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Mittwoch, 14.11.2018
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"Verkehrsstau" im Jetstream

Verblüffende Parallelen zwischen Wind-Autobahn und Straßenverkehr entdeckt

Stau auf der Wind-Autobahn: Der atmosphärische Jetstream und unsere Autobahnen haben mehr gemeinsam als gedacht. Denn auch in der rasenden Windströmung kann es zu Staus kommen, wie Forscher jetzt herausgefunden haben. Wird demnach die Kapazität des Jetstreams überschritten, stockt seine normale Pendelbewegung – und Wetterextreme sind die Folge. Dieser Mechanismus könnte erklären, warum der Klimawandel solche Jetstream-Blockaden fördert, wie die Forscher im Fachmagazin "Science" berichten.
Wenn die Wellenbewegung des polaren Jetstreams stockt, sind oft Wetterxtreme die Folge.

Wenn die Wellenbewegung des polaren Jetstreams stockt, sind oft Wetterxtreme die Folge.

Der Jetstream hoch über unseren Köpfen ist für unser Wetter entscheidend. Denn die Pendelbewegungen dieses Windbands beeinflussen, ob tropische oder arktische Luft in unsere Breiten gelangt. Doch in den letzten Jahrzehnten kommt es immer häufiger zu Störungen im langsamen Schwingen des Jetstreams: Die Amplitude der Wellen wird größer und Wellenbögen bleiben manchmal ungewöhnlich lange über einer Region stehen. Die Folge dieser Blockaden sind Wetterextreme, darunter Hitzewellen, starke Regenperioden und auch ungewöhnliche Sturmbahnen wie beim Supersturm Sandy.

Warum stockt die Welle?


Doch warum das Jetstream-Pendeln immer häufiger stockt, ist bisher unklar. Forscher vermuten zwar, dass der Klimawandel und die dadurch veränderten Temperaturverhältnisse eine Rolle spielen. Durch welchen Mechanismus dies geschieht, ist aber unbekannt. "Weil es keine überzeugende Theorie darüber gab, wie sich die Blockaden bilden, war es auch extrem schwer, solche Ereignisse vorherzusagen", erklärt Nakamura.

Um dieses Problem zu lösen, haben die Forscher versucht, die Vorgänge im Jetstream mit mathematischen Gleichungen zu beschreiben. Sie suchten dabei nach Parametern, die das Verhalten des Jetstreams und seiner Mäander beschreiben – und deren Veränderung eine Blockade verursachen könnte.


Die Rossby-Wellen prägen das Wetter und Klima in den mittleren Breiten.

Die Rossby-Wellen prägen das Wetter und Klima in den mittleren Breiten.

Stau im Strömungsband


Das überraschende Ergebnis: Die von den Forschern aufgestellte Gleichung ähnelt verblüffend derjenigen, mit der Verkehrsexperten die Bildung von Staus vorhersagen und beschreiben. Demnach kann es auch in der Wind-Autobahn über unseren Köpfen zu "zähfließendem Verkehr" und Staus kommen. Wenn dies geschieht, stockt auch die Wellenbewegung des Jetstreams.

"Wie sich zeigt, besitzt auch der Jetstream eine Kapazität für 'Wetterverkehr' - ähnlich wie eine Autobahn nur eine bestimmte Kapazität für Fahrzeuge hat", erklärt Huang. "Wenn diese Kapazität überschritten wird, manifestiert sich dies durch Stau in Form der Blockade." Wie die Wissenschaftler betonen, liefert ihr Modell damit eine Theorie, die die Blockaden des Jetstreams auf einfache Weise reproduzieren kann.

Vorhersage erleichtert


Das "Stau-Modell" könnte auch erklären, warum der Klimawandel immer häufiger zu solchen Jetstream-Blockaden führt: "Der Klimawandel verschiebt wahrscheinlich die Luftströmungen des Jetstreams nahe an dessen Kapazitätsgrenze", mutmaßen Nakamura und Huang. "Das könnte die Frequenz der Blockadeereignisse erhöhen."


Noch muss sich erst erweisen, ob die Gleichung der beiden Forscher tatsächlich die Essenz der komplexen Vorgänge hoch über unseren Köpfen erfasst. Doch sollte sich das bestätigen, dann gäbe es künftig eine relativ einfache Formel, die das Auftreten von Jetstream-Blockaden beschreibt. Das könnte auch die Vorhersage solcher Ereignisse künftig erleichtern. "Es ist sehr schwer, etwas vorherzusagen, wenn man noch nicht verstanden hat, warum es geschieht", sagt Nakamura. Unser mechanistisches Modell könnte daher hierfür sehr hilfreich sein." (Science, 2018; doi: 10.1126/science.aat0721)
(University of Chicago, 25.05.2018 - NPO)
 
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