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Lexikon der Geographie: außertropische Zyklone

außertropische Zyklone [von griech. kyklós=Kreis], Frontenyzklone, dynamisches Tiefdruckgebiet, dessen Entstehung an eine Front gebunden ist. Frontenzyklonen bilden sich im Bereich der Polarfront, einer Luftmassengrenze zwischen polarer und gemäßigter Luftmasse, wenn barokline Instabilität auslösende kritische meridionale Temperaturgradienten überschritten werden. Diese sind, bezogen auf das 500 hPa-Niveau, 6°C/1000 km ohne und 3,5°C/1000 km mit Wolkenbildung (atmosphärische Zirkulation).
Bei barokliner Instabilität bilden sich in der die Polarfront überlagernden außertropischen Höhenwestwinddrift Wellenstörungen aus, deren Wellenlängen und Wellenamplituden instabil anwachsen. Im Bereich der Trogvorderseiten dieser Wellenstörungen bilden sich divergente und auf deren Trogrückseiten konvergente Strömungsstrukturen aus. Erstere "pumpen" beständig Luft aus dem Bodenniveau nach oben, Letztere aus der Höhe ins Bodenniveau. Diese Strömungsdynamik in der Höhe bedingt im Bodenluftdruckfeld die Entstehung dynamischer Tief- und Hochdruckgebiete. Dabei wird die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Bodenwirbels durch die Höhenströmung auf der Trogvorderseite gesteuert. In die dynamischen Tiefdruckgebiete wird auf der äquatorwärtigen Seite Warmluft, auf der polaren Seite Kaltluft gesogen. Die Kaltluft schiebt sich dabei entlang der Kaltfront unter die Warmluft, die Warmluft gleitet entlang der Warmfront auf die Kaltluft auf. Die Kaltluft gewinnt beim Einbrechen in die Warmluft kinetische Energie, die Warmluft verliert sie beim Aufgleiten. Dadurch ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Kaltfront größer als die der Warmfront. Das führt dazu, dass die Warmfront von der Kaltfront eingeholt und von der nachfolgenden Kaltluft in Form einer Okklusion vom Boden abgehoben wird ( Abb. 1). Im Reifestadium einer außertropischen Zyklone haben sich Warm- und Kaltluft so weit vermischt, dass die meridionalen Temperaturgradienten die kritischen Werte barokliner Instabilität wieder unterschreiten. Dadurch verschwinden die Wellenstörungen und die mit diesen verbundenen dynamischen Effekte in der Höhenwestdrift und die Bodenzyklone löst sich in Form der Zyklolyse auf. Die Abbildung 2 zeigt die beim Durchzug einer Warm- und Kaltfront typische Bewölkung, die mit Frontalniederschlägen verbunden sein kann.

DKl


außertropische Zyklone 1: außertropische Zyklone 1: Schematischer Lebenslauf der Frontenzyklone (K=Kaltluft, W=Warmluft, T=Tiefdruck-Zentrum, Pfeile=Luftströmungen): a) schleifende Front, b) instabiles Wellentief, c) Beginn der Zyklogenese, d) Reifestadium I, e) Reifestadium II, f) Auflösungsstadium.

außertropische Zyklone 2 außertropische Zyklone 2: Aufbau einer Idealzyklone mit den zugehörigen Wettererscheinungen: Kaltfront, Warmfront und Bewölkung (Ac=Altocumulus, As=Altostratus, Cb=Cumulonimbus, Ci=Cirrus, Cs=Cirrostratus, Cu=Cumulus, Cu con= Cumulus congestus, Ns=Nimbostratus, Sc=Stratocumulus).
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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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