Rossby-Welle
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Rossby-Wellen, auch als planetarische Wellen bezeichnet, sind großskalige Wellenbewegungen im Ozean oder der Atmosphäre. Rückstellende Kraft ist die Corioliskraft, deren Betrag mit der geographischen Breite varriiert. Das Naturphänomen ist nach dem schwedisch-amerikanischen Meteorologen Carl-Gustaf Rossby benannt, der sie als erstes erklärte.
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[Bearbeiten] Ozeanische Rossby-Wellen
Im Ozean können Rossby-Wellen mittels Satellitenaltimetrie in jedem Ozean und in allen Breiten nachgewiesen werden. Sie entstehen durch Winde, Luftdruckschwankungen oder bei der Reflexion von Kelvin-Wellen an den östlichen Rändern der Ozeanbecken. Lange Rossby-Wellen können an westlichen Rändern eines Ozeanbeckens als kurze Rossby-Wellen reflektiert werden. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Ausbreitung von Ozean-Klima-Signalen, beispielsweise bei ENSO (El Niño-Southern Oscillation).
[Bearbeiten] Eigenschaften
Ihre Phasengeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit eines Wellenberges, der an der Wasseroberfläche nur einige Zentimeter hoch ist, in der Thermoklinen jedoch i. d. R. mehrere Meter aufweist, ist stets, aufgrund der Corioliskraft, ostwärts gerichtet, während die Gruppengeschwindigkeit, also die Richtung des Energietransports, sich in jede Richtung ausbreiten kann.
Typische Geschwindigkeiten liegen in der Größenordnung von wenigen Zentimetern pro Sekunde. Gleichzeitig sind die Meridionalkomponenten von Gruppen- und Phasengeschwindigkeit stets entgegengesetzt. Ob eine Rossby-Welle ost- oder westwärts propagiert, hängt von ihrer Wellenlänge ab. Kurze Wellenlängen breiten sich gen Osten aus, wohingegen große Wellenlängen einen westwärtigen Energietransport aufweisen. Dies folgt aus der Dispersionsrelation für Rossby-Wellen, einen graphischen Zusammenhang zwischen Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten liefern die slowness curves.
[Bearbeiten] Atmosphärische Rossby-Wellen
Rossby-Wellen in der Atmosphäre sind als mäandrierender Verlauf des Polarfrontjetstreams entlang der Luftmassengrenze zwischen der kalten Polarluft der Polarzelle und der warmen Subtropenluft der Ferrel-Zelle auf der Nord- und in geringerer Ausprägung auch auf der Südhalbkugel der Erde beobachtbar.
a, b: Einsetzende Wellenbildung
c: Beginnende Abtrennung eines Kaltlufttropfens
blau / orange: kalte / warme Luftmassen
Jetstreams entstehen infolge globaler Ausgleichsbewegungen zwischen verschiedenen Temperaturregimen beziehungsweise Hoch- und Tiefdruckgebieten. Bedingt durch unregelmäßige thermische Gefälle verläuft die Luftmassengrenze zwischen warmer Subtropen- und kalter Polarluft nicht geradlinig, sondern mäandriert. Die so entstehende wellenförmige Luftmassengrenze wird Rossby-Welle genannt und ist in der unteren Abbildung dargestellt. Die Faltung des Polarfrontjetstreams ist in der Realität uneinheitlich und windet sich auch nicht durchgehend um die gesamte Erdhalbkugel. Ein aktuelles Bild der mäandrierenden Jetstream-Bänder ist in den Weblinks einsehbar.
Der Jetstream reißt zudem die unteren Luftschichten mit, wobei entsprechend der Verwirbelung der Rossby-Welle stets dynamische Tiefdruckgebiete (Zyklone) in Richtung Pol (im Gegenuhrzeigersinn verdreht über den 'Wellentälern', so genannte Tröge) und in Richtung Äquator Hochdruckgebiete (im Uhrzeigersinn verdreht unter den 'Wellenbergen', so genannte Rücken) ausscheren. Diese Tiefdruckgebiete, wie beispielsweise das Islandtief, sind am mitteleuropäischen Wetter maßgeblich beteiligt, da sie durch ihre Frontensysteme zu einem charakteristischen Witterungswechsel führen.
Da diese Verwirbelungen maßgeblich durch kontinentale Hindernisse hervorgerufen werden und diese auf der Nordhalbkugel wesentlich ausgeprägter sind als in der Südhalbkugel, zeigt sich dieser Effekt und damit auch die Rossby-Wellen auf der Nordhalbkugel wesentlich ausgeprägter.
Siehe auch: planetare Zirkulation
