Dies ist das Jahr unbekannter atmosphärischer Phänomene. Der Polarwirbel kühlte jedermanns Winter. Methanfreisetzungen könnten sein geheimnisvolle Krater schnitzen im arktischen Eis. Und Blockierungsmuster wurden für Colorado verantwortlich gemacht sogenannte Tausendjährige Flut. Wer also Freunde und Verwandte mit seinem meteorologischen Wissen beeindrucken will, muss tief in die Tasche greifen. Erwägen Sie, sie mit einem Gespräch über Rossby-Wellen zu begeistern.

Rossby-Wellen (n.): Große horizontale atmosphärische Wellen, die mit dem Polarfront-Jetstream verbunden sind.

Das Geschwätz

In einem Papier veröffentlicht diese Woche in Proceedings of the National Academy of Sciences, schlägt Dim Coumou vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung vor blockierte atmosphärische Strömungen im Zusammenhang mit den Rossby-Wellen könnten der Grund für die jüngsten Dürren und Überschwemmungen gewesen sein. Jennifer Francis vom Institut für Meeres- und Küstenwissenschaften der Rutgers University hat einen ähnlichen Zusammenhang zwischen den Wellen und einer Zunahme extremer Wetterereignisse vorgeschlagen (obwohl sie auf einen etwas anderen Mechanismus hinweist). Was sind also diese Wellen?

Der Geist

Die Mathematik hinter dem schwedisch-amerikanischen Meteorologen Carl-Gustaf Rossbys Die Theorie ist kompliziert, das Konzept jedoch nicht. Man muss mit der Idee beginnen, Kräfte zu erzeugen und wiederherzustellen, die für alle wellenförmigen Bewegungen gelten.

„Denken Sie an eine Quelle“, erklärt Francis. Sie bewerben sich a Kraft erzeugen um die Feder aus ihrer stabilen Position zu ziehen, und die Elastizität der Feder – die Wiederherstellungskräfte– zieht es zurück. Allerdings zieht die Elastizität die Feder über ihren stabilen Punkt hinaus in die andere Richtung. Dadurch springt Ihre Feder auf und ab.

Stellen Sie sich vor diesem Hintergrund ein Luftteilchen vor, das im Jetstream entlang schwebt, der Nordamerika ungefähr von Westen nach Osten durchquert.

Trifft dieses Luftteilchen auf ein Hindernis, kann es von seiner Richtung Osten abgelenkt werden. Beispielsweise könnte eine Bergkette das Teilchen nach Süden treiben. An diesem Punkt würde sich das Teilchen ohne eine zusätzliche eingreifende Kraft einfach weiter nach Süden bewegen. Es ist jedoch eine wiederherstellende Kraft vorhanden. Treffe den Corioliskraft.

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Während sich die Erde um ihre Nord-Süd-Achse dreht, drehen sich alle Teilchen auf oder in der Nähe der Planetenoberfläche mit. Sie rotieren jedoch nicht mit der gleichen Geschwindigkeit – Teilchen am Äquator rotieren langsamer als Objekte in der Nähe des Nord- oder Südpols.

Wenn unser Luftpartikel nach Süden gedrückt wird, entspricht seine Rotationsgeschwindigkeit daher nicht der Rotation der Erde auf diesem Breitengrad – das Partikel dreht sich zu schnell. Diese Nichtübereinstimmung treibt das Teilchen nach Norden, in Richtung der Position, an der sein Spin mit dem der Erde übereinstimmen würde. Das ist die wiederherstellende Kraft am Werk.

Genau wie bei der Feder korrigiert die Rückstellkraft jedoch die Position des Teilchens zu stark und drückt es nördlich seiner ursprünglichen Breite. Jetzt dreht es sich zu langsam für seinen Breitengrad, und das zwingt das Teilchen wieder nach Süden. Dadurch hüpft das Teilchen auf und ab, während es seine gesamte östliche Bewegung fortsetzt. Diese Nord-Süd-Ablenkung betrifft nicht nur ein einzelnes Teilchen, sondern jedes Luftteilchen im Jetstream, weshalb der Jetstream oft wellenförmig aussieht. Dieser mäandrierende Pfad ist die Essenz der Rossby-Wellentheorie.

Die Payoff

Längere Zeiträume mit unveränderlichem Sommerwetter – sei es drückende Hitze, endlose Dürre oder fast biblische Regenstürme – sind eine Gelegenheit für eine Cocktailparty, Ihre Rossby-Wellenkenntnisse unter Beweis zu stellen. Erklären Sie Ihrem zweifelsohne begeisterten Publikum, dass ein wellenförmiger Jetstream das Wettersystem wochenlang in Schach halten kann und dass die globale Erwärmung diesen Effekt verstärken könnte (obwohl das ein aktiver Effekt ist). Bereich der Debatte unter Wissenschaftlern – die Rolle von Rossby-Wellen, das heißt nicht die globale Erwärmung selbst).

So funktioniert das. Die Stärke des Jetstreams hängt vom Temperaturunterschied zwischen der Arktis und den mittleren Breiten ab. Dieser Unterschied verringert sich jedoch, da der Klimawandel die Arktis erwärmt doppelt so schnell wie der Rest des Planeten. Klimatologen nennen diesen Effekt „Arctic Verstärkung„Und es könnte den Jetstream schwächen.

Foto: NASA

Ein schwacher Jetstream ist ein wellenförmiger, mäandernder Jetstream. Denken Sie an Flüsse. Wenn sie jung und schnell unterwegs sind, pflügen sie direkt in Richtung Meer. Wenn sie älter werden und langsamer werden, beginnt sich ihr Weg zu verschwimmen.

Foto: AGU

Ein langsamer, mäandernder Jetstream könnte zu noch extremeren Wetterereignissen führen, postulieren Jennifer Francis von Rutgers und ihre Kollegen. Denn wenn der Jetstream ins Stocken gerät, tun dies auch die aktuellen Wetterverhältnisse. Anstelle einiger trockener Tage könnte es beispielsweise im Westen der USA wochen- oder monatelange Dürreperioden geben (wie es jetzt der Fall ist). Anstelle einiger Regentage im Osten könnte es zu erheblichen Überschwemmungen kommen. Und wie Francis in diesem Video erklärt, könnte alles auf Rossby-Wellen zurückzuführen sein.

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Dieser Artikel erschien ursprünglich in Auf der Erde

Über den Autor

Brian Palmer deckt täglich Klimanachrichten für Auf der Erde. Sein wissenschaftliches Schreiben ist in erschienen Schiefer, der Die Washington Post, der New York TimesUnd vielen anderen Publikationen.

Buchtipp:

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