Einleitung:

Alle synoptische relevanten Felder lassen sich natürlich auch im klimatolgischen Mittel darstellen. Dies ist typischerweise eine Zeitskala von 30 Jahren (z.B. 1961-1990). Nun lassen sich verschiedene Mittel über unterschiedliche Zeiträume betrachten (z.B. Monatsmittel, Jahreszeitenmittel).
Vor allem die Monatsmittel haben den Vorteil, dass durch die Mittelung nahezu alle zeitlich und räumlich variablen Strukturen geglättet werden. Im Idealfall bleiben daher nur die stationären Anteile übrig.

Monatsmittelvergleich Bodenluftdruck Januar <-> Juli:

Im Januar ergibt sich eine schwache, aber durchgehende subtropische Hochdruckzone in Höhe des nördlichen Wendekreises. Über der kontinentalen Flächen ergeben sich bedingt durch diabatische Abkühlung infolge negativer Strahlungsbilanz stationäre Antizyklonen (Kältehochs). Vor allem das sibirische Hoch weist im Mittel mit über 1038 hPa enorme Luftdruckwerte auf. Zum Vergleich, das nordamerikanische Kältehoch hat in seinem Zentrum im Durchschnitt über 1023 hPa.
Die zyklonale Aktivität ist aufgrund des im Winter größeren horizontalen Temperaturgradienten (größerer barokliner Antrieb -> Zyklogenese) zwischen Äquator und Nordpol besonders stark ausgeprägt. So sind sowohl der Nordatlantik als auch der Nordpazifik daher ein enorm zyklonal geprägtes Gebiet. Das relativ warme Wasser wirkt durch seinen diabatischen latenten Wärmefluss dabei zusätzlich zyklogenetisch. So entstehen zwei klimatolgisch markante Zyklonen mit Zentren über Island und den Alëuten. Zwar weisen beide ähnliche Kerndrücke (ca. 997 hPa) auf, jedoch ist die nordatlantische Zyklone etwas großräumiger.
Da der horizontale Temperaturgradient im Sommer weitaus geringer ist, weist der Luftdruck im Juli im Vergleich zum Januar insgesamt geringere zyklonale Aktivität auf. Lediglich durch den Sonnenhöchststand werden über den Kontinenten durch diabtische Heizung infolge des Strahlungsüberschusses thermische Tiefs induziert (z.B. Sahara, Indien, Kalifornien). Über den beiden Ozeanen sind dagegen mächtige Antizyklonen das klimatologische Mittel. Das Absinken des nördlichen Astes der HADLEY-Zirkulation kann sich über den Ozeanen bis zur Oberfläche besonders gut durchsetzen, da hier die entgegenwirkende Komponente durch Erwärmung der Oberfläche aufgrund der enormen Wärmekapazität des Wassers nicht annähernd so stark ist wie über Land. Die Druckzentren (über 1025 hPa) der Hochs sind dabei im östlichen Teil der Ozeane zu finden.



Monatsmittelvergleich Geopotential 300 hPa Januar <-> Juli:

Die Nordhemisphäre weist über den Kältezentren (Nordkanada und Sibirien) im Mittel auch das geringste Geopotential auf, was die hydrostatische Natur der Gesamtatmosphäre in einer großen Zeitskala beweist. Somit bilden sich zwei markante Tröge mit Achse über dem östlichen Nordamerika und Ostsibirien. Ein dritter schwächerer Trog weist mit seiner Achse über Mitteleuropa, so dass die zirkumpolaren Wellen 2 und 3 im Winter den stationären Fall darstellen. Da der Jetstream im Winter allgemein weiter nach Süden verschoben ist, können die Rocky Mountains direkt angeströmt werden, was nach dem Erhaltungssatz der isentropen potentiellen Vorticity einen Leeseitentrog induziert. Dies erklärt den gut ausgebildeten stationären Trog über dem östlichen Nordamerika.
Die Westwindzone reicht im Mittel dabei bis in tropische Breiten.
Im Sommer zeigt sich eine allgemein mehr gestörte kürzerwelligere Situation. Das Kältezentrum mit dem entsprechend geringsten Geopotential befindet sich fast exakt über dem Nordpol. 5-6 stationäre Wellen zeigen eine insgesamt recht polsymmetrische Strömungssituation. Durch den weiter nach Norden verschobenen Polarfront-Jetstream können die (hohen) Rocky Mountains auch nicht mehr direkt angeströmt werden und keinen so massiven Leetrog induzieren wie im Winter. Auch in den subtropischen und tropischen Breiten ist der Einfluss des nach Norden verschobenen Jets zu sehen. Hier ist insgesamt eine sehr schwachgradientige Höhenströmung mit Ostwinden in den Tropen.



Interpretation/Bedeutung dieser nordhemisphärischen Klimatologie:

Durch Kenntnis der stationären Wellenzahlen für die Nordhemisphäre ist anhand einer harmonischen Wellenanalyse nicht nur die aktuelle Situation besser einzuordnen, sondern es erleichtert auch die Prognose der Verlagerung. So weiß man, dass im Winter nur die extrem langen Wellen stationär werden können, während im Sommer die extrem langen Wellen (die im Winter noch stationär waren) nun retrograd werden können.
Allerdings ist die aktuelle Strömungssituation im Normalfall eine Überlagerung verschiedenster Wellen unterschiedlicher Wellenlänge, so dass eine eindeutige Prognose nur anhand der Wellenzahlen mit einem Unsicherheitsfaktor belastet ist.

© Marcus Boljahn, Sebastian Unger