Übung 3: Thermischer Wind: Lösung

Übung 3: Thermischer Wind: Lösung
Wettersysteme, HS 2011
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,
1
dieser 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)