3. Uebung
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Übung 2: Thermischer Wind: Lösung Wetter Systeme, HS 2010 1 Thermischer Wind 1 a) In der Bodenschicht erkennen wir aus den Skizzen eine Linksdrehung mit der Höhe und somit eine Kaltluftadvektion. Hingegen in der oberen Schicht (A) eine Rechtdrehung und somit eine Warmluftadvektion. Der gestrichelte Pfeil ist der thermische Wind, parallel dazu sind die Isothermen eingezeichnet. Recht des thermischen Windes befinden sich warme Luftmassen. b) Die Situation lässt sich mit der Therminschen Wind Gleichung im Geopotential und mit der Richtung der Winde erklären. Im Falle des Tiefdruckgebietes fallen die Geopotentiallinien nach aussen hin ab, so hat es über dem Tiefdruckgebiet horizontal gesehen niedrigere geopotentielle Werte als in seiner Umgebung. Für den Fall des Hochdruckgebiete verhält es sich genau umgekehrt. Die Temperatur innerhalb des Hoch/Tiefdruckgebiet verändert nun den Abstand der Geopotentiallinien, dieser 1 Abstand wird auch als relative Topographie bezeichnet ∆Φ. Anhand der Gleichung können wir schlussfolgern dass erst diese Änderung des Abstandes, die Verändeung der relativen Topographie einen thermischen Wind zur Folge hat. VT = 1 k × ∇p (∆Φ) f (1) Wir wissen nun also das ein thermischer Wind existiert, seine Richtung ist in beiden Fällen gleich, denn der thermische Wind hat die Warmluft immer zu seiner Rechten. In der Skizze ist dies in die Ebene hinein und markiert durch den Kreis mit Kreuz. Die vorheerschende Windrichtung ist nun aber anders, für den Fall des Zyklones in die Ebene hinhein, für den Fall des Antizyklones aus der Ebene heraus. Im letzteren Fall bewirgt der thermische Wind folglich eine Abschwächung des Windes, im ersteren Fall hingegen eine Beschleunigung. c) Die berechnete Temperaturadvektion zeigt mehrere Region mit deutlicher Warm/Kaltluftadvektion. Regionen mit einer Dipol Struktur, eine Regione in der auf eine Warmluft- recht bald eine Kaltluftadvektion zu erkennen ist, sind vorallem durch Fronten bestimmt. Beispiel ist das Teifdruckgebiet links im Bild oder über der iberischen Halbinsel. Die Warmluftadvektion süd-westlich von Island lässt sich hingegen sehr gut mit dem Thermischen Wind erklären. Dieser dreht sich in der entsprechenden Region mit der Höhe nach rechts. In anderem Regionen ist die Entscheidungsfindung nicht immer eindeutig. 2 Thermischer Wind 2 a) Zunahme des Windes mit der Höhe unterhalb des Windmaximums und Abnahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe oberhalb des Maximums. Dies geht einher mit einer Veränderung des Vorzeichens des horizontalen Temperaturgradienten. Man erkennt dies an den Isentropen welche sich unterhalb des Jetmaximums nach unten krümmen (daraus folgt eine Abnahme der Temperatur horizontal in Richtung Norden), hingegen oberhalb des Jetmaximum nach oben bewegen, also eine Zunahme der Temperatur in der Horizontalen (Wir befinden uns also in der Stratosphäre). VT = − R k × ∇p (T ) Pf (2)
