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In acht bis zwölf Kilometern Höhe verläuft der Jetstream. Lange war dieses Starkwindband stabil. In den letzten 20 Jahren hat man aber beobachtet, dass es sozusagen ausfranst. Das hat Auswirkungen auf unser Wetter.
Im Märzbeitrag «Hallo Wetterfrosch» im Jahr 2016 haben wir ein erstes Mal über den Jetstream und seine Bedeutung berichtet. Es ging damals um seine Rolle als Entwickler von Tiefdruckgebieten, die unser Wetter bestimmen. Im heutigen Beitrag wollen wir nochmals kurz über seine Entstehung, die Entdeckungsgeschichte und über seine Funktion als Wetterleitsystem für unser Wetter in Europa berichten. Da stellt sich dann auch die Frage, wie der Jetstream durch den Klimawandel beeinflusst wird und welche Auswirkungen auf das Welt-Wetter und speziell auch auf das Europa-Wetter zu erwarten sind.
Der Jetstream, auch Strahlstrom genannt, ist ein Starkwindband. Man findet ihn in einer Höhe von circa acht bis zwölf Kilometern über der Erde in der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre. In dieser Höhe schlängelt er sich wie ein Schlauch rund um den Globus (siehe Abb.1).
Der Schlauch ist nur rund 50 bis 100 Kilometer breit und hat eine Dicke von zwei bis drei Kilometern. In diesem Schlauch treten Starkwinde mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 300 km/h auf. Diese können aber im Extremfall bis zu 550 km/h erreichen.
Zwei Luftmassen treffen sich
Weil sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, wirkt eine Scheinkraft auf die Luftmassen in diesem Starkwindband. Man nennt diese Scheinkraft Corioliskraft. Sie verursacht kleine Ablenkungen entlang des Jetstreams in Form von Mäandern oder Flussschlaufen. Die «Jetachse» verläuft von Westen nach Osten nahezu horizontal auf 50 bis 60 Grad nördlicher Breite.
Auf diesen Breitengraden trifft aus Norden, aus arktischen Gebieten, polare Kaltluft auf subtropische Warmluft, die von Süden her anströmt. Die beiden Luftmassen beinhalten sehr unterschiedliche Temperaturen, besonders in den Wintermonaten. Die polare Kaltluft ist schwer und sinkt ab. Die warme subtropische Luft dehnt sich nach oben aus.
An der Luftmassengrenze entstehen daher ein grosses Temperaturgefälle und proportional dazu ein starkes Luftdruckgefälle. Temperatur- und Luftdruckunterschiede versucht die Natur immer wieder mit Winden auszugleichen. Weil von Norden her polare Kaltluft ausströmt, nennt man den Jetstream auch «Polarfrontjet».
Schon früh vermutet
Berühmte europäische Meteorologen haben schon Anfang des 20. Jahrhunderts vermutet, dass es in grosser Höhe der Atmosphäre starke Höhenwinde geben muss. Sie konnten das aus bestimmten Wolkengebilden ableiten. In den 1930er-Jahren bestätigten Ballonsondierungen diese Vermutung.
Zu einer systematischen Erforschung entschlossen sich amerikanische Meteorologen aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Der Grund dafür war ein Überraschungsangriff der Kaiserlich Japanischen Luftstreitkräfte am 7. April 1941 auf die amerikanische Pazifikflotte.
Im Krieg entdeckt
Viele amerikanische Flugzeugträger lagen in Pearl Harbor auf Hawaii vor Anker. Der Angriff verursachte so grosse Schäden an den Kriegsschiffen, dass Amerika den Japanern am 8. April den Krieg erklärte. Mit B-29-Bombern, die in grosser Höhe mit schweren Bombenlasten fliegen konnten, erfolgte dann im Jahr 1944 der Angriff auf Japan.
Man wollte in diesen Höhen fliegen, damit man die japanische Radaraufklärung umgehen konnte. Als die Kampfpiloten in 7000 bis 8000 Metern Höhe über den Pazifik flogen, stellten sie fest, dass sie kaum vorwärtskamen, weil ein starker Gegenwind sie hinderte.
Diese Beobachtungen und Meldungen der Piloten führten nach dem Krieg zum erwähnten Forschungsprogramm der Amerikaner. Die Meteorologen erkannten die Existenz eines Starkwindbands, das sich als polarer Strahlstrom oder Jetstream rund um die Erde bewegte. Auf der Nordhalbkugel der Erde ist der polare Jetstream direkt für das Wetter verantwortlich. Er bildet auf seiner kalten Nordseite durch Aufwinde die Tiefdruck- und auf seiner warmen Südseite durch Abwinde die Hochdrucksysteme.
Strom verändert sich
Normalerweise ist die Dynamik des Strahlstroms so gross, dass er mit nur kleinen Auslenkungen von Westen nach Osten um die Erde weht. Nun beobachtet man schon seit circa 20 Jahren, dass die Mäanderschlaufen des polaren Jetstreams immer häufiger sehr stark auslenken.
Wenn die Auslenkung von Norden nach Süden erfolgt, spricht man von einem Kaltlufttrog. Verläuft die Auslenkung von Süden nach Norden, dann entsteht ein sehr stabiler Hochdruckrücken, ein sogenanntes Omega-Hoch, weil es wie der griechische Buchstabe Omega aussieht.
Wetterlagen dauern an
Die Dynamik des Jetstreams kann bei solch grossen Auslenkungen fast völlig zum Stillstand kommen. Es bilden sich sogenannte stehende Wellen, und so dauern die dazugehörigen Wetterlagen über Tage, Wochen oder sogar Monate an. Im Fall eines Kaltlufttrogs gelangt eine Reihe von Tiefdruckgebieten in den Trog, und es fliesst ununterbrochen feuchte Kaltluft aus Nordwesten nach Europa und zu den Alpen.
Starke Niederschläge mit Überschwemmungen, Murgänge, Erdrutsche und in höheren Lagen späte, aber ergiebige Schneefälle sind dann die Folge. Umgekehrt führen permanente Omega-Hochdrucklagen, auch Hitzehochs genannt, zu Hitzewellen mit Dürren und Waldbränden.
Klima beeinflusst den Jetstream
Kann der Klimawandel den Jetstream beeinflussen? Die Frage wird heute von den Klimatologen und Meteorologen eindeutig mit Ja beantwortet, und zwar für beide Witterungsvarianten, die nass-kalte Troglage und die trocken-heisse Hitzehoch-Lage. Wie man sich das erklärt, werden wir im nächsten Beitrag «Hallo Wetterfrosch» im Juli abhandeln.