Temperatur- und Schichtdickenadvektion


Der vertikale Abstand zweier Druckflächen in geopotentiellen Einheiten , wird Schichtdicke oder auch relative Topographie genannt. Ihre Größe ist der Mitteltemperatur der Luftschicht zwischen den betreffenden Druckflächen und direkt und dem Luftdruck umgekehrt proportional. Mit Hilfe der Definition des Geopotentials, der Gasgeleichung und der hydrostatischen Grundgleichung kann man nämlich schreiben:



ist die individuelle Gaskonstante.

Das ist identisch damit, dass die Druckänderung mit der Höhe in kalter Luft größer ist als in warmer Luft und gleichzeitig in den unteren Niveaus der Atmosphäre stärker ist als in den oberen. Häufig findet man die relative Topographie bezüglich der Druckflächen =1000 hPa und =500 hPa dargestellt. Sie gibt grob die Temperaturverteilung in der unteren Hälfte der Tropospäre wieder. Hochreichende Kaltluftmassen zeigen sich hierbei durch kleine Werte und hochreichende Warmluftmassen durch große Werte der relativen Topographie.


Da die Schichtdicke der Mitteltemperatur der Schicht direkt proportional ist, ist folglich auch die Advektion der Mitteltemperatur der Advektion der Schichtdicke direkt proportional. Interessiert man sich also dafür, ob es, gemittelt über die Höhe einer bestimmten Schicht, gerade zum Transport von Warmluft oder von Kaltluft kommt, so kann man dies einfach aus der Schichtdickenadvektion ablesen. Das ist bei der Anwendung der Omegagleichung sehr hilfreich. Da man mit ihr Vertikalbewegungen beschreiben möchte, die die Troposphäre nahezu in ihrer ganzen Mächtigkeit durchsetzen, ist es hinsichtlich des Antriebs durch Temperaturadvektion in der Praxis nützlich, dessen Wirkung auf größere Schichten zu betrachteten. Dazu kann man repräsentativ die Schichtdickenadvektion bezüglich 1000 hPa und 500 hPa benutzen.



Die Abbildung zeigt beispielhaft eine barokline Welle mit einem gut ausgeprägten Bodentief. Man erkennt im oberen Bild ein Gebiet mit maximierter Warmluftadvektion (positiver Schichtdickenadvektion) südöstlich des Bodentiefs, innerhalb des vorgelagerten Höhenrückens und einen Bereich mit maximierter Kaltluftadvektion (negativer Schichtdickenadvektion) südwestlich des Bodentiefs, innerhalb des markanten Höhentroges. Im unteren Bild ist in der Verteilung der Schichtdicke der massive rückseitige Kaltluft-, der vorderseitige Warmluftvorstoß und die damit verbundene Temperaturwelle klar zu erkennen. Das Vorzeichen und die Intensitšt der Schichtdickenadvektion lassen sich näherungsweise bereits aus dieser Karte ablesen. Dort, wo der aus der Isobarenlage abgeschätzte Wind am Boden die Isolinien der relativen Topographie von der warmen zur kalten Luft hin kreuzt, herrscht Warmluftadvektion und im umgekehrten Fall entsprechend Kaltluftadvektion. Je näher dabei der Schnittwinkel 90 Grad kommt und je dichter die Isolinien beisammen liegen, desto intensiver ist der Transport. Anstelle der Bodenisobaren können dazu auch die Isohypsen der 500 hPa Topographie benutzt werden.

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