Der Einfluss von Wasserdampf auf Sturmbahnen
Atmosphärische Zirkulation in den mittleren Breiten, die zwischen den Tropen und den Polarregionen der Arktis und Antarktis liegen, wird durch starke Wirbelaktivität, sogenannten Sturmbahnen, dominiert. Obwohl diese Sturmbahnen in dieser Region den größten Teil der Wärme, Impuls und Feuchtigkeit transportieren, sind die Mechanismen, die diese regeln, schlecht verstanden. Die Rolle von Wasserdampf und insbesondere latenter Wärme wurden nur wenig untersucht, trotz der Freisetzung von Energie aufgrund latenter Erwärmung über Regionen, in denen sich Sturmbahnen bilden, die mit baroklinischen Prozessen vergleichbar sind. Diesem Mangel an Forschung hat sich das EU-geförderten Projekt CIGSTYK2011 (The role of water vapour in midlatitude storm track dynamics) gewidmet. Selbst kleine Verschiebungen in der Lage von Sturmbahnen können das regionale Klima erheblich beeinflussen. Daher ist es wichtig, Sturmbahnen mittlerer Breite zu untersuchen, um die Dynamik zu verstehen, die diese Klimaprozesse regeln. Die Forscher untersuchten daher die Mechanismen, die die Position und das Ausmaß der Sturmbahnen beeinflussen und die Bildung und Intensität der baroklinischen Verwirbelungen in ihnen steuern. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf die Auswirkungen von Wasserdampf und der Freisetzung latenter Wärme auf die Dynamik von Sturmbahnen im Verlauf des saisonalen Zyklus und untersuchten, wie mittlere Wirbel-Strömungsinteraktion Sturmbahnen mittlerer Breite steuern. Dies wurde vor allem durch ein Aquazirkulationsmodell (GCM) erreicht, wobei die Erwärmung der Oberfläche in das Modell eingefügt wurde, um eine Sturmbahn zu erstellen, und indem die vertikale Struktur der Baroklinität und des potentiellen Vorticity (PV) Zyklon-Tracking variiert wurde. Das idealisierte GCM konnte einfach und kostengünstig numerisch laufen, während es ein realistisches Umfeld bietet, um die bestimmende Physik zu analysieren. Dies wurde erreicht, indem Parameter wie die mittlere Oberflächentemperatur und die Stärke und Position der Erwärmung gesteuert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass eine lokalisierte Erwärmung eine Sturmbahn erzeugt, die beobachteten Merkmalen ähnelt, einschließlich der polwärtigen Neigung der Sturmbahn, die sich zusammen mit dem Erwärmungsgrad erhöht. Eine Analyse, wie die Stürme variieren und sich im Laufe der Zeit entwickeln, ergab drei Mechanismen, die die polwärts gerichtete Neigung der Sturmbahn steuern. Diese waren: nichtlineare Advektion durch das PV der oberen Ebene, mittel-atmosphärische Freisetzung latenter Wärme durch Wasserdampfkondensation und stationäre Wellen. Die Reaktion von Sturmbahnen auf die globale Erwärmung wurde durch die Analyse der Frage untersucht, wie die vertikale Struktur der Baroklinität die Intensität der Wirbel in der Atmosphäre beeinflusst, und wie die Form der Sturmbahn und ihre polwärts gerichtete Deflektion durch Veränderung der mittleren Oberflächentemperatur beeinflusst werden. Die Ergebnisse können dazu verwendet werden, die Planung und Milderung der Auswirkungen des Klimawandels zu unterstützen.
Schlüsselbegriffe
Wasserdampf, Sturmbahnen, CIGSTYK2011, latente Wärme, Zirkulationsmodell
