Ein dynamischer Wetter- und Klima-Zustandsindex

Grundlagen

Auf der Basis einer neu entwickelten Energie-Wirbel-Theorie wird ein dynamischer Zustandsindex eingeführt. Dieser kann als Wetter-Index die zeitliche Abfolge und Intensität von Hoch- und Tiefdruckgebieten beschreiben, aber auch als Klima-Index die Veränderung des Klimas aufgrund der Variation der solaren Einstrahlung oder der Reibungseinflüsse diagnostizieren. Physikalisch ist der Index eine Größe, die die Erhaltung der Energie und der atmosphärischen Wirbelgrößen miteinander verbindet. Hat der Index den Wert Null, so befindet sich die Atmosphäre in einem stabilen Energie-Wirbel-Grundzustand. Die neue Idee ist es, die Variabilität des Wetters und des Klimas als Abweichungen von diesem ausgezeichneten Zustand zu erfassen.

 

DSI - Wetterdynamik

Ist der Index positiv, so ist die Großwetterlage durch ausgedehnte Hochdruckgebiete geprägt. Nimmt er dagegen negative Werte an, wird das atmosphärische Geschehen eher durch Tiefdruckwirbel gekennzeichnet. Heiße Sommer, wie im Jahre 1997, sind durch besonders geringe Fluktuationen des Index ausgezeichnet.

 

Die Abhängigkeit zwischen dem Index und den Großwetterlagen über Mitteleuropa nach der Klassifikation von Hess & Brezowsky verdeutlicht den Zusammenhang mit dem Auftreten der Wettersysteme. Das Spektrum der Wetterlagen zeigt bei Hochdruckeinfluß eine doppelt so große Bandbreite, wie unter zyklonalen Bedingungen.

 

DSI - Korrelationen mit Temperatur und Niederschlag

Von besonderem Interesse sind die Korrelationen des Index mit den meteorologischen Parametern, vor allem Temperatur und Niederschlag. Diese sind natürlich von der jeweiligen Jahreszeit abhängig, zum Beispiel erkennt man im Frühling besonders hohe Durchschnittstemperaturen in der Nähe des Grundzustandes (DSI=0).

Wird hingegen der Index mit dem Niederschlag korreliert, so ist gerade der Energie-Wirbel-Grundzustand durch geringe Werte über Mitteleuropa gekennzeichnet. Hier zeigt sich deutlich der Zusammenhang zwischen Niederschlagsaktivität und der Intensität der synoptischen Fluktuationen, d.h. der durchziehenden Wettersysteme.

 

DSI - Klimazustand

Um die längerfristige saisonale bis jährliche Variabilität der Witterung verfolgen zu können, ist es sinnvoll, den Index zeitlich zu mitteln. Dadurch wird deutlicher, daß insbesondere der Winter 1995/96 durch langandauernde Hochdrucklagen geprägt war. Dies hatte in Mitteleuropa einen kalten und extrem trockenen Winter zur Folge.

Im zeitlichen Mittel kennzeichnen positive Werte des Index eine Verstärkung, negative hingegen eine Abschwächung der Zirkulation. Speziell über dem erwärmten Wasser des Nordatlantik erkennt man durchweg positive Werte. Hier wird die Zirkulation durch starke Wärmeflüsse in die Atmosphäre angefacht.