Glossar

 

Tropopause
 


Defintion:

Die Tropopause bezeichnet die schmale Übergangszone zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Sie ist nach offizieller Definition der WMO durch einen vertikalen geometrischen Temperaturgradienten <0,2 K/100m über 2 km Höhendifferenz gekennzeichnet.


Anschauung und Verwendung:

Besonders gut erkennbar ist die Tropopause als Obergrenze für die Wolkenbildung. Durch die extreme vertikale Stabiltät der darüber angrenzenden Stratosphäre wird jegliche Vertikalbewegung sofort stark gedämpft. Lediglich bei enormer Konvektion können vereinzelt sogenannte "overshooting tops" bis in die untere Stratosphäre vordringen.
Auf aerologischen Vertikalschnitten kann die Tropopause neben der definierten Methode über die Isothermendrängung besonders gut durch die Darstellung von Isentropen erkenntlich gemacht werden, da diese ab der Tropopause (in der stabilen Stratosphäre) nun sehr stark gedrängt und quasiparallel verlaufen.

Neigung der Tropopause:

Beobachtet man die mittlere Tropopausehöhe, so wird sofort offensichtlich, dass diese ebenso wie Frontalzonen einer Neigung unterliegen. So fällt die Tropopause vom Äquator (ca. 16km) bis zu den Polen im Mittel auf die Hälfte ihres Ausgangswertes ( ca. 8km) ab.
Dementsprechend lässt sich also mit Hilfe des MARGULES´schen Ansatzes auch eine Gleichgewichtsbedingung für die Tropopause bestimmen, welche die frontalzonenhafte Neigung gegenüber isobaren Flächen erklärt. Aus dieser wird nun ersichtlich, dass die vertikale geostrophische Windscherung direkt oberhalb und unterhalb der Tropopause für die Neigung verantwortlich ist. Nimmt der Wind über der Tropopause (in der unteren Stratosphäre) nun schneller ab als unterhalb der Tropopause (in der oberen Troposphäre, so ergibt sich nach MARGULES ein Tropopausenanstieg in Richtung Äquator. Dies repräsentiert folglich die klimatologisch gemittelte Situation mit der höchsten Tropopause über den Tropen. Umgekehrt erfolgt ein Ansteig der Tropopause in Richtung der Pole bei einer in der unteren Stratosphäre schneller zunehmenden Windgeschwindigkeit als in der oberen Troposphäre. Dies beobachtet man vor allem auf der zyklonalen (polwärtigen) Seite des Polarfront-Jetstreams, wo sich die Tropopause oftmals sehr tief bis in die Frontalzone absenken kann. Somit gelangt oftmals hochenergetische stratosphärische Luft mit hohen Werten an isentroper potentieller Vorticity in die Troposphäre. Diese IPV-Anomalie kann bei enstsprechender Hebung für heftige Zyklogenese sorgen. Die Einbeziehung trockener stratosphärischer Luft in die troposphärische Zirkulation wird oftmals auch als Dry Intrusion bezeichnet.


Quelle: www.eumetsat.de

Dieses Wasserdampfbild von Eumetsat vom 27.10.2004 zeigt eine mächtige Dry Intrusion über der Biskaya, was anhand der dunkelgefärbten sehr trockenen Luft zu sehen ist. Diese gelangte anschließend durch einen Jetstreak unter den Einfluss eines Hebungsfeldes und forcierte somit eine rapide Zyklogenese über der Biskaya. Eine konkrete synoptische Diskussion dieser außergewöhnlichen Wetterlage findet sich hier.

Tropopausenbruch:

Durch die oben diskutierte unterschiedliche Neigung im Bereich der Polarfront kommt es dort anschaulich zu einer Singularität, also zu einem Bruch, der Tropopause. Dies ist sehr gut an Vertikalschnitten zu erkennen.



Man erkennt zwischen 8 km und 10 km sehr schön den Tropopausenbruch. Ebenso ist die äquatorwärts ansteigende (subtropische) Tropopause gut zu erkennen, während die zur Frontalzone hin absinkende (polare) Tropopause nur angedeutet ist.
Der nur in der Höhe ausgebildete (winterliche) Subtropenjet weist ebenfalls einen Bruch der Tropopause auf, allerdings nicht in so ausgeprägter Form.


© Marcus Boljahn

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