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Die Westwärts-Intensivierung des Polarfront-Jetstream in den Winkel zwischen Polarfront und Tropopause an der Ostseite eines polaren Kälteausbruchs, eine Erweiterung des klassischen Grenzflächenproblems von Margules

Zusammenfassung

Es wird eine auf rein dynamischen Grundlagen beruhende Erklärung für die starke „Westwärts-Intensivierung” des Polar-front-Jetstream in den Winkel zwischen der geneigten Polarfrontfläche und der gegengeneigten Tropopause an der Ostflanke eines polaren Kälteausbruches gegeben.

Eine gewisse Ähnlichkeit des Atmosphärenaufbaues mit dem Aufbau des Ozeans im Stromstrich des Golfstromes führt dazu, die Trägheitsgrenzschichten-Theorie vonJ. Charney [1] auf ein solches atmosphärisches System anzuwenden. Ein dreigeschichtetes Atmosphärenmodell wird entwickelt, und für dieses werden Bewegungsgleichungen abgeleitet, die es erlauben, das Problem entsprechend dem LösungsgangCharneys zu behandeln.

Der Vergleich mit den aus den Beobachtungen abgeleiteten Neigungen der Polarfront und der Tropopause und der beobachteten „Westwärts-Intensivierung” des Stromes fällt sehr befriedigend aus. Diese Theorie erfaßt selbstverständlich nur die rein dynamische Seite der Erscheinung und berücksichtigt den sicher wichtigen Beitrag der thermodynamischen Prozesse durch die Verwendung des rohen Modells nur näherungsweise.

Summary

Based on purely dynamical reasoning an explanation for the strong “westward-intensification” of the polarfront jetstream into the angle between the inclined polarfront surface and the opposite inclined tropopause on the eastern side of an outbreak of cold polar air is presented.

Certain similarity of the structure of the atmosphere with that of the ocean in the main core of the gulf stream has guided me to apply the inertial boundary layer theory ofJ. Charney [1] to such an atmospheric system. A three-layered model of the atmosphere has been developed and corresponding equations of motion were derived, which allow to handle the problem according to the solution ofCharney.

The comparison with the slopes of polarfront and tropopause according to the observations and with the observed “westward intensification” of the flow is rather satisfactory. However, we must understand that this theory only considers the dynamical side of the phenomenon and does only approximately account for the important contribution of thermodynamic processes by the use of the rather simple model.

Résumé

L'auteur tente d'expliquer du point de vue purement dynamique l'intensification vers l'Ouest du jet situé dans l'angle compris entre le front polaire et la tropopause d'inclinaison contraire, sur le flanc oriental d'un afflux d'air polaire.

Une certaine analogie entre la structure de l'atmosphère et celle de l'océan à l'endroit du Gulf-stream incite à appliquer au cas évoqué ici la théorie de la couche limite d'inertie deJ. Charney [1]. On imagine un type d'atmosphère à trois couches pour lequel on établit les équations du mouvement permettant de traiter le problème en cause à l'aide du procédé deJ. Charney.

Les observations concernant l'inclinaison du front polaire et de la tropopause ainsi que celles de l'intensification du jet vers l'Ouest confirment la théorie de façon très satisfaisante. Cette dernière, purement dynamique, ne tient compte que d'une manière approchée des processus thermodynamiques sans doute importants.

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Literatur

  1. 1.

    Charney, J. G.: The Gulf Stream as an Inertial Boundary Layer. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA)41, No. 10, 731 (1950).

  2. 2.

    Defant, A.: Der Abfluß schwerer Luftmassen auf geneigtem Boden nebst einigen Bemerkungen zu der Theorie stationärer Luftströme. Sonderausg. aus Sitz.-Ber. Preuß. Akad. Wiss. Berlin, Phys.-Math. Kl.18, 1 (1933).

  3. 3.

    Defant, Fr.: Der detaillierte vertikale Aufbau der Atmosphäre im Falle eines Kälteausbruches über Nordamerika verbunden mit einer oberen intensiven Scherungslinie des Windes vom 14. Januar 1951, 03.00z. Erscheint in Arch. Met. Geoph. Biokl. A.

  4. 4.

    Exner, F. M.: Dynamische Meteorologie, 2. Aufl., S. 339. Wien: Springer. 1925.

  5. 5.

    Margules, M.: Über die Energie der Stürme. Jb. Zentralanst. Met. Wien40, 1 (1905).

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    Palmén, E.: The Aerology of Extratropical Disturbances, Compendium. Amer. Met. Soc. Boston, Mass., USA1951, 599.

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    Palmén, E.: On the Dynamics of Cold air Outbreaks in the Westerlies. Univ. of Chicago, Dept. Meteor., Gen. Circulation Project, Final Report (June 1953).

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Defant, F. Die Westwärts-Intensivierung des Polarfront-Jetstream in den Winkel zwischen Polarfront und Tropopause an der Ostseite eines polaren Kälteausbruchs, eine Erweiterung des klassischen Grenzflächenproblems von Margules. Arch. Met. Geoph. Biokl. A. 11, 197–217 (1959). https://doi.org/10.1007/BF02247926

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