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Atmosphärischer Fluss oder Warm Conveyor Belt?

Atmosphärische Flüsse können auch als Teil von warmen
Transportbändern oder Warm Conveyor Belts charakterisiert werden. Die
Zusammenhänge werden kurz aufgezeigt.

Extreme Niederschläge in Verbindung mit intensiven außertropischen
Zyklonen können mitunter zu Überschwemmungen führen, wenn letztere
über Land ziehen.

In der Fachliteratur gibt es eine Debatte über den Zusammenhang
zwischen Warm Conveyor Belts (WCB oder auch warme Transportbänder
genannt) und atmosphärischen Flüssen. Um Verwirrung zu vermeiden,
soll zunächst eine begriffliche Klärung erfolgen. Ein atmosphärischer
Fluss ist ein langer und schmaler Korridor mit starkem horizontalen
Wasserdampftransport. Letzterer wird anhand eines Schwellwerts für
den vertikal integrierten Wasserdampftransport (IVT) identifiziert
und befindet sich typischerweise vor der Kaltfront in intensiven
außertropischen Zyklonen, wo sowohl die Werte für die spezifische
Feuchte der Luft als auch die horizontalen Windgeschwindigkeiten in
der unteren Troposphäre relativ hoch sind.

Ein warmes Transport- oder Förderband (WCB) ist eine relative
Luftströmung zur Zyklone, die von der atmosphärischen Grenzschicht
bis in die obere Troposphäre aufsteigt.

Die exakten dynamischen Mechanismen, durch die feuchte Luft in die
Zyklonen transportiert wird, sind jedoch bislang nur unzureichend
verstanden. Die Analyse einer Vielzahl von Zyklonen zeigt jedoch,
dass innerhalb des Warmsektors einer Zyklone die Luftströmung relativ
zur Ausbreitungsrichtung der Zyklone rückwärtsgerichtet ist. Diese
niedertroposphärische Luftströmung (die so genannte Feeder-Strömung)
verlangsamt sich, wenn sie die Kaltfront erreicht, was zu einer
Konvergenz der Feuchteströme und damit zur Bildung eines Bandes mit
hohem Feuchtegehalt führt.

Ein Zweig der Feeder-Luftströmung geht in Richtung Zentrum der
Zyklone und liefert Feuchte an die untere Basis des warmen
Förderbandes (auch Warm Conveyor Belt genannt), der in der Folge
langsam aufsteigt und sich somit Niederschlag bildet (siehe Bild 1 /
https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2023/1/12.html). Der
andere Zweig dreht sich vom Tiefzentrum weg und führt Feuchte (oder
Wasserdampf) aus der Zyklone heraus. In Zugrichtung der Zyklone führt
dieser Export zu einem Filament mit sehr hohem spezifischen
Feuchtegehalt in der Luft (Feuchtekonvergenz), der die Zugbahn der
Zyklone regelrecht markiert (und oft zur Identifizierung
atmosphärischer Flüsse verwendet wird). Es wurde festgestellt, dass
sowohl die Niederschläge im Rahmen des Tiefs als auch der
Wasserdampftransport zunehmen, wenn die Feuchtigkeit im
Feeder-Luftstrom anwächst. Damit lässt sich grob gesagt die
Verbindung zwischen atmosphärischen Flüssen und den Niederschlägen
erklären, die aus dem Aufstieg des Warm Conveyor Belts (WCB)
resultieren. Im nachfolgenden Bild sind die wesentlichen
Luftströmungen nochmals zusammengefasst.

Im Thema des Tages vom 11.01.2023 wurde bereits über die Auswirkungen
und regionale Verbreitung atmosphärischer Flüsse berichtet
(https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2023/1/11.html).

Der Impact solcher Extremwetterereignisse liegt auf der Hand, wie
aktuell an der Westküste der USA oder aber bei so genannten rapiden
Zyklogenesen über Teilen des Nordatlantik mit ausgeprägten WCB's, die
West- und zuweilen auch Mitteleuropa mit heftigen Regenfällen
(kombiniert mit veritablen Sturmlagen) bevorzugt im Winterhalbjahr
beeinflussen können.


Dipl.-Met. Dr. Jens Bonewitz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 12.01.2023

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