Charakterisierung der synoptischen Situation während der ...

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2 Polare Kaltluftausbrüche und
organisierte Grenschichtkonvektion
2.1 Charakterisierung polarer Kaltluftausbrüche
In polaren Breiten sind Kaltluftausbrüche (cold air outbreaks, CAO) mitprägend für
das Wettergeschehen. Sie treten vorwiegend im Winter auf und können zu markanten
Wettererscheinungen führen (vgl. Kolstad u. a. (2009)). Kolstad und Bracegirdle stellen
fest, dass keine einheitliche Definition eines CAO existiert. Allgemein gängig ist
die Verwendung dieses Begriffs für die Advektion kalter polarer Luftmassen über relativ
wärmerer Ozeanfläche. Dieser Vorgang wird auch bezeichnet als „marine cold-air
outbreak“ (MCAO). Viele Studien benutzen negative Temperaturabweichungen vom klimatologischen
Mittel, um Kaltluftausbrüche zu charaktierisieren (Boyle (1986), Konrad
und Colucci (1989), Vavrus u. a. (2006)). Diese Definitionen sind aber nicht zureichend,
da sie die klimatologische Charakteristik zwischen Atmosphäre und Ozean nicht wiedergeben
(Kolstad und Bracegirdle (2008)). Eine weitere Studie von Dorman u. a. (2004)
benutzt die räumliche und zeitliche Verteilung der 0°C-Isotherme der Oberflächentemperatur.
als Definitionskriterium. Als Kriterium wurde hier festgelegt, dass sich die
0°C-Isotherme länger als 24 Stunden südlich des 40. Breitengrads befinden muss. Dieses
bezieht sich aber speziell auf die japanische See und ist pauschal nicht anwendbar. Bracegirdle
und Gray (2007) fanden im thermodynamischen Ungleichgewicht, ausgedrückt
durch die Differenz zwischen Bodentemperatur und der feuchtpotentiellen Temperatur
im Niveau 700 hPa, ein empirisches Maß für MCAO (Kolstad und Bracegirdle (2008)).
Als Begründung für die Wahl dieses Niveaus wird die Durchführung der Analyse auf
den Höhen 900 hPa, 700 hPa und 500 hPa angegeben. Im 900-hPa-Niveau wird durch
auftretende Wärme- und Feuchteflüsse bei einem MCAO die Luftmasse stärker modifiziert
als auf den anderen Druckniveaus, so dass der Index eine Beeinflussung erfährt
(Kolstad und Bracegirdle (2008)).
2.1.1 Der MCAO-Index
Auf Grundlage des von Bracegirdle und Gray (2007) eingeführten Maßes entwickeln Kolstad
und Bracegirdle (2008) einen eigenen Index, angepasst auf MCAOs. Sie verwenden
statt der Bodentemperatur die Oberflächentemperatur des Ozeans als „skin temperature“.
Die feuchtpotentielle Temperatur in 700 hPa wird ersetzt durch die potentielle
Temperatur Θ 700 auf dem gleichen Druckniveau und angegeben in Einheiten von K.
Als Grund wird angegeben, dass sich in niederen Breiten die Feuchtekapazität der Luft