Nordseezustand 2003
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Anhang A: Wetterlagenklassifizierung
Das von Jenkinson und Collinson (1977) entwickelte objektive Verfahren zur Klas
sifizierung der bodennahen atmosphärischen Zirkulation besticht durch Einfachheit
und Effizienz. Aus der Luftdruckverteilung im mittleren Meeresniveau (MSLP) werden
zwei für die Nordseeregion repräsentative Indizes für Wind und Vorticity (Wirbelstär
ke) abgeleitet. Empirische Relationen zwischen beiden Größen legen anschließend
nicht nur den Zirkulationstyp fest (Zyklonal, Nordwest etc.), sondern erlauben zusätz
lich die Identifizierung von Sturmereignissen.
Grundlage der Bestimmung charakteristischer Größen für Wind und Vorticity aus der
Luftdruckverteilung ist die gestrophische Approximation der horizontalen Bewegungs
gleichungen, die sich durch Abschätzung der Größenordnung der Gleichungsterme
(Skalenanalyse) legitimieren lässt.
A.1 Wind
Die geostrophische Approximation reduziert die horizontalen Bewegungsgleichungen
auf eine diagnostische Gleichgewichtsbeziehung zwischen Coriolisbeschleunigung
und Druckgradient
fu
= -2Qsirupu
idp
= P %
- p-i ^
P Rdcp
~P
fv
= 2Qsirupv
i3p
= p £
= p-i ^
RcoscpöA
~P
.iE
RAcp
i A xP
RcoscpAA
Gl. A-l
Hier sind x und y krummlinige Distanzen (Bogenlängen) entlang der Breitenkreise (cp)
bzw. Meridiane (X) im sphärischen Koordinatensystem mit R als radialer Entfernung
vom Erdmittelpunkt. Die Achsenorientierung ist E-wärts, N-wärts und aufwärts in
Richtung der örtlichen Vertikalen positiv vereinbart, so dass u > 0 und v = 0 (u = 0,
v > 0) einen reinen Westwind (Südwind) repräsentiert.
Weiter sind p und p Luftdichte und Luftdruck im Meeresniveau, Q (= 27t/24h) die
Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation und f ( = 2Q sirup) der breitenabhängige Co-
riolisparameter. Dieser hat den 2-fachen Wert der lokalen Vertikalkomponente des
Vektors Q, der parallel zur Erdachse orientiert ist und auf der Nordhalbkugel in die
Atmosphäre weist, und kann deshalb als doppelte Winkelgeschwindigkeit der Tangen
tialebene im Punkt (X, cp, R) um die örtliche Vertikale infolge der Erdrotation interpre
tiert werden (planetarische Vorticity). Die Coriolisbeschleunigung führt auf der Nord
halbkugel zu einer Rechtsablenkung des zunächst in Richtung des stärksten
Druckgefälles wehenden Windes. Im gestrophischen Gleichgewicht ist die Windrich
tung tangential zu den Isobaren (Linien gleichen Drucks) und die Windstärke propor
tional zum Druckgradienten bzw. Isobarenabstand.
Unter Verwendung der nachfolgend angegebenen Konstanten - der Erdradius wurde
so festgelegt, dass eine Bogenminute entlang des Äquators oder eines Meridians der
Internationalen Seemeile entspricht -