Hybridzyklonen (Extratropical Transition)


© NASA Earth Observatory image by Jesse Allen | Hurricane “Sandy” vor der Transition am 28. Oktober 2012.
© NASA Earth Observatory image by Jesse Allen | Hurricane “Sandy” vor der Transition am 28. Oktober 2012.

Wenn tropische Tiefdruckgebiete (Warm Core Lows) in die subtropischen oder mittleren Breiten gesteuert werden, interagieren diese hier mit den sogenannten außertropischen Wettersystemen, wozu insbesondere der Polarfrontjetstream aber auch Höhentröge gehören. Dabei erfolgt sukzessive der Übergang von einem thermischen Tief (Warm Core Low) zu einem dynamischen Tief (Cold Core Low). Dieser Vorgang wird als außertropische Transition (Extratropical Transition) beschrieben. Solange das betrachtete Sturmsystem während der Transition keinem eindeutigen Zyklonentyp mehr zugewiesen werden kann, erfolgt die Typbeschreibung „Hybridzyklone“. Dabei sind sowohl WC- als auch CC-Eigenschaften zu erkennen. Viele ehemalige tropische Tiefdruckgebiete schaffen es sogar bis nach Europa und können, besonders über Westeuropa, Sturmlagen hervorrufen. Übrigens kann sich in den seltensten Fällen ein außertropisches Tief in ein tropisches System verwandeln. Diese Transition soll aber nicht Inhalt dieser Ausarbeitung sein.

© NAOO/NWS | Klimatologische Auswertung der Zugbahnen von Hurrikanen mindestens der Kategorie 1 von 1851 (Atlantik) und 1949 (Pazifik) bis 2010.
© NAOO/NWS | Klimatologische Auswertung der Zugbahnen von Hurrikanen mindestens der Kategorie 1 von 1851 (Atlantik) und 1949 (Pazifik) bis 2010.

Thermische Tiefdruckgebiete über dem tropischen Atlantik werden überwiegend von der subtropischen Hochdruckzelle, welche aus der planetarischen Zirkulation entstammt, gesteuert. Entsprechend ist der Track (Zugbahn) im klimatologischen Mittel auch antizyklonal gekrümmt, wie die Auswertungen des National Weather Service zeigen. Eine Vielzahl (etwa 46%) an tropischen Zyklonen schafft somit auch den Weg in die mittleren Breiten, wo dann der Transitionprozess etwa zwischen 35 und 45° Nord erfolgt. Dabei ist die Gefahr im September und Oktober am größten.

 

Steuert ein tropisches System nordwärts auf eine Frontalzone (barokline Zone) zu und kommt dabei in eine entwicklungsfördernde Position, bezieht das Tiefdruckgebiet nun seine Energie aus dem horizontalen Temperaturgradienten. Zuvor aber schwächt sich die tropische Zyklone über deutlich kälterem Wasser bei verringerter Zufuhr von Feuchtigkeit und dem Nachlassen des latenten Wärmeflusses ab, erfährt aber mit der Transition eine neue und teils stärkere Intensivierung. Durch den nun beginnenden dynamischen Antrieb erfolgt in der gesamten Vertikalen das Heben der Luft, sodass wegen der adiabatischen Abkühlung, stärkeren Niederschlägen und wegen der fernbleibenden Wirkung der tropischen Wassertemperaturen der Warm Core zunehmend abgebaut wird. Dabei geht das anfangs antizyklonale hochtroposphärische Ausströmen der Luft durch das Absenken der Druckflächen in eine zyklonale Rotation über. Während des Vorganges verliert das ehemalige tropische Tief seine Symmetrie im Wind-, Temperatur- und auch Feuchtefeld.

 

Mit der zyklonalen Rotation des Tiefs im Bereich der baroklinen Zone beginnen sich Temperaturfelder zu bewegen. Dabei kommt es zu der Genese des typischen Frontensystems eines Cold Core Lows. Löst sich durch das thermische Absinken westlich bis südlich der Zyklone das Wolkenfeld zunehmend auf, kommt es östlich und nördlich im Bereich des Aufgleitens zu mehrschichtiger Bewölkung mit skaligen Niederschlägen, die oft im Bereich der sterbenden Eyewall stark konvektiv durchsetzt sind. Damit geht die kreisrunde Wolkenstruktur in eine Kommaform über. Durch die immer noch vorhandene tropische Luft im Tief sind enorme Niederschlagsmengen möglich, manchmal weit über 200 mm in 24 Stunden.

 

Insgesamt beginnt sich das Tief nun in seiner Verlagerung zu beschleunigen, sodass sich auf der rechten Seite in Zugrichtung ein markantes Sturmfeld entwickeln kann.

Unterschied zwischen WC-Low und CC-Low am Beispiel des Sturms "Sandy"

[1] "Sandy" als tropisches Tief

Bildquelle: NASA | „Sandy“ (Kategorie 2) mit den Eigenschaften eines Warm Core Low am 25. Oktober 2012.
Bildquelle: NASA | „Sandy“ (Kategorie 2) mit den Eigenschaften eines Warm Core Low am 25. Oktober 2012.
  • warmer Kern (Warm Core Low)
  • von der umgebenen Atmosphäre nahezu isolierter Tiefdruckwirbel
  • symmetrisches Temperatur-, Niederschlags- und Windfeld
  • spiralförmiges Wolkenbild
  • die höchsten Windgeschwindigkeiten im Bereich von 500 bis 600 m oberhalb der Erdoberfläche
  • die stärksten Bodenwinde im Bereich der Eyewall bzw. in Zugrichtung auf der rechten Seite des Sturms
  • Energiebezug aus der latenten Wärme der tropischen Gewässer

[2] "Sandy" als  außertropisches Tief

Bildquelle: NASA via Getty Images | "Sandy" (Kategorie 1) während der außertropischen Transition am  28. Oktober 2012.
Bildquelle: NASA via Getty Images | "Sandy" (Kategorie 1) während der außertropischen Transition am 28. Oktober 2012.
  • kalter Kern (Cold Core Low)
  • ein mit der umgebenen Atmosphäre agierender Tiefdruckwirbel
  • asymmetrisches Temperatur-, Niederschlags- und Windfeld
  • kommaförmiges Wolkenbild
  • die höchsten Windgeschwindigkeiten im Bereich der Tropopause in etwa 11km Höhe (Strahlstrom).
  • die stärksten Bodenwinde fernab und in Zugrichtung auf der rechten Seite des Sturmzentrums oder aber vorübergehend in Kaltfrontnähe
  • Energiebezug aus dem horizontalen Temperaturgradienten

Fallbeispiel: Hurrikan "Sandy" Ende Oktober 2012

Hurricane "Sandy" ist ein Musterbeispiel für eine außertropische Transition. "Sandy" war eines der größten Sturmsysteme auf dem Nordatlantik, war der stärkste Sturm in der nordatlantischen Hurrikansaison 2012 und traf auf ungewöhnlichem Wege mit der Intensität eines Hurrikans der Kategorie 1 auf die Nordostküste der Vereinigten Staaten. Eine Fallanalyse zu diesem Sturmereignis finden Sie. Weiterlesen ... 


Referenzen und empfehlenswerte Skripte

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A Climatology of the Extratropical Transition of Atlantic Tropical Cyclones
Klimatologische Ausarbeitung vom Department of Meteorology in Pennsylvania zur zeitlichen und räumlichen Verteilung außertropischer Transitionen.
2001HartEvans.pdf
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Tropical-Extratropical Transition
Präsentation zum Thema „Extratropical and Tropical Transition“ vom Department of Atmospheric Sciences in Washington.
ExtransNew.ppt.pps
Microsoft Power Point Präsentation 3.7 MB


© Welt der Synoptik | Autor: Denny Karran