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Lexikon der Geographie: Rossby-Wellen

Rossby-Wellen, planetarische Wellen. Carl-Gustav Rossby (1898-1957) konnte zeigen, dass sich in der Westdrift (außertropische Westwindzone) in Abhängigkeit zu der über die Westdrift gemittelten Windgeschwindigkeit (Grundstrom), planetarische Wellen, die auch Rossby-Wellen genannt werden, ausbilden. Initiale Störungen, die zur Wellenbildung führen, werden durch Änderungen der Erdoberflächeneigenschaften ausgelöst. So erhöhen sich beispielsweise die Reibungskräfte im Bereich der hochaufragenden Rocky Mountains, wodurch die Höhenwestdrift polwärts in Richtung zum tiefen Höhendruck ausgelenkt wird. Dadurch wächst die Corioliskraft an, die am Äquator null und am Pol eins wird. Rossby konnte zeigen, dass die Summe aus Corioliskraft und Wirbelgröße, wobei Letztere die Krümmung einer Strömung quantitativ beschreibt, auf der rotierenden Erde konstant bleibt, wenn die Temperatur- und Druckflächen sich nicht schneiden (barotrope Schichtung). Die Summe aus Corioliskraft und Wirbelgröße (Vorticity) wird als absolute Vorticity bezeichnet. Für geradlinige Strömungen ist die Wirbelgröße Null, für zyklonale Strömungen positiv und für antizyklonale negativ.
In einer polwärts gekrümmten Strömung muss wegen der polwärts ansteigenden Corioliskraft die Strömung eine antizyklonale Verformung erfahren, wenn die absolute Vorticity konstant bleiben soll. Eine antizyklonale Strömungskrümmung führt aber eine zunächst polwärts gerichtete Strömung auf eine zunehmend äquatorwärtige Bahn ( Abb. ). Dadurch nimmt der Coriolisparameter ab, was einen kompensatorischen Anstieg der Strömungskrümmung, also ein Anwachsen der Zyklonalität der Strömung auslöst, die die äquatorwärts gerichtete Strömung allmählich wieder polwärts umlenkt. Insgesamt resultiert eine großräumige Wellenbewegung der Höhenwestströmung als Folge dieser Effekte, die sich stromab fortsetzt. Die Zahl ortsfester Rossby-Wellen ist abhängig von der Geschwindigkeit der Grundströmung, die wiederum vom meridionalen Temperaturgradienten und der geographischen Breite abhängt. Rossby-Wellen sind auf jeder täglichen Wetterkarte deutlich erkennbar.

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Rossby-Wellen: Rossby-Wellen: Wechselwirkung zwischen Coriolisbeschleunigung und Strömungskrümmung (Wirbelgröße) führt zum Mäandrieren der Strömung nach initialer Störung: a) Coriolisbeschleunigung nimmt polwärts zu, kompensatorisch wird die Strömungskrümmung zunehmend antizyklonal; b) Coriolisbeschleunigung nimmt polwärts ab, entsprechend wird die Strömungskrümmung abnehmend antizyklonal; c) wie b), jetzt wird die Strömungskrümmung zunehmend zyklonal; d) Coriolisbeschleunigung nimmt polwärts zu, die Strömungskrümmung reagiert abnehmend zyklonal.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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