Jetstream

Jetstream – Entstehung

Durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung entstehen Luftmassen mit unterschiedlicher Temperatur. Während die warme Luft am Äquator weiter nach oben steigen kann, staut sich die kalte Luft an den Polen näher am Boden. Das liegt an der höheren Dichte der kalten Luft, was sie damit auch schwerer macht. Zudem nimmt der Luftdruck schneller mit der Höhe ab als bei warmer Luft. Dadurch entsteht ein unterschiedliches Druckgefälle zwischen den verschieden warmen Zonen.

An den Grenzen zwischen Polar-Zelle, Ferrel-Zelle und Hardley-Zelle stoßen diese Luftmassen aufeinander und versuchen sich auszugleichen.

Die Luft strömt in Richtung des geringeren Luftdrucks, von Süden nach Norden. Sie steigt im kälteren Bereich auf und sinkt in dem wärmeren Bereich wieder ab. Dies wird auch thermisch indirekte Zirkulation genannt. Im oberen Bereich zwischen diesen Zirkulationssystemen bilden sich Jetstreams.

Während sich die Luft in Richtung Norden bewegt, wird sie durch die Corioliskraft auf der Nordhalbkugel nach Osten, auf der Südhalbkugel nach Westen abgelenkt. Die Jetstreams selbst werden immer nach Osten gelenkt. Sobald diese Strömungen parallel zum Druckgefälle laufen, entsteht ein sogenanntes „geostrophisches Kältegleichgewicht“.

Durch die fehlende Reibung in der Höhe können die Höhenwinde rasante Geschwindigkeiten erreichen. Der Polarjet ist aber gegenüber dem Subtropenjet deutlich weniger ausgeprägt.

Die Grenzen zwischen den Luftzonen verlaufen nicht geradlinig, was dazu führt, dass auch der Jetstream einer ungleichmäßigen Strömungsbahn folgt. Wenn der Strom eine kritische Strömungsgeschwindigkeit überschreitet, fängt er an zu mäandrieren und verändert dabei ständig seine Lage, Form und Intensität.

Verstärkt wird dieser Effekt durch Gebirgsketten, wie den Himalaja oder den Rocky Mountains. Durch diese Bewegung entstehen Wellenberge und -täler. Diese werden auch Tröge und Rücken genannt.

In den Wellenbergen entstehen Hochs, die trockenere Luft und oftmals Sonnenschein bringen. Die Wellentäler hingegen bilden Tiefs aus, die mit Wolken und Regen einhergehen. Die Hochdruckgebiete drehen sich dabei in die rechte Richtung und die Tiefdruckgebiete nach links.

Während der Jetstream schlingert, entwickeln sich lange Wellen, welche auch als Rossby-Wellen bezeichnet werden. Normalerweise liegen drei bis fünf dieser Wellen auf dem Erdumfang. Ihre Länge kann mehrere 1000 Kilometer betragen und sobald sie sich stark bewegen, können sich einzelne Wellen abschnüren. Sie können sich dann zu eigenständigen Hochs und Tiefs formieren.

Bei einem abgeschnürten Tief wird von einem Cut-Off gesprochen. Ein sich eigenständig entwickelndes Hoch kann dann die Westströmung blockieren. Dadurch wird es auch als blockierendes Hoch bezeichnet. Auf der Nordhalbkugel treten Cut-Off und blockierende Hochs öfter auf, da es mehr Gebirgsketten gibt, die Verwirbelungen wahrscheinlicher machen.

Im Vergleich zu anderen Wetterphänomenen ist der Jetstream sehr verlässlich und konstant, was die Vorhersage seiner Auswirkungen erleichtert.

Der Polarjet als wichtigster Jetstream

Der Polarjet ist der wichtigste Jetstream. Je nach Lage der Polarfront liegt er zwischen 40° und 60° nördlicher beziehungsweise südlicher Breite. Dieser Strom tritt das ganze Jahr über auf, weil durch das Aufeinandertreffen von kalter Polarluft und der eher gemäßigten wärmeren Luftmassen ein relativ großes horizontales Temperaturgefälle entsteht. Seine maximale Ausprägung liegt allerdings im Winter, da dort die Temperaturunterschiede am höchsten sind.

Der Polarjet ist entscheidend für das Wetter. Wenn er Richtung Pol ausschlägt, bilden sich Tiefdruckgebiete, schlägt er Richtung Süden aus, entstehen Hochdruckgebiete. Da sich der Strom in bevorzugten Bahnen bewegt, ist er relativ beständig. Seine Bänder sind allerdings wenige tausend Kilometer lang und spalten sich bevorzugt im Sommer zu zwei Ästen auf. Das kann in unseren Breitengraden zu einem stabilen Sommerwetter führen. Schlingert der Strom aber über Mitteleuropa, ist mit einem wechselhaften Sommer zu rechnen, der viel Regen und Wind mitbringen kann.

Abb. 2 - Cirruswolken

Jetstream – Der Subtropenjet

Im Vergleich zum Polarjet hat der Subtropenjet eine deutlich geringere Windgeschwindigkeit und verändert seine Lage im Laufe des Jahres kaum. Er ist deutlich weniger beeinflusst durch die Jahreszeiten. Am häufigsten bildet er sich in den Wintermonaten in den geografischen Breiten von 20° bis 35° von Westen nach Osten. Im Gegensatz zum Polarjet ist der Subtropenjet deutlich beständiger in seiner Lage und Intensität und zieht sich in einer geschlossenen Bahn um den gesamten Erdball.

Neben dem Polarjet und dem Subtropenjet existiert noch der tropische Jetstream. Dieses Ostwindband wird auch als Tropical Easterly Jet bezeichnet.

Zusammenhang zwischen Jetstream und Klimawandel

Lange Zeit hielt sich die Theorie, dass die Erwärmung der Arktis zu einer Schwächung des Jetstreams führen könnte. Es wurde angenommen, dass es in den mittleren Breiten zu mehr Wetterextremen kommen würde. Wissenschaftler*innen stellten dazu neue Studien auf, die darin keinen Zusammenhang bestätigten.

Das Vorkommen von extremen, ortsfesten Verhältnissen hängt mit dem gelegentlich sehr starken Mäandrieren des Stroms zusammen. Wenn die Schleifen sehr weit nach Norden und Süden ausschlagen, kann es zu sogenannten stehenden Wellen kommen. Die Wellenberge wandern dann nicht mehr so schnell und können somit den üblichen Wechsel der Wetterlagen blockieren. Das kann bei Wellenbergen zu längeren Hitzewellen und bei Wellentälern zu extremen Kälteeinbrüchen führen.

Jedoch fanden die Forscher*innen heraus, dass der Jetstream sich generell mehr nordwärts verlagert hat. Dadurch kommt es in den subpolaren und mittleren Breiten zu vermehrten Niederschlägen. In den Subtropen ist hingegen die Wahrscheinlichkeit für trockenere Phasen größer geworden.

Abb. 3 - Der Jetsream aus dem All