Vorticity

Vorticity ist eine eher kompliziertere Angelegenheit. Da ich kein Physikstudent o. ä. bin, fehlt mir das genaue mathematische Verständnis dazu. Aber das ist hier zum Grundverständnis und zur Kartenanalyse auch gar nicht notwendig. Es reicht wenn man weiß, worum es geht und welche Auswirkungen es gibt.

Vorticity bedeutet soviel wie Wirbelgröße. Sie ist ein Maß für die Krümmung eines Windfeldes. Je größer der Wert, desto enger ist die Krümmung des Windfeldes. Man unterscheidet zwei Arten:

• Positive Vorticity: Auf der Nordhalbkugel zyklonale, also linksdrehende Wirbelbewegung. Positive Vorticity herrscht im Bereich eines Höhentrogs. Wichtig ist hier die sogenannte positive Vorticityadvektion (PVA), also der Transport positiver Vorticity. Dieser findet immer auf der Vorderseite eines Höhentrogs / Rückseite eines Höhenkeils statt. Positive Vorticityadvektion ist mit Hebung, also einem Aufsteigen der Luftmassen verbunden. So findet man z. B. auf der Vorderseite von Höhentrögen im Sommer feuchtwarme Luft aus Süd oder Südwest mit der Entwicklung starker Konvektionen mit Schauern und Gewittern.
• Negative Vorticity: Auf der Nordhalbkugel antizyklonale, also rechtsdrehende Wirbelbewegung. Negative Vorticity herrscht im Bereich eines Höhenkeils. Die sogenannte negative Vorticityadvektion (NVA), also der Transport negativer Vorticity, findet immer auf der Rückseite eines Höhentrogs / Vorderseite eines Höhenkeils statt. Negative Vorticityadvektion ist mit einem Absinken der Luftmassen verbunden. So findet man auf der Rückseite eines Höhentrogs kühle Luft aus Nordwest oder Nord sowie Wolkenauflockerungen, oft sogar klaren Himmel.

Für die sogenannten Kurzwellentröge gilt das gleiche: Positive Vorticityadvektion auf der Vorderseite, negative Vorticityadvektion auf der Rückseite.

Zur Darstellung der Vorticityadvektion und ihrer Art gibt es spezielle Karten. Am meisten wird die Karte der Vorticityadvektion auf der Druckfläche 500 hPa benutzt, welche die Vorticityadvektion in einer Höhe von etwa 5,5 Kilometern zeigt. Diese Karten gibt es allerdings nicht in der Wetterzentrale, sondern bei Wetter3 oder Cola/Iges.

Rote Farbflächen bedeuten positive und blaue Farbflächen negative Vorticityadvektion. Je dunkler die Farbe, desto höher ist der Wert der Vorticityadvektion (stärkere Krümmung der Strömungslinien) und desto stärker sind die Auswirkungen (Hebung bzw. Absinken) darunter.

Beispiel vom 15. Juli 2009

Am Nachmittag des 15. Juli 2009 quellten bei warmen Wetter große Cumuluswolken in die Höhe. Es sah zunächst nach der Bildung von Schauern und Gewittern aus.

Später am Nachmittag entwickelten sich die Cumuluswolken aber plötzlich nicht mehr weiter. Sie zogen langsam nach Osten ab und von Westen folgten rasch immer kleiner werdende Cumuluswolken, die sich bald ganz auflösten, so dass der Himmel klar wurde. Es zeigte sich danach nur noch vereinzelt etwas Jetcirrus.

Was war passiert? Nun, bekanntlich läßt die Konvektion und damit auch die Bildung von Cumuluswolken mit sinkenden Sonnenstand nach. Dies ist aber im Sommer erst in den Abendstunden der Fall. Hier stand zum Zeitpunkt des Verschwindens der Cumuluswolken die Sonne am späten Nachmittag dagegen noch recht hoch am Himmel.

Nein, der Grund dafür lag in der Höhe. Die Karte der Vorticityadvektion in 500 hPa von 18 Uhr Weltzeit (= 20 Uhr MESZ) zeigt, was passiert war:

Man sieht ein Feld positiver Vorticityadvektion (rot) über Dänemark. Dieses lag am Nachmittag über Schleswig-Holstein und hat die starke Entwicklung der Cumuluswolken ausgelöst. Knapp dahinter, von der Deutschen Bucht, folgt rasch ein Feld negativer Vorticityadvektion (grün bzw. blau). Dieses hatte ein Absinken der Luftmassen aus größerer Höhe zur Folge, wodurch sich die großen Cumuluswolken zurückentwickelt und schließlich ganz aufgelöst haben.

Wenn man genau hinsieht, erkennt man über der deutschen Bucht aus dem Kern des Höhentiefs hinauslaufend eine schwache Beule in den schwarzen Stromlinien. Dies ist ein sogenannter Kurzwellentrog. Das Feld positiver Vorticityadvektion (rot) liegt auf der Vorderseite (rechte Seite) und das Feld negativer Vorticityadvektion (grün bzw. blau) auf der Rückseite (linke Seite) dieser Kurzwelle.