58 Spektrum ktrumder Wissenschaft 7derWissenschaft 7 .19.19
Hoch- und Tiefdruckzentren wachsen
Im Sommer entstehen durch ausgeprägte Kurven im
Jetstream Tiefdrucksysteme (T), die kaltes, nasses
Wetter mitbringen, und Hochdrucksysteme (H), die für
heiße, trockene Bedingungen sorgen. Manchmal nimmt
der Jetstream eine sich wiederholende, ondulierende
Form an. Diese folgt der Form der Rossby- Wellen, die
sich in der Atmosphäre bilden, weil die Erde sich darin
dreht. Das Wellenmuster – und mit ihm das Wetter –
schreitet von West nach Ost voran.Wellenleiter am Himmel
Der atmosphärische Wellenleiter, der Rossby-
Wellen einschließt, ähnelt mathematisch einem
Quanten-Wellenleiter, der ein Elektron gefangen
hält. In der klassischen Physik verhält sich ein
Elektron in einem Behälter mit unendlich hohen
Wänden (diese stehen symbolisch für eine unend-
lich hohe Energiebarriere) wie ein Teilchen, das
hin- und herspringt (A, links). Haben die Wände
nur eine mäßig hohe Energie, kann ein Elektron
aus dem Behälter entweichen (A, rechts). In der
Quantenphysik hingegen verhält sich ein Elektron
wie eine Welle, die in einem Wellenleiter gefangen
ist (B). Ist dieser schwach (besitzt also mäßig
hohe Energie), kann das Elektron mit einer mess-
baren Wahrscheinlichkeit außerhalb des Behälters
angetroffen werden. Ganz ähnlich verhalten sich
Rossby-Wellen, die mit einem kurvigen Jetstream
in Verbindung gebracht werden, wenn sie in
einem atmosphärischen Wellenleiter feststecken.
Die Erde unter ihnen bekommt dann dauerhaft
Hitze oder Regen zu spüren.Hartnäckige Wetterextreme
Der Jetstream ist die Triebfeder für das Wetter auf der
Nordhalbkugel. Bildet er Kurven aus, kann er ausgepräg-
te Hoch- und Tiefdruckzentren erzeugen, die große Hitze
oder heftigen Regen verursachen. Sehr große Kurven
können zum Stillstand kommen, so dass sich die Wetter-
lage viele Tage lang hält, vor allem im Sommer. Interes-
santerweise ähnelt die Physik, die sich in dieser planeta-
ren Größenordnung abspielt, der Quantenmechanik, die
Gesetze auf der Größenskala von Atomen beschreibt.Ein Starkwind umströmt die Erde
Jetstreams treten ungefähr um den 30. und den 60. Breiten-
grad auf, zwischen den großen atmosphärischen Zirkulations-
systemen (Grafik oben). Der Polarfrontjetstream auf der nörd-
lichen Halb kugel weht von West nach Ost um den Globus:
Manchmal annähernd gerade, manchmal bildet er Kurven aus
(unten). Wettersysteme folgen diesem Pfad.PolarfrontjetstreamStratosphäreLuftzirkulationSub tropenjetstream PolarfrontjetstreamÄquator 30°N 60°N NordpolKilometer über derErdoberflächeHadley-
Zelle Ferrel- Zelle
Polarzelle151050ERDKUGELN: 5W INFOGRAPHICS, JETSTREAM-WELLEN UND GRAFIK OBEN: JEN CHRISTIANSEN / SCIENTIFIC AMERICAN MÄRZ 2019
ErdrotationTiefdrucksystem
Rossby-WellenmusterHochdrucksystem