Page - 23 - in Änderung des Gewitter- und Hagelpotentials im Klimawandel

2.1MeteorologischeGrundlagen strom (engl. low level jet) in der unteren Atmosphäre (bis 700hPa) von Bedeutung, da dieser feucht–warme Luft in den Aufwindbereich der Superzelle bringt. Üblicherweise wirddurchdieLage imdivergentenBereichvorderseitigeinesHöhentrogsgroßräumige Hebung induziert. Im Idealfall liegt eine abgehobene Inversion vor, die eine sehr späte EntwicklungzumZeitpunktdesmaximalenEnergiegehaltsderAtmosphärebegünstigt. Ebenfalls bedeutend ist eine starke vertikale Windscherung im Einströmbereich des Komplexes. Sie begünstigt die Entstehung von relativer Vorticity ζ und somit die Ro- tationsbewegung einer Superzelle. Man betrachtet hierzu die Vorticitygleichung im z– SystemimFallvonBarotropie (d.h.ohneSolenoidterm,Holton,2004): ∂ζ ∂t =−v·∇ζ−ζ ·(∇H ·vH)−k· ( ∇w×∂v ∂z ) . [2.21] Die Terme auf der rechten Seite beschreiben die zeitliche Änderung der Vorticity (a) aufgrundvonAdvektionrelativerVorticity, (b)aufgrundderVeränderungeinerhorizon- tal orientierten Querschnittsfläche (Divergenz- oder Stretchingterm) und (c) aufgrund der Umverteilung von horizontaler in vertikale Scherungsvorticity (Dreh- oder Tiliting- term). Im Folgenden wird angenommen, dass eine reine Westwindströmung vorherr- schend ist (v=0). Für eine erste Analyse wird Gleichung (2.21) linearisiert, das heißt, die einzelnen Komponenten des Windvektors bilden sich aus der Summe des horizon- talen homogenen Grundzustands und dessen Abweichung: z.B.u=u+u′ . Dabei wird angenommen, dasswundζNull sind. Werden die Produkte der Störungen vernachläs- sigt, ergibt sich daraus eine linearisierte Vorticitygleichung, in der der Stretchingterm nichtmehrvorkommt: ∂ζ ′ ∂t =−u∂ζ ′ ∂x + ∂u ∂z ∂w′ ∂y . [2.22] Da der reine Westwind mit der Höhe zunimmt, ist die Vorticitytendenz, hervorgerufen durch die Drehung, südlich des Aufwindbereichs zyklonal und nördlich antizyklonal (vgl. Abb. 2.5a). Existieren in dem Aufwindbereich nun genügend Niederschlagsteil- chen, bewirken diese durch ihr Absinken ein Teilen des Aufwinds in zwei Teile mit positiver und negativer Vorticity (engl. right/left movers; Klemp, 1987). Dabei erfolgt aberkeineZunahmederVorticity imAufwindbereich. WirddieDrehungdeshorizontalenWindschervektorsmitderHöheindieBetrachtung einbezogen (Abb. 2.5b), bewirkt ein sich mit der Höhe antizyklonal drehender Wind ei- nestärkereEntwicklungdesSystemsmitpositiverVorticity (Klemp,1987).DasSystem 23