Meteorologie der Strahlströme (Jet Streams)

1. Einführung.- 1.1. Geschichte der Strahlstromforschung.- 1.2. Das Windfeld.- 1.21. Koordinatensysteme.- 1.22. Die Bewegungsgleichungen.- 1.221. Die vollständige Bewegungsgleichung.- 1.222. Der geostrophische Wind.- 1.223. Der Gradientwind.- 1.224. Ageostrophische Komponente.- 1.225. Strömungen auf einer Isentropenfläche.- 1.23. Abgeleitete Größen.- 1.231. Vorticity.- 1.232. Divergenz.- 1.233. Vorticitytheorem.- 1.234. Konstanz der absoluten Vorticity.- 1.235. Potentielle Vorticity.- 1.236. Hydrodynamische Labilität und Konstanz des Drehimpulses.- 1.237. Deformation.- 1.238. Die Zerlegung des Windfeldes.- 1.239. Zusammenhang zwischen Deformation, Vorticity und Divergenz.- 2. Methoden der Höhenwindmessung und ihre Fehlerquellen.- 2.1. Direkte Höhenwindmessung ..- 2.11. Pilotballone.- 2.111. Allgemeines.- 2.112. Fehlerquellen.- 2.12. Radiopiloten.- 2.121. Allgemeines.- 2.122. Fehlerquellen.- 2.123. Der repräsentative Charakter der Höhenwindmessungen.- 2.13. Transosonden.- 2.131. Allgemeines.- 2.132. Fehlerquellen.- 2.133. Der repräsentative Charakter der Transosondenwinde.- 2.134. Vergleich der Transosondenwinde mit konventionellen Meßmethoden.- 2.14. Höhenwindmessung vom Flugzeug aus.- 2.141. Allgemeines.- 2.142. Fehlerquellen.- 2.15. Weitere Methoden der direkten Höhenwindmessung.- 2.151. Wolkenzugsbeobachtungen.- 2.152. Beobachtung künstlicher „Wolken“.- 2.153. Höhenwindmessung mit akustischen Methoden.- 2.2. Indirekte Höhenwindmessung.- 2.21. Meßfehler der Radiosonden.- 2.22. Genauigkeit der Windberechnung.- 3. Strahlstromanalyse.- 3.1. Allgemeines.- 3.11. Gebräuchliche Analysensysteme.- 3.2. Analysenmethoden.- 3.21. Querschnitte durch die Atmosphäre.- 3.211. Allgemeines.- 3.212. Der thermische Wind normal zur Querschnittfläche.- 3.213. Das isopyknische Niveau.- 3.214. Die vertikale geostrophische Windscherung.- 3.22. Längsschnitte und Longitudinalschnitte.- 3.23. Der Zeitschnitt.- 3.24. Höhenwindkarten.- 3.241. Allgemeines.- 3.242. Analyse des Geschwindigkeitsfeldes.- 3.243. Geostrophischer Wind und Gradientwind.- 3.244. Isogonen, Stromlinien und Trajektorien.- 3.245. Isentropenanalyse.- 3.246. Die Schicht maximalen Windes.- 3.247. Vorticity- und Deformationsanalysen.- 3.248. Analyse von Divergenz und Vertikalbewegung.- 3.249. Tropopausen- und Frontenanalyse.- 3.25. Trenddiagramme und Zeitquerschnitte.- 3.251. Zonalindex und Trenddiagramm.- 3.252. Meridionalindex.- 3.253. Zeitquerschnitte.- 3.26. Kontinuitätsdiagramme.- 4. Die Struktur der Strahlströme.- 4.1. Die horizontale Struktur.- 4.11. Das Temperaturfeld.- 4.111. Geographische und jahreszeitliche Verteilung.- 4.112. Die Temperaturverteilung in synoptischen Einzelfällen.- 4.12. Windfeld und Vorticity.- 4.121. Geographische und jahreszeitliche Verteilung. Die „Mischungstheorie“ der Strahlstrombildung.- 4.122. Windprofile und Vorticity in synoptischen Einzelfällen.- 4.123. Strahlstrommaxima und ihre Entstehung.- 4.13. Die horizontale Struktur der Schicht maximalen Windes (SMW).- 4.14. Multiple, hochtroposphärische Strahlströme der gemäßigten Breiten.- 4.141. Polarer und subtropischer Strahlstrom.- 4.142. Die Konfluenztheorie der Strahlstrombildung.- 4.2. Die vertikale Struktur der Strahlströme.- 4.21. Mittlere Meridionalschnitte.- 4.211. Jahreszeitliche Unterschiede.- 4.212. Hemisphärische Unterschiede.- 4.22. Die Struktur der Frontalzone im Bereich des Polarfront-Jet.- 4.221. Einzugsgebiet und Deltagebiet.- 4.222. Das charakteristische StrömungsfeJd einer Frontalzone.- 4.23. Mittlere vertikale Struktur des Strahlstromes.- 4.231. Der „mittlere“ Strahlstrom.- 4.232. Die Struktur des Strahlstromkernes.- 4.3. Die Feinstruktur der Strahlströme.- 4.31. Beobachtungen und Messungen der Feinstruktur.- 4.311. Die Mesostruktur der Strahlströme.- 4.312. Die Mikrostruktur der Strahlströme. Clear-Air Turbulence.- 4.32. Die Feinstruktur der Strahlströme im Lichte der Perturbationstheorie.- 4.321. Grundlagen der Perturbationstheorie.- 4.322. Die Labilitätskriterien von Richardson und Sasaki.- 4.323. Das Scorer-Kriterium für die Leewellenbildung.- 4.4. Das System der Strahlströme.- 4.41. Atmosphärische Strahlströme.- 4.411. Der Polarfront-Jet (PFJ).- 4.412. Der Subtropen-Jet (STJ).- 4.413. Der östliche Strahlstrom der Tropen (TJ).- 4.414. Der arktische Stratosphären-Jet (ASJ).- 4.415. Windsysteme der hohen Atmosphäre.- 4.416. Niedertroposphärische Strahlströme (Low Level Jet Streams, LLJ).- 4.42. Ozeanische Strahlströme.- 4.43. Strahlströme im geophysikalischen Modellversuch.- 4.431. Sphärische Modelle.- 4.432. Flache Modelle.- 4.433. Der Strahlstrom in einer stationären Dreiwellen-Anordnung.- 5. Strahlstromprognose.- 5.1. Allgemeines..- 5.2. Die Prognose der Windrichtung.- 5.21. Numerische Vorhersage.- 5.22. Kinematische Extrapolationsmethoden.- 5.221. Kontrollinienmethode.- 5.222. Kinematische Extrapolationsformeln.- 5.223. Abnormale Änderungen der relativen Topographie 300/500 mb.- 5.224. Extrapolation auf Grund geometrischer Zusammenhänge.- 5.23. Verwendung von Kontinuitätsdiagrammen.- 5.3. Prognose des Geschwindigkeitsfeldes.- 5.31. Berechnung der Isotachengeschwindigkeit nach kinematischen Methoden.- 5.32. Geostrophische Advektionsmethode („box“-Methode).- 5.33. Die Kontrollinienmethode und die Prognose der Schicht maximalen Windes.- 6. Strahlstrom und Wetter.- 6.1. Zyklonenmodelle.- 6.11. Die Polarfronttheorie.- 6.12. Die Vorticityadvektions-Theorie.- 6.121. Vorticity und Divergenz — ihr Einfluß auf das Wettergeschehen.- 6.122. Energieumsätze bei Frontalzyklogenese.- 6.123. „ Querzirkulation“ und nichtgradientische Winde.- 6.124. Der abgetrennte Kaltlufttropfen (cut-off low).- 6.125. Blockierende Antizyklonen.- 6.13. Zyklonen als Wellenstörungen einer Grundströmung.- 6.2. Niederschlags- und Feuchteverteilung als Indikatoren der Vertikalzirkulation.- 6.3. Wolken im Strahlstrombereich.- 6.4. Luftelektrische Phänomene im Strahlstrombereich.- 6.5. Das Bodenwetter und seine Prognose.- 6.6. Transport von Aerosolen.- 7. Strahlströme und Klima.- 7.1. Allgemeines.- 7.2. Strahlströme als klimabestimmende Faktoren der allgemeinen Zirkulation.- 7.3. Der Einfluß von Hochgebirgen auf die Bildung planetarischer Wellen.- 7.31. Theoretische Grundlagen.- 7.32. Das System der planetarischen Wellen.- 7.33. Bevorzugte Gebiete für Konfluenz, Difluenz und Blocking.- 7.34. Die Hochgebirge als klimakontrollierende Faktoren.- 7.4. Periodische und aperiodische Schwankungen der allgemeinen Zirkulation, insbesondere der Strahlströme.- 7.41. Jahreszeitliche Schwankungen.- 7.411. Schwankungen globalen Ausmaßes.- 7.412. Regionale Schwankungen.- 7.413. Der indische Monsun.- 7.42. Die atmosphärische Zirkulation in vergangenen geologischen Epochen.- 8. Die Strahlströme als Glieder der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre.- 8.1. Strahlströme in planetarischer Betrachtungsweise.- 8.2. Strahlströme in hydrodynamischer Betrachtungsweise.- 8.3. Planetarische Wellen.- 8.31. Stabilität der zonalen Strömung.- 8.32. Das Spektrum der Wellen.- 8.4. Der Energiehaushalt der atmosphärischen Zirkulation.- 9. Strahlstrom und Luftfahrt.- 9.1. Navigatorische Probleme.- 9.11. Die optimale Flughöhe.- 9.111. Operationen unter minimalem Treibstoffverbrauch.- 9.112. Operationen unter maximaler kontinuierlicher Motorenleistung.- 9.113. Flughöhenbestimmung in der routinemäßigen Flugberatung.- 9.12. Pressure Pattern Flying.- 9.121. „Single-heading“-Flug (Das Ein-Kurs-Verfahren).- 9.122. Der Minimum-Flugweg (Minimum Flight Path).- 9.123. Flugplanung entlang standardisierter Flugrouten.- 9.124. Methoden zur Auffindung des Strahlstromes.- 9.125. Klimatologie der Langstrecken-Fluglinien.- 9.2. Clear-Air Turbulence als aeronautisches Problem.