Heinz Dalidorf: Troposphärischer Meridionalau&lausch in den gemäßigten Breiten 
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B. Meridionale!* Wärmeaustausch. 
I. Allgemeines über den meridionalen Wärmeaustausch. 
Die Untersuchung des meridionalen Wärmeaustausches gliedert sich in eine allgemeine physikalische Be 
trachtung dieser Größe, die in diesem Abschnitt durehgeführt wird, und in eine numerische Bestimmung des 
mittleren Wärmeaustausches in 50° Breite auf zwei verschiedene Arten. 
Um den Begriff des meridionalen Wärmeaustausches einführen zu können, muß von dem durch Strahlung 
bedingten Wärmehaushalt der Atmosphäre ausgegangen werden. Es handelt sich dabei immer nur um die 
Wärmeeinnahme durch kurzwellige Sonnenstrahlung und die Abgabe durch langwellige Emmission in den 
Weltenraum. Auf strahlungstheoretischem Wege ist festgestellt worden, daß in den Tropen die in den Haus 
halt eingehende Sonnenstrahlung die Emission erheblich überwiegt, und umgekehrt in den gemäßigten Breiten 
und besonders im Polargebiet die absorbierte Sonnenstrahlung beträchtlich geringer ist als die Ausstrahlung 
in den Weltenraum. Da dennoch die mittleren Verhältnisse in diesen Breiten sich nicht ändern, muß ein meri 
dionaler gegen die höheren Breiten gerichteter Wärmetransport angenommen werden. Er wird auf Grund der 
Wärmebilanzen durch die Strahlungen in den einzelnen Breitenzonen folgendermaßen definiert: Randbedingun 
gen sind, daß der Wärmetransport im Jahresmittel am Äquator und Pol verschwindet. Dann ist der meridionale 
Wärmetransport über einen Breitenkreis notwendig gleich der gesamten durch Strahlung effektiv eingenomme 
nen Wärmemenge aller äquatorwärts von diesem Breitenkreis gelegenen Zonen zusammen. Mathematisch formu 
liert drückt sich die Beziehung zwischen dem meridionalen Wärmetransport oder -Austausch W über 1 cm 
Breitenkreislänge und der Strahlungseinnahme oder -Ausgabe s • r d <p (s = Effektivstrahlung in cal pro cm 2 
horizontaler Fläche in der Minute) einer Breitenzone dp wie folgt aus: 
cp 
(14) v f s • cose dcp 
W = ° 
cosa 
Aus den Strahlungsbilanzen wird an späterer Steile unter Anwendung dieser Formel der mittlere meridionale 
Wärmeaustausch numerisch berechnet werden. 
Bewirkt wird der meridionale Wärmeaustausch vorwiegend in der Troposphäre durch den Luftmassen 
austausch und in geringerem Maß in der Stratosphäre und im Meer durch Wassermassenaustausch. Die Warm 
luftmassen, die aus den Tropen und Subtropen in die gemäßigten und höheren Breiten transportiert werden, 
führen den letzteren Wärme zu, und umgekehrt bewirkt die Kaltluft der Nord—Süd-Strömungen (auf der 
Nordhalbkugel)in den niederen Breiten einen Wärmeentzug. Je stärker der meridionale Massenaustausch ist, 
desto mehr Wärme wird zwischen tropischen und polaren Breiten ausgetauscht. Weiter hängt der Wärmeaus 
tausch noch von der mittleren äquivalent-potentiellen Temperaturdifferenz A © zwischen den Südströmungen 
und Nordströmungen auf einem Breitenkreis ab. Das ist folgendermaßen einzusehen. 
Im Mittel sei die von Süden herangeführte Luft um ^ wärmer und die von Norden heran geführte 
Luft um 
A0 
kälter als die Normaltemperatur. Dann ist der Wärmeüberschuß der südlichen Winde pro 
A© 
Masseneinheit gleich c p . --, wo c p die spezifische Wärme der Luft ist. Denselben Betrag weist entsprechend 
das Wärmedefizit pro g Luft im Mittel der nördlichen Winde auf. Der troposphärische meridionale Wärme 
austausch W t ist somit das Produkt aus dem Massenaustausch M-h t in der Troposphäre und dem Wärmeüber- 
^0 0 
schuß oder -Defizit c p ■ — . Da die Einheit von W nach Gl. (14) 1 ist, dagegen M-h t in -- 
2 cm mm m gec 
(vgl. Gl. 13) gerechnet wird, muß noch ein Umrechnungsfaktor 
60 
100 
0,6 eingeführt werden, so daß die Be 
ziehung zwischen troposphärischem Wärmeaustausch und Massenaustausch vollständig lautet: 
W, 
= 0,6 c p • Mh t 
A0 
(15)