Werner Simon

Werner Simon

Ziel dieser Präsentation ist die Diskussion der physikalischen Grundlagen die zur Entstehung von Zyklonen und kleinräumigen Wirbeln in der Atmosphäre führen. Hierzu wird ein mathematisches Modell erarbeitet, das als Grundlage für Simulationen dient.

Im ersten Teil werden die Fachbegriffe Vorticity, barotrope und barokline Atmosphäre eingeführt und erläutert ([1], [2]). Darauf aufbauend werden im zweiten Teil  mit den Grundlagen der Störungsrechnung die Kriterien für Stabilität und Instabilität in der Atmosphäre erarbeitet. Im dritten Teil werden die Mechanismen, die zu Zyklonen und kleinräumigen Wirbeln führen, erörtert. Anschließend wird ein mathematisches Modell, mit dem das Zusammentreffen von trocken kalten und feuchten wärmeren Luftmassen erfasst werden kann, vorgestellt. Die trocken kalten Luftmassen stehen hier für Jetstreams, die feuchten wärmeren für starke Gewitteraufwinde. Bei den Modellszenarien wird besonderer Wert auf die Mechanismen der horizontalen und vertikalen Windscherung, der Temperaturverteilung und den Mischungsprozessen der Luftströme gelegt. Der Referent geht hier von der Annahme aus, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Entstehen von Tornados und dem Zusammenwirken von Jetstreams mit starken Gewitteraufwinden gibt. Letzteres konnte im Rahmen einer Diplomarbeit an der Hochschule Darmstadt, in Zusammenarbeit mit EUMETSAT Darmstadt, für Tornados in den USA im Zeitraum von 1995 bis 2004, gezeigt  werden ([3]).

Im letzten Teil der Arbeit werden die Ergebnisse diskutiert und eine  Schnittstelle zur Mikrothermodynamik ([5], [6]) hergestellt. Bei der Interpretation der Ergebnisse werden neben den physikalischen Prozessen und deren Bedeutung für Klimaszenarien ([4]) auch Ansätze für neue mathematische Modelle angesprochen.

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Literatur:

[1] Etling, D.: Theoretische Meteorologie – Eine Einführung, Springer (2002)

[2] Hantel, M.: Einführung – Theoretische Meteorologie, Springer Spektrum (2013)

[3] Roth, A.: Statistische und analytische Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Großwetterlagen und der Entstehung von Tornados unter besonderer Berücksichtigung der Lage und Stärke von Strahlströmen. Diplomarbeit an der Hochschule Darmstadt (2007).

[4] Sander, J.: Extremwetterereignisse im Klimawandel – Bewertung der derzeitigen und zukünftigen Gefährdung, Dissertation an der Ludwig-Maximilians-Universität München (2010).

[5] Simon, W. und Zargartizabi, A.: Modelle für das Zusammentreffen von starken Gewitteraufwinden mit Jetstreams. In Vorbereitung (2013).

[6] Zargartizabi, A.: Stabilitätsanalysen in Strömungen mit mehreren Temperaturbereichen und Wirbelbildungen. Masterarbeit an der Hochschule Ruhr-West Mühlheim (2013).