Jetstream: Entstehung, Arten und Wetterwirkung

Jetstreams liegen überwiegend in der oberen Troposphäre, also in der untersten Schicht der Atmosphäre. Häufig wird ihre Höhe vereinfacht mit etwa 10 bis 12 Kilometern angegeben. Die genaue Lage hängt unter anderem von der geografischen Breite und der Wetterlage ab.

Jetstreams können Geschwindigkeiten von mehreren Hundert Kilometern pro Stunde erreichen. Häufig werden Spitzenwerte bis etwa 500 km/h genannt; einzelne Angaben liegen noch darüber. Es handelt sich nicht um einen gleichmäßig schnellen Windring um die gesamte Erde.

Am Äquator trifft Sonnenstrahlung steiler auf die Erde als in Polnähe. Deshalb ist die Luft in den Tropen im Allgemeinen wärmer, während sie in Richtung der Pole kälter wird.

Warme Luft besitzt eine geringere Dichte als kalte Luft. In einer warmen Luftsäule nimmt der Luftdruck mit der Höhe langsamer ab als in einer kalten Luftsäule. Dadurch entstehen in großer Höhe horizontale Druckunterschiede.

Die Druckgradientkraft setzt Luft vom höheren zum niedrigeren Druck in Bewegung. Je größer der Druck- und Temperaturunterschied ist, desto stärker kann diese Beschleunigung ausfallen.

In großer Höhe bremst die Reibung am Erdboden die Luft nur wenig. An scharfen Grenzen zwischen warmen und kalten Luftmassen kann sich deshalb ein schmales Band besonders schneller Winde bilden.

Die Entstehung lässt sich als Wirkungskette ordnen:

1. Ungleiche Sonneneinstrahlung erzeugt Temperaturunterschiede.
2. Warme und kalte Luftsäulen besitzen unterschiedliche Dichte- und Druckverhältnisse.
3. In der Höhe entsteht ein Druckgradient.
4. Die Druckgradientkraft beschleunigt die Luft.
5. Die Erdrotation lenkt die Strömung ab.

Die Erde dreht sich von Westen nach Osten. Bewegte Luft erscheint deshalb gegenüber der Erdoberfläche abgelenkt. Diese scheinbare Ablenkung heißt Corioliskraft.

• Auf der Nordhalbkugel wird bewegte Luft nach rechts abgelenkt.
• Auf der Südhalbkugel wird sie nach links abgelenkt.
• Am Äquator ist die horizontale Corioliswirkung null; zu den Polen hin nimmt sie zu.

Polwärts strömende Luft behält einen größeren Anteil ihrer ostwärts gerichteten Bewegung bei als die Erdoberfläche in höheren Breiten. Bei einer polwärts gerichteten Strömung führt die Ablenkung daher auf beiden Erdhalbkugeln zu einer starken ostwärts gerichteten Komponente.

In der nahezu reibungsfreien Höhenluft wirken Druckgradientkraft und Corioliskraft schließlich so zusammen, dass die Luft überwiegend entlang der Druckverteilung strömt. So entstehen die großräumigen Westwind-Jetstreams: Der Wind kommt aus Westen und bewegt sich nach Osten.

Auf jeder Erdhalbkugel werden vor allem zwei großräumige Westwind-Jetstreams unterschieden.

Polarfrontjetstream

Der Polarfrontjetstream liegt ungefähr zwischen 40° und 60° geografischer Breite. Er bildet sich an der Grenze zwischen kalter Polarluft und wärmeren Luftmassen der mittleren Breiten, also im Bereich zwischen Polar- und Ferrel-Zelle.

Er ist meist stärker als der Subtropenjetstream, tritt ganzjährig auf und beeinflusst das europäische Wetter besonders deutlich. Sein Verlauf besteht häufig aus einzelnen, mehrere Tausend Kilometer langen Starkwindbändern statt aus einem überall geschlossenen Ring.

Subtropenjetstream

Der Subtropenjetstream liegt ungefähr zwischen 20° und 30° geografischer Breite an der Grenze von Hadley- und Ferrel-Zelle. Er entwickelt sich aus der Höhenströmung der tropischen Zirkulation, dem Antipassat.

Er ist meist schwächer, in Lage und Stärke beständiger und besonders im Winter der jeweiligen Erdhalbkugel ausgeprägt.

Der Polarfrontjetstream verläuft nicht geradlinig. Er bildet großräumige Bögen, die Rossby-Wellen heißen. Dabei ragt die Strömung abwechselnd weiter polwärts und weiter äquatorwärts.

Mit der vorherrschenden Westströmung ziehen viele Druckgebiete von Westen nach Osten. Für Deutschland kann dies feuchte Atlantikluft und rasch wechselnde Wetterlagen bedeuten.

Stark ausgeprägte Rossby-Wellen können sich zeitweise nur langsam verlagern. Dann können auch Hoch- oder Tiefdrucklagen länger über einer Region bleiben. Zusammenhänge zwischen Veränderungen des Jetstreams und bestimmten Extremwetterlagen werden wissenschaftlich untersucht; eine einfache Kette wie „schwacher Jetstream verursacht immer Extremwetter“ ist nicht gesichert.

Ein Flugzeug bewegt sich innerhalb der umgebenden Luft. Für seine Geschwindigkeit über dem Boden ist deshalb entscheidend, ob der Höhenwind als Rücken- oder Gegenwind wirkt.

Auf einem westwärts gerichteten Flug wäre derselbe Wind Gegenwind. Flugplanung und Navigation berücksichtigen daher Lage, Stärke und Turbulenzbereiche des Jetstreams. Starke Geschwindigkeitsunterschiede am Rand des Windbandes können Turbulenzen begünstigen.

Prüfe dich zum Schluss: Kannst du die Kette ungleiche Erwärmung → Druckgradient → Höhenströmung → Coriolisablenkung → ostwärts gerichteter Jetstream ohne Hilfe erklären und anschließend auf Winterwetter oder eine Flugroute anwenden?