Rossby-Wellen

Warum Rossby-Wellen wichtig sind

Rossby-Wellen sind für das Verständnis der großräumigen Dynamik des Klimasystems der Erde von grundlegender Bedeutung. Aufgrund ihrer enormen Größe beeinflussen sie Wettermuster über ganze Kontinente hinweg und wirken sich auf Temperaturkontraste, die Entwicklung von Stürmen und sogar auf die Dauer extremer Wetterereignisse aus. Sie sind ein natürliches Merkmal rotierender Flüssigkeiten, weshalb sie sowohl in der Atmosphäre als auch in den Ozeanen vorkommen.

Der Coriolis-Effekt und seine Rolle

Die Hauptursache für Rossby-Wellen ist der Coriolis-Effekt, die scheinbare Ablenkung von sich bewegenden Objekten wie Luft und Wasser, die durch die Erdrotation verursacht wird. Diese Ablenkung ist in der Nähe der Pole am stärksten und in der Nähe des Äquators am schwächsten.

Da die Stärke des Coriolis-Effekts mit dem Breitengrad variiert, müssen Luft- und Wasserpakete ihre potenzielle Wirbelstärke (eine Größe, die ihre Drehung und ihren Breitengrad beschreibt) beibehalten. Diese Erhaltungsanforderung führt zu Schwingungen, die die charakteristische wellenförmige Bewegung erzeugen, die Rossby-Wellen definiert.

Wie sich Rossby-Wellen in der Atmosphäre verhalten

In der Atmosphäre treten Rossby-Wellen typischerweise als große Mäander im Jetstream auf, dem sich schnell bewegenden Luftband in der oberen Troposphäre.

• Ausbreitung: Im Vergleich zur Hintergrundströmung driften Rossby-Wellen im Allgemeinen nach Westen. Wenn sie jedoch in starke vorherrschende Winde eingebettet sind, scheinen sie sich oft in Richtung Osten zu bewegen.
• Wellenausmaß: Diese Wellen können sich über Tausende von Kilometern erstrecken und das Wettergeschehen in weiten Regionen auf einmal beeinflussen.

Indem sie den Jetstream nach Norden und Süden biegen, steuern Rossby-Wellen, ob an einem bestimmten Ort warme oder kalte Luft vorherrscht.

Wetterauswirkungen von Rossby-Wellen

Rossby-Wellen spielen eine zentrale Rolle bei der globalen atmosphärischen Zirkulation und insbesondere bei der Umverteilung der Wärme zwischen den Tropen und den Polen. Ihre Mäander prägen viele bekannte Wettermuster:

• Bergrücken und Tröge: Ein Bergrücken, bei dem sich der Jetstream nach Norden wölbt, bringt oft wärmeres und trockeneres Wetter. Ein Trog, bei dem der Jetstream nach Süden abtaucht, bringt tendenziell kälteres und feuchteres Wetter.
• Zonale versus meridionale Strömung: Wenn die Rossby-Wellen schwach sind und der Jetstream hauptsächlich von Westen nach Osten fließt(zonale Strömung), bleibt das Wetter relativ stabil und weist weniger Extreme auf. Wenn die Wellen größer werden(meridionale Strömung), bildet der Jetstream tiefe Tröge und Bergrücken, die die Vermischung von polarer und tropischer Luft fördern. Dies führt zu einer größeren Variabilität und häufigeren Extremen.
• Extreme Ereignisse: Wenn eine Rossby-Welle stationär wird oder sich sehr langsam bewegt, kann sie Wettersysteme festsetzen. Ein anhaltender Bergrücken kann zu Hitzewellen oder Dürren führen, während ein stationäres Troggebiet die Feuchtigkeit für Tage oder Wochen in einer Region festhalten kann, was das Risiko von Überschwemmungen erhöht.

Rossby-Wellen in den Ozeanen

Rossby-Wellen gibt es nicht nur in der Atmosphäre. In den Ozeanen sind sie langsamer und haben oft ein größeres Ausmaß, so dass sie sich über Monate oder Jahre hinweg über ganze Becken ausbreiten.

• Einfluss auf Strömungen: Die ozeanischen Rossby-Wellen bestimmen die Stärke und Richtung der großen Strömungen, die wiederum die Klimamuster regulieren.
• Rolle bei El Niño: Diese Wellen tragen auch zur Umverteilung des warmen Wassers im Pazifischen Ozean und damit zur Entwicklung von El Niño und La Niña bei, die das globale Wetter beeinflussen.
• Auswirkungen auf das Ökosystem: Durch die Veränderung der Meeresoberflächentemperaturen und der Nährstoffverteilung beeinflussen die ozeanischen Rossby-Wellen die Lebensräume der Meeresbewohner.

Ein Orientierungsrahmen für das Klima der Erde

Rossby-Wellen wirken als planetarische Steuerungsmechanismen für Luft und Wasser. Anstelle einer Metapher wie ein "kosmischer Fluss" kann man sie sich als das Gerüst vorstellen, das die Bewegung von Energie über den Globus kanalisiert und formt. Ihre Wellen bestimmen die Verteilung von Wärme, Feuchtigkeit und Impuls, was sie zu einem der wichtigsten Prozesse hinter den dynamischen Wetter- und Klimasystemen der Erde macht.