Polarfront- und Subtropfenstrahlstrom
Das Windmaximum in Topopausennähe erreicht in unseren Bereiten in Einzelfällen häufig Werte von 30 - 75 m/s, in extremen Fällen werden sogar bis 150 m/s geschaft.
Denkt man, daß der Bodenwind ab 33 m/s von Windstärke 12 (Orkan) sprechen, so läßt sich ermessen, wie hoch die Strömungsgeschwindigkeiten in der oberen Troposphäre sind.
In den Höhenwetterkarten ist zu erkennen, daß sich diese Starkwindfelder in einem Band mit gebietsweisen Unterbrechnungen konzentrieren und wellenförmig um die Halbkugel erstrecken.
Auf einer Abbildung sind im Starkwindbereich die Windgeschwindigkeiten von 145 kn, also von rund 270 km/h bzw. 75 m/s festzustellen.
Derartige Starkwindbänder, deren Geschwindigkeit 30 m/s übersteigt, bezeichnet man als Strahlstrom (jetstream).
Ihre mittlere Breite 100 - 500 km beträgt, ihre mittlere Höhe aber nur 1 - 4 km, haben wir uns die Strahlströme als elliptische Hochgeschwindigkeitsröhren in Topopausennähe vorzustellen.
Die mittlere Länge der Strahlströme, deren Zentrum man als Strahlstromachse bezeichnet, reicht von 1000 bis 10 000 km.
Aufgrund der geographischen Lage werden auf jeder Halbkugel 2 tropospärische Strahlströme: den Polarfrontstrahlstrom und den Subtropenstrahlstrom.
Polarfrontstrahlstrom
Der Polarfrontstrahlstrom befindet sich auf der Nordhalbkugel auf 50° N und 75° N und schwankt in seiner Lage von Tag zu Tag in Nord - Süd und Ost - West - Richtung.
Subtropenstrahlstrom
Anders ist der Suptropenstrahlstrom. Er liegt im Sommer beständig bei 40° N und im Winter bei 30° N sowie ist deutlich als Starkwindband in den Mittelkarten zu erkennen. Entsprechend der höheren Topopausenlage in den Subtropen gegenüber der mittleren und nördlichen Breiten liegt er in 12 km Höhe.
Die Enstehung verdankt der Polarfrontstrahlstrom dem Temperaturgegensatz zwischen der subtropischen und polaren Luftmassen, der besonders groß in den mittleren Breiten ist. Entsprechend des Jahresganges des meridionalen Temperaturgegensatzes, d.h. seiner stärksten Ausprägung im Winter, ist das Polarwindstarkwindband in der kalten Jahreszeit am stärksten ausgeprägt.
Auf der warmen, der äquatorialen Seite des Polarfrontstrahlstroms kommt es zu einem Aufsteigen der Luft, auf der polwärtigem, also kalten Seite zu einem Absinken. Man spricht von thermisch direkten Querzirkulation im Polarfrontstrahlstrombereich.
Die Lage des Polarfrontstrahlstroms von der Lage der Kaltluft- und Warmluftgebiete abhängt und sich mit deren Verlagerung verändert, hat der Subtropenstrahlstrom physikalisch und dynamische Ursachen.
Dies ist dadurch deutlich, daß er durch eine thermisch indirekte Querzirkulation gekennzeichnet wird, d.h. durch Aufsteigen der Luft an seiner kalten, also polwärtigem Seite und durch Absinken auf seiner wärmeren, äuatorwärtigem.
Seine Entstehtung geht darauf zurück, daß die rotierende Erde in niedrigen Breiten Drehimpuls an die Atmosphäre überträgt, den diese dann in höheren Breiten, wo die Bahngeschwindigkeit der Erdpunkte ja langsamer ist, wieder an den Erdkörper abgibt.
Der Subtropenstrahlstrom entsteht dort und in der Höhe, wo der polwärtige Drehimpulstransport am größten ist, bei 40° Breite in 12 km Höhe.
2 nordhemisphärische Strahlströme
Auch in der Stratosphäre gibt es 2 nordhemisphärische Strahlströme.
Im Winter liegt ein westliches Starkwindband etwa 65° N.
Seine Entstehung durch den winterlich starken Temperaturgegensatz an der Schattengrenze, d.h. an der Grenze zwischen der Sonneneinstrahlung in mittleren und niedrigen Breiten und der fehlenden Einstrahlung im Bereich der Polarnacht, bezeichnet man ihn als Polarfrontstrahlstrom.
Seinem Einfluß ist auch die Windzunahme oberhalb 20 km Höhe zuzuschreiben.
Im Sommer zeigt die Stratosphäre dagegen ein östliches Starkwindband, das aufgrund seiner geographischen Lage als äquatorialer Strahlstrom bezeichnet wird.
Strahlstrom der Reibungsschicht
In jüngster Zeit gibt es den Begriff Strahlstrom auch für ein Starkwindphänomen innerhalb der Reibungsschicht; man spricht in diesem Fall vom Grenzschichtstrahlstrom.
Eine Winderscheinung in 100 - 300 m Höhe, die v.a. im Schwachwindbereich von Hochdruckgebieten an nächtlichen Inversionen sich entwickelt und bei denen der beobachtete WInd als Folge einer Trägheitsschwingung bis zum doppelten Betrag größer ist als der geostropische Wind.
Grenzschichtstrahlstrom
Höhe in m bei 50, Windrichtung ° 190, Geschwindigkeit 1,8 m/s, Temperatur 7,5°C
Höhe in m 110, Windrichtung ° 200, Geschwindigkeit 3,8 m/s, Temperatur 8,1°C
Höhe in m 125, Windrichtung ° 250, Geschwindigkeit 5,8 m/s
Höhe in m 140, Windrichtung ° 270, Geschwindigkeit 5,9 m/s, Temperatur 9,5°C
Höhe in m 200, Windrichtung ° 300, Geschwindigkeit 5,5 m/s, Temperatur 9,7 °C
Höhe in m 240, Windrichtung ° 270, Geschwindigkeit 3,8 m/s
Höhe in m 260, Windrichtung ° 250, Geschwindigkeit 3,4 m/s
Höhe in m 280, Windrichtung ° 260, Geschwindigkeit 3,4 m/s, Temperatur 9,5°C
Gruss Marco