PV-Strukturen und Starkniederschläge

PV-Strukturen
und Starkniederschläge
Schlans, Graubünden, 16. November 2002
Gondo, Wallis, Oktober 2000
PV @ 325 K
Niederschlag
PV @ 320 K + Windvektoren auf 850 hPa
GM
Spezifische Feuchte + Windvektoren @ 700 hPa
GM
Advektion von Feuchte gegen die Alpen
Niederschlag und Windvektoren @ 850 hPa
GM
IR
WV
Hochreichende Bewölkung (Konvektion)
Positive PV-Anomalie auf
Höhe der Tropopause
Zyklonales Windfeld
Südanströmung der Alpen
Isentropen nach oben gebogen
Reduzierte Stabilität
Erhöhte Tendenz für konvektive Instabilität
Der Mechanismus der
Rossby-Wellen
Wellenzug in der Westwindzone der mittleren Breiten
PV-Perspektive
Stromlinien
(Geopotential)
Grundzustand bei dem die PV nach Norden hin zunimmt
infolge der meridionalen Variation des Coriolisparameters
Hohe PV im Norden
Südwind führt zu
einer negativen
Advektion von PV
Nordwind führt zu
einer positiven
Advektion von PV
Abnahme
Zunahme
Tiefe PV im Süden
Negative PV-Anomalie
Antizyklonales Windfeld
Positive PV-Anomalie
Zyklonale Windfeld
Im Norden und Süden
ungestörte PV
In den mittleren
Breiten wird ein
alternierendes PVFeld überlagert
Wellenzug im PV-Bild
Windfelder sind gegenüber Zentren der PVAnomalien um Viertelwellenlänge verschoben
Westwärtsbewegung der Rossby-Welle (ohne mittlere Westströmung)
+
Nordwind
Positive PV-Advektion
Zunahme der PV
-
Südwind
Negative PV-Advektion
Abnahme der PV
ID
NP
GM
Erzeugung und Vernichtung
von PV durch Heizung
Materielle Änderung
der PV (im mitbewegten
System)
Vertikaler Gradient der
Heizrate. Mögliche Heizprozesse: Strahlung, Freisetzung latenter Wärme bei
Kondensation
Instantanes Heizen
Abnahme der vertikalen Schichtung
und damit Abnahme der PV
z
300 K
290 K
280 K
Instantane Heizung (z.B. durch
Freisetzen von latenter Wärme
bei Kondensation)
Isentropen (Isoflächen der potentiellen Temperatur werden
nach unten gebogen
270 K
Zunahme der vertikalen Schichtung
und damit Zunahme der PV
Langanhaltendes Heizen
Zusätzlich muss die Bewegung
der Luftpakete durch die Zone
Der Heizung berücksichtigt werden
Das Maximum der PV-Erzeugung
fällt zusammen mit dem Maximum
der Heizung
+
+
Konvektive Heizrate (=Freisetzung
latenter Wärme bei Kondensation)
Materielle Änderung der potentiellen
Vorticity gemäss der obigen Formel
Dynamische Tropopause
+
-
Radiative Heizrate (=Heizung durch
kurz- und langwellige Strahlung)
-
Materielle Änderung der potentiellen
Vorticity gemäss der obigen Formel
Erzeugung und Vernichtung
von PV durch
Gebirgsumströmung
Positive PV-Anomalien bei Fronten (PV + Windvektoren @ 850 hPa)
Erzeugung von PV bei der Umströmung von Gebirgen
P2
P3
A
B
Erzeugung von PV bei der Ablösung
der Strömung vom Gebirge
Diabatische Rossby-Wellen
Positive PV-Anomalie in einer baroklinen Zone
4
3
1
5
2
1 Positive PV-Anomalie in der unteren Troposphäre
2 Zyklonales Windfeld: Südwind östlich der PV-Anomalie
3 Aufsteigen der Luftpakete in der baroklinen Zone
4 Einsetzen von Kondensation mit Freisetzen von latenter Wärme
5 Heizung führt zu Erzeugung von PV
Weshalb steigen die Luftpakete östlich der PV-Anomalie auf?
Geneigte Isentropen
Barokline Zone
PV + potentielle Temperatur @ 900 hPa / 25. Februar 2005, 00 UTC
262.5
262.5
270.0
270.0
270.0
27
7.5
277.5
277.5
285.0
5
2.
28
29
285.0
5.0
.5
292
292.5
300
.0
Potentielle Temperatur + PV im vertikalen Querschnitt
335
320
335
305
320
305
29
0
Barokline Zone
320
29
0
305
5
27
260
290
27
5
305
Positive PV-Anomalie
Windvektoren und spezifische Feuchte auf 900 hPa
2 pvu Isolinie
Advektion von
Hoher spezifischer
Feuchte nach
Norden + Aufstieg
in der baroklinen
Zone