Heiter bis Stürmisch

HBS010 Der Jetstream

26 July 2020

Oft lesen oder hören wir im Wetterbericht was über den Jetstream. Manchmal wird auch vom Strahlstrom oder Starkwindband gesprochen. Aber auch das ist nicht unbedingt verständlicher. Was es mit dem Jetstream auf sich hat und wie er entsteht, will ich hier etwas näher bringen.

Ende des 19. Jahrhunderts sind die ersten Erwähnungen zu Strömen in den oberen Wolkenschichten zu finden. Als 1883 der Vulkan Krakatau in Indonesien ausbrach, schleuderte dieser riesige Mengen an Asche in die obere Atmosphäre. Das führte zu Verdunkelungen und Verfärbungen, die sowohl in Südamerika als auch in Afrika beobachtet wurden. Auch Monate später kehrten diese in regelmäßigen Abständen immer wieder zurück. Die damaligen Wetterbeobachter bezeichneten dieses Phänomen als "equatorial smoke stream" und wussten oder ahnten, dass dieses Band unabhängig ist von dem "normalen" Wetter.
Anfang der 1930er Jahre begannen international abgestimmte vertikale Sondierungen, also Wettermessungen in der Höhe. Daraus entwickelte Richard Scherhag Höhenwetterkarten und zeichnete so das erste mal die starken Höhenwinde auf. Jedoch war immer noch nicht klar, worum es sich genau handelt. Mit dem Beginn des zweiten Weltkriegs blieb der Wissensaustausch der Länder jedoch gering. Die Entdeckungsgeschichte der Strahlströmung gestaltet sich damit als etwas schwierig und hängt von den jeweiligen Ländern ab. Den Begriff der Strahlströmung verwendete Heinrich Seilkopf das erste mal 1939 als Beschreibung für die hohen Windgeschwindigkeiten in der oberen Troposphäre. Im selben Jahr beschrieb aber auch der Belarusse Mironovitch das Phänomen recht genau. Die Bezeichnung Jetstream wurde von dem norwegischen Meteorologen Jakob Bjerknes 1943 verwendet. Zu dieser Zeit leistete schwedische Meteorologe Carl-Gustav Rossby im englisch-sprachigen Raum Pionierarbeit bei der Erforschung des Starkwindbandes.

Um besser zu verstehen wie es zu einer Höhenströmung kommt, muss ich etwas ausholen. Am Äquator befinden sich aufgrund einer hohen Sonneneinstrahlung relativ warme Luft. An den Polen hingegen ist die Wärmeabgabe recht hoch und die Sonneneinstrahlung recht gering. Somit ist die Luft dort vergleichsweise kühl. Das bedeutet, dass es einen recht großen horizontalen Temperaturunterschied gibt. Nun ist die Temperaturabnahme zu den Polen hin allerdings nicht kontinuierlich. Denn die Luft neigt dazu sehr große, relativ einheitlich temperierte Volumina auszubilden, die sogenannten Luftmassen. Die strahlungsreichen, warmen Luftmassen werden tropische Luftmassen genannt und die strahlungsarmen, kalten Luftmassen sind die Polaren. Es gibt also einen schmalen Bereich, an denen die polaren und die tropischen Luftmassen aneinandergrenzen. Dort ändert sich die Temperatur in horizontaler Richtung sehr schnell und es ist ein Temperatursprung zu finden. Dieser Bereich wird auch oft als Frontalzone bezeichnet. Dort treten aber nicht nur Temperatur- sondern auch Luftdruckunterschiede auf. Denn, in warmer Luft geht der Luftdruck mit der Höhe langsamer zurück als in kalter. Was bedeutet das? In tropischer Luft ist der Luftdruck in gleicher Höhe stets höher als in der polaren Luft. Und das hat die Luftdruckunterschiede an der Frontalzone zur Folge. Eine weitere Folge davon ist, dass es nun zu Ausgleichsbewegungen aufgrund der verschiedenen Luftdrücke kommt. Diese Ausgleichsbewegungen nehmen wir dann als Wind war. Je stärker die Luftdruckunterschiede, desto größer die Windgeschwindigkeiten. Mit zunehmender Höhe werden die Luftdruckgegensätze immer ausgeprägter, somit treten die höchsten Windgeschwindigkeiten am oberen Rand der Troposphäre auf. Die hohen Windgeschwindigkeiten treten in einem schmalen Bereich von etwa 100 bis 200 km Breite und etwa 5 km Höhe auf. Und sind unter dem Namen Strahlstrom bzw. Jetstream bekannt. Der Jetstream verlagert sich mäandrierend nach Osten. Warum tut er das? Da kommt die etwas unhandliche Corioliskraft ins Spiel. Diese bewirkt, dass die von den Tropen nach Norden bewegten Luftmassen in Richtung Osten abgelenkt werden.

Es gibt auch nicht nur einen Jetstream. Auf jeder Erdhalbkugel werden zwei beobachtet. Der nördliche ist der polare Jetstream. Er befindet sich etwa über Mitteleuropa, Russland und Nordamerika. Häufig wird ein wellenartiger Verlauf mit starken Ausschlägen nach Norden und Süden beobachtet. Auf diese Weise trägt er zur Durchmischung der unterschiedlich temperierten Luftmassen bei. Manchmal bildet der Jetstream sogar mehrere Äste aus und ist an einigen Stellen schwächer bzw. stärker. In den Wintermonaten ist er meist kräftiger, da zu dieser Zeit die Temperaturgegensätze stärker ausgeprägt sind. Auch "wandert" er im Winter nach Süden und im Sommer nach Norden, so dass er im Sommer eher über Skandinavien zu finden ist.
Der zweite Strahlstrom ist der subtropische Jetstream. Er weht etwa über den Wendekreisen, zum Beispiel über Nordafrika. Im Gegensatz zum Polarjet weht er geschlossen um die gesamte Erde und ist wesentlich beständiger, sowohl in seiner Position als in seiner Intensität.

Die Strahlströme spielen nicht nur für unser Wetter eine große Rolle, sondern wirken sich auch in der Luftfahrt aus. Vor allem Linienflüge, die weite Strecken zurücklegen, nutzen die beständigen Höhenwinde aus. So werden zum einen Treibstoff eingespart und auch höhere Fluggeschwindigkeiten zurückgelegt. Das hat den Effekt, dass auf einem Flug von Nordamerika nach Europa mehrere Stunden eingespart werden. Die Flugzeuge lassen sich sozusagen von den Strahlströmen tragen. Auf dem Rückflug hingegen wird geschaut, wo der Jetstream genau ist, damit man dem ausweichen kann und nicht mehr Gegenwind hat als notwendig. Eine weitere Anwendung fand der Jetstream zum Ende des zweiten Weltkriegs. Japan startete vom Festland aus mehrere tausend Sprengstoff führende Ballons, von denen allerdings nur wenige Hundert das amerikanische Festland erreichten. Bis zu den großen Seen wurden einige beobachtet. Der Angriff zeigte jedoch keine größeren Erfolge und wurde wieder eingestellt.
Auch in der Wettervorhersage wird täglich der Jetstream beobachtet. Aus der vorhin erwähnten Wellenbildung lässt sich schließen, ob eher warme oder kalten Luftmassen zu uns fließen. So befinden sich unter einem Wellenberg relativ warme Luftmassen und in einem Wellental fließen eher kalte polare Luftmassen nach Süden. Vor allem für uns in Mitteleuropa spielt der Strahlstrom für das tägliche Wetter eine große Rolle, da hier Tiefdruckgebiete entstehen, entlangwandern und wieder verschwinden.

Wie sich Tiefdruckgebiete entwickeln soll aber Thema für eine andere Geschichte sein.

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