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Lexikon der Geographie: Strahlstrom

Strahlstrom, Jetstream, eng begrenztes Band extrem hoher Windgeschwindigkeiten in der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre. Der Polarfrontstrahlstrom oder Polarfrontjet (PFJ) und der Subtropenstrahlstrom oder Subtropenjet (STJ) werden durch die großen horizontalen Temperaturunterschiede im Bereich der polaren und subtropischen Frontalzonen ausgelöst ( Abb. ). Während die polare Frontalzone in Form der Warm- und Kaltfronten sowie der Okklusionen im Bodenniveau in Erscheinung tritt und dadurch Aufschluss über den Verlauf des PFJ gibt, erreicht die subtropische Front nur in Ausnahmefällen die Erdoberfläche (atmosphärische Zirkulation). Der Verlauf des STJ folgt aber näherungsweise dem Kernbereich des subtropischen Hochdruckgürtels. Der Tropical Easterly Jet (TEJ) entsteht durch die scharfen horizontalen Temperaturkontraste, die durch die Überwärmung der oberen tropischen Troposphäre im Umfeld von großen Gebirgshochflächen (angehobene Heizflächen) bzw. bei massiver Freisetzung von latenter Wärme entstehen. Er überlagert die innertropische Konvergenzzone (ITC). Strahlströme haben meist eine vertikale Mächtigkeit von 1-3 km, in Horizontalrichtung eine Breite von 100-500 km und eine Länge von bis zu mehreren 1000 km. Die Geschwindigkeiten liegen im Mittel zwischen 40 und 75 m/s, erreichen aber in Extremfällen bis zu 170 m/s (ca. 600 km/h). Durch diese extremen Geschwindigkeiten wird eine äußerst turbulente Dynamik ausgelöst, die als "clear air turbulence" bekannt ist und Flugreisen sehr unangenehm, manchmal sogar gefährlich machen kann. Der horizontale Verlauf der Strahlströme erfolgt wellenförmig der Polarfront folgend. Äquatorwärtige Ausbuchtungen (Höhentröge) kennzeichnen die Gebiete, in denen Kaltluft weit äquatorwärts vorgestoßen ist. Polwärtige Ausbuchtungen charakterisieren Bereiche, in denen Warmluft polwärts geführt wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt in der Regel auf den Trogrückseiten stromab zu und auf den Trogvorderseiten ab. Dadurch erfolgt eine horizontale Dehnung (Divergenz) der Strömung auf der Trogrückseite und eine horizontale Stauchung (Konvergenz) auf der Trogvorderseite. Die Höhendivergenz führt zur Luftdruckzunahme, die Höhenkonvergenz zur Luftdruckabnahme im Bodenniveau. Im Bereich der Luftdruckabnahme kann sich eine Zyklone bilden, wenn die meridionalen Temperaturkontraste im Bereich der Polarfront zur Auslösung barokliner Instabilität ausreichen. Höhenströmung und Bodendruckfeld stehen dann in einer eng miteinander rückgekoppelten Beziehung zueinander.
Der STJ tritt in einer mittleren Höhe von etwa 12 km auf und ist durch große Beständigkeiten ausgezeichnet, während der in etwa 10 km Höhe auftretende PFJ ebenso wie die Polarfront starke jahreszeitliche Lageänderungen erfährt. Generell liegt der PFJ im Winter weiter äquatorwärts und weist höhere Geschwindigkeiten auf als im Sommer. In der Stratosphäre bildet sich auf der jeweiligen Winterhemisphäre ein so genannter Polarnachtstrahlstrom in 65° Breite aus. Dieser wird durch den scharfen meridionalen Temperaturgegensatz angetrieben, der sich zwischen den sonnenbeschienenen Bereichen und den Polarnachtgebieten bildet. Im Sommer ist in 20-50 km über dem Äquator im etwa zweijährigen Rhythmus ein äquatorialer Oststrahlstrom ausgebildet, an dessen Stelle im Folgejahr meist stratosphärische Westwinde treten.
Der Begriff Strahlstrom wird heute auch für Starkwindbänder in der unteren Troposphäre benutzt. Zu nennen ist der Grenzschichtstrahlstrom (Low-level-Jet, LLJ), der sich in 100-300 m Höhe im Bereich der Inversionsobergrenze bildet. Der LLJ ist durch starke Windrichtungsänderungen sowie Windgeschwindigkeiten, die oft doppelt so hoch wie die des geostrophischen Windes sind, ausgezeichnet.

DKl


Strahlstrom: Strahlstrom: Stark schematisierter Zusammenhang zwischen Frontalzone und Strahlstrom.

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Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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