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turbu1enten Flüsse dafür sorgen, daß der mittlere meridionale Temperaturgrädient
sich immer wieder gerade unterhalb der Grenze der baroklinen
Instabilität einstellt. Wenn man also ein Modell immer so justiert, daß
dieser kritische Gradient gerade nicht überschritten wird, hat man damit
die angestrebte Parametrisierung durchgeführt.
Das Problem wird nicht einfacher, wenn man den turbulenten Impulstransport
betrachtet. Hier läßt sich ein Diffusionsansatz schon gar nicht anwenden,
da der turbulente Transport teilweise gegen den Gradienten des
mittleren relativen Drehimpulses gerichtet ist (STARR 1968; WIIN-NIELSEN
und SELA 1971).
Um den Transportmechanismus zu verstehen, muß man also zu erfassen versuchen,
was die physikalischen Ursachen für die Zirkulation sind. Die primäre
Ursache für die großskalige Zirkulation ist die differentielle, an
unterschiedlichen Stellen wirksame Erwärmung bzw. Abkühlung der Atmosphäre.
Der dominierende Einfluß der Sonnenstrahlung nimmt zu den höheren Breiten
hin ab. Dies würde wohl die Einstellung einer großen direkt ablaufenden
thermisch angetriebenen Zirkulationszelle in jeder Hemisphäre zur Folge
haben, welche auf einer ruhenden Erde nur durch das sehr kleine Verhältnis
von vertikaler zu horizontaler Erstreckung der Atmosphäre (ca. l:lo 3 )
und die Kugelform modifiziert würde. Die Erddrehung kommt jedoch als
zweiter entscheidender Faktor hinzu. Sie und die Kugelform der Erde bewirken,
daß ein Luftteilchen, das am Äquator aufsteigt und beginnt, sich
zum Pol hin zubewegen und dabei seinen Drehimpuls beibehält, sich in höheren
Breiten schneller nach Osten bewegt als die dort schon vorhandenen
Teilchen.
Das zeigt ein einfaches Rechenbeispiel: Bewegt sich ein Teilchen am Äquator
mit der relativen Zonalgeschwindigkeit urÄ=O, so stimmt seine Absolutgeschwindigkeit
mit der der Erdoberfläche überein. {Die Höhe z sei vernachlässigt).
uEÄ = n a cos 0 = 7.29 x lo- 5 x 6371 x 1o 3
r = relativ
E = Erde
Ä = Äquator
~ 464 m/s
9 2 2
mit einem Drehimpuls von a•uEÄ = 2.96 • lo m /s •