Wechselwirkungen zwischen tropischen und extratropischen Wetterregimen

Erste Emmy Noether-Nachwuchsgruppe am Institut für Physik der Atmosphäre – Ergebnisse sollen auch zum Verständnis von Extremereignissen beitragen

Das Wetter in unseren Breiten wird häufig von ausgedehnten Tiefdruckgebieten und ihren Fronten bestimmt – ganz anders in den Tropen, die oft von kleinräumigeren Schauer- oder Gewitterniederschlägen geprägt sind, wie sie bei uns im Sommer auftreten.

Wechselwirkungen zwischen diesen beiden völlig unterschiedlichen Wetterregimen sind das Forschungsthema einer neuen Nachwuchsgruppe an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat im Rahmen ihrer Nachwuchsförderung durch das Emmy Noether-Programm die Einrichtung der neuen Forschergruppe unter Dr. Peter Knippertz am Institut für Physik der Atmosphäre genehmigt. Sie wird die Dynamik und vor allem die Wechselwirkungsmechanismen der Wetterregime in den Tropen und den Extratropen – also den Gebieten innerhalb und außerhalb der Wendekreise – untersuchen. Ferner soll ermittelt werden, inwieweit diese tropisch-extratropischen Wechselwirkungen die globalen Luftströme beeinflussen und eventuell zur Entstehung von extremen Wetterereignissen beitragen.

Die komplexe Meteorologie der Tropen ist in den letzten Jahren zunehmend in den Blickpunkt der atmosphärischen Forschung gerückt. Im Gegensatz zu unseren mittleren Breiten mit ihren relativ großskaligen Hoch- und Tiefdrucksystemen zeichnen sich die Tropen durch eine grundlegend andere Dynamik aus. Das tägliche Wetter wird hier häufig von kleinräumigeren vertikalen Umlagerungen durch Feuchtkonvektion in der so genannten innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) dominiert. Das heißt feuchtwarme Luft steigt vom Boden auf, die Feuchtigkeit kondensiert und es bilden sich Cumuluswolken, die sich in Schauern oder Gewittern entladen können.

In gewissen Situationen treten Wechselwirkungen zwischen den beiden Wetterregimen auf. So kann eine vermehrte Feuchtkonvektion, hervorgerufen z.B. durch eine Veränderung der Meeresoberflächentemperatur in den Tropen, zu einer Beschleunigung des so genannten subtropischen Strahlstromes führen. Dieser Starkwindbereich kann wiederum die Entwicklung extratropischer Wettersysteme beeinflussen. Umgekehrt kann das Eindringen eines Wettersystems aus den mittleren Breiten in die Tropen dazu führen, dass die Passatwinde anschwellen und dadurch der Feuchteauftrieb in der ITCZ angeregt wird. In dieser Situationen sieht man in Satellitenbildern häufig Wolkenbänder, die sich über tausende von Kilometern von den Tropen pol- und ostwärts erstrecken. In Fallstudien ist nachgewiesen worden, dass tropisch-extratropische Wechselwirkungen eine wichtige Rolle für extreme Niederschläge in den Tropen und Subtropen, für saharische Staubstürme und die Etablierung lang andauernder Hochdrucksituationen in den Extratropen spielen können.

Der Schwerpunkt des Forschungsprojekts mit dem Titel „Tropisch-extratropische Wechselwirkungen und ihre Bedeutung für intrasaisonale Variabilität und Extremereignisse in den Tropen und Extratropen“ besteht darin zu bestimmen, welche Rolle tropisch-extratropische Wechselwirkungen beim Übergang von einer Großwetterlage auf der Nordhalbkugel zu einer anderen spielen. Letzten Endes sollen diese Untersuchungen dazu beitragen, die Wettervorhersage für den Zeitraum von bis zu zwei Wochen zu verbessern. Darüber hinaus soll der Einfluss dieser Wechselwirkungen auf die Entstehung von extremen Wettersituationen ermittelt werden, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Vorhersagen und somit auch zu einer effektiveren Warnung der Bevökerung führen soll.

Zur Förderung des herausragenden wissenschaftlichen Nachwuchses an den Universitäten hat die DFG vor einigen Jahren das Emmy Noether-Programm geschaffen. Es soll den besten jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern schon frühzeitig eine eigenverantwortliche Tätigkeit in Forschung und Lehre ermöglichen, die sie anschließend zur Übernahme einer Professur qualifiziert. Exzellente junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit internationaler Forschungserfahrung können in diesem Programm eine eigene Forschergruppe aufbauen und fünf Jahre lang leiten. Die DFG hat Dr. Peter Knippertz aus der Arbeitsgruppe „Atmosphärische Strömungssysteme“ um Univ.-Prof. Dr. Heini Wernli eine Stelle als Nachwuchsgruppenleiter sowie Mittel für zwei Doktoranden und die zugehörigen Sachmittel bewilligt. Dies ist die erste Jungforschergruppe am Institut für Physik der Atmosphäre in diesem äußerst kompetitiven Programm.

Peter Knippertz, geboren im Oktober 1972, studierte und promovierte in Meteorologie an der Universität Köln unter der Betreuung von Prof. Dr. P. Speth und verbrachte ein Jahr als Gaststudent an der Universität Reading (England). Nach der Promotion arbeitete er zwei Jahre mit einem DFG-Forschungsstipendium in Madison, Wisconsin (USA) bei Prof. J. E. Martin und Prof. emer. S. L. Hastenrath.

Kontakt und Informationen:

Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Institut für Physik der Atmosphäre
Univ.-Prof. Dr. Heini Wernli
Tel: 06131 39-23157
E-Mail: wernli@uni-mainz.de

Dr. Peter Knippertz
Tel. 06131 39-26756
E-Mail: knippertz@uni-mainz.de