Neues zu Sting Jets

Nach Orkan FRIEDERIKE hat mich der genaue Entstehungsmechanismus zu den Sting Jets interessiert. Die technische Kurzfassung – ich werde das in einem anderen Beitrag mal auseinanderdröseln, das wird aber etwas dauern.

Sting Jets entstehen ausschließlich bei Shapiro-Keyser-Zyklonen (S-K) . Norweger-Zyklonen (NO) bieten dafür nicht die Voraussetzungen. S-K entstehen häufig aus Warmfrontwellen, tropischen Wellen oder ehemaligen tropischen Zyklonen. Die Höhenwinde zeigen im Jetniveau eine doppelte Konfiguration mit „right entrance“ und zugleich „left exit“. Der zweifache Jet ist hier mit zwei baroklinen Zonen verbunden – die dominante entlang der umgebogenen Warmfront und eine schwächere entlang der Kaltfront.

In weiterer Folge entwickelt sich das Bild einer „frontal fracture“ – zwischen Kaltfront und Warmfront sowie an der Spitze der umgebogenen Warmfront setzen frontolytische Prozesse ein. Die horizontalen Isentropen fächern auseinander (auch zu sehen in 850 hPa ThetaE), wodurch der thermische Gradient abgeschwächt wird und Frontolyse stattfindet, was mit absinkenden Luftmassen aus der mittleren bzw. oberen Strömungshöhe einhergeht (das vertikale Windmaximum wird vor allem zwischen 800 und 650 hPa beobachtet). Die Querzirkulation an der Kaltfront mit rückseitigem Absinken verstärkt das Absinken zusätzlich. Der zurückgebogene Teil der Front wird durch den aufsteigenden Ast des kalten Förderbands (cold conveyor belt) am Leben gehalten.  Durch Frontolyse und Absinken wird die Luft trockener, es bildet sich der charakteristische Dryslot im Wasserdampfbild. In einer räumlich und zeitlich begrenzten Phase überlappt die absinkende trockene Strömung den cold conveyor belt mit der Frontspitze und der Sting Jet findet statt. In einer Fallstudie von Martínez-Alvarado et al. (2014b) wurde gezeigt, dass der Sting Jet nicht aus der Stratosphäre absinkt, wie häufig aufgrund der Dry Intrusion fehlinterpretiert wird. Das passt zu FRIEDERIKE, wo keine ausgeprägte Dry Intrusion im Wasserdampfbild beobachtet wurde, zumindest nicht dort, wo die Spitzenböen später auftraten.

Voraussetzung für den Sting Jet sind ausreichend lang anhaltendes Absinken sowie geringe statische Stabilität in der Grenzschicht, letztere kann erreicht werden durch Kaltluftadvektion oder sensible Wärme- und Feuchteflüsse. Verdunstungskälte ist keine Voraussetzung für das Herabmischen der starken Höhenwinde, kann aber die statische Stabilität herabsetzen und die Durchmischung erleichtern. Conditional Symmetric Instability (CSI) scheint eine wichtige Rolle zu spielen, die Freisetzung erleichtert zumindest die Bildung eines Sting Jets. Während er um rund 200 hPa absinkt, beschleunigt der Sting Jet deutlich, z.B. von 20 auf 50 m/s. Die Beschleunigung wird vor allem darauf zurückgeführt, dass der Sting Jet sich in einem Gebiet mit Druckgradientverschärfung entwickelt. Die treibende Kraft für die Beschleunigung ist also die isallobarische Druckänderung (ausgenommen FRIEDERIKE), nicht aber für das Absinken selbst.

Schließlich ringelt sich die Warmfront bzw. Okklusion weiter ein und der cold conveyor belt jet ersetzt den sting jet. In oben genannter Fallstudie wurden beide Jets gleichzeitig beobachtet, die aus unterschiedlichen Höhen Luftmassen zum gleichen Ort am Boden bringen. Bei Norwegerzyklonen setzt entlang der eingeringelten Okklusion keine Frontolyse ein. Sie befindet sich im Bereich eines PV-Maximums, damit bleiben die Hebungsprozesse aufrecht und es bildet sich kein Sting Jet. Der linke Jetauszug verstärkt aber frontogenetische Prozesse entlang der Kaltfront, sodass sich häufig konvektiv verstärkte linienartige Strukturen ausbilden. Das fördert das (konvektive) Herabmischen des Höhenwinds auch ohne Sting-Jet-Beteiligung.

Im äußeren Erscheinungsbild findet eine markante Verdunstung des Cloud Heads statt, die Wolkenobergrenzen sinken rapide ab, an westlichen Rändern der umgebogenen Front sieht man anhand von Verdickungen hingegen den aufsteigenden Cold Conveyor Belt. Im Radarbild sind nicht zwingend Niederschlagsechos im Bereich des Sting Jets zu erwarten, manchmal sind sie auch bänderförmig und deuten die Freisetzung von CSI, was Sättigung voraussetzt (die im Wolkenkopf vorhanden ist). Es kann sich aber auch um Schwerewellen handeln. Im sichtbaren Satellitenbild treten Auflockerungen oder wolkenlose Bereiche auf und deuten sehr starkes Absinken an.

Im Jetstream auffällig ist bei verschiedenen S-K, dass der Jet knapp vor der maximalen Höhendivergenz auftritt, wenn in der Höhen bereits Konvergenz eingesetzt hat, was im Einklang mit der frontal fracture am Boden ist.

Abschließend – das sind vorläufige Schlussfolgerungen aus …

mit Ausnahme der blau geschriebenen Passagen, das sind Überlegungen von meiner Seite dazu.

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