Convective instability changes and tropical cyclone intensification

Der Einfluss von Trögen der oberen Troposphäre auf konvektive
Instabilität wurde mit Hilfe von Analysen, die auf Gitterdaten des
Datenarchivs des Europäischen Zentrums für mittelfristige
Wettervorhersage (EZMW) basieren, untersucht. Als Maß der
Instabilität wurde die sogenante "Convective Available Potential
Energy" (CAPE) verwendet. Eine Fallstudie des Burdekin Thunderstorm
in Australien (Janur 2001) zeigte, dass die hohe CAPE vor der
Entwicklung des Gewitters von kalter Luft, die mit Trögen in
Zusammenhang steht, beeinflusst wurde. Im Gegensatz dazu war in den
Fällen der Australischen Tropischen Zyklone Theodore (Februar 1994)
und Rewa (Janur 1994) der Einfluss der Tröge auf die CAPE minimal,
wobei die Abkühlung schwächer als in dem Fall des Gewitters war.
Die Intensivierung tropischer Wirbelstürme wurde mit Hilfe von
numerischen Modellrechnungen, die von der Fallstudie motiviert
wurden, weiter erforscht. Ergebnisse aus einer
Kontroll-Modellrechnung zeigen, dass die Intensivierung ein
eigentlich nicht axialsymmetrischer Prozess ist. Kumuluskonvektion
bildet sich vornehmlich in der Nähe des Radius der maximalen
Windgeschwindigkeit des initialen Wirbels. Diese konvektive Zellen
weisen erhöhte Rotation auf und werden daher Meso-Wirbel genannt.
Die Entstehung der Meso-Wirbel ist abhängig von der CAPE, die mit
Grenzschichtfeuchte verbunden ist, die wegen des Feuchteaustausches
zwischen Luft und Meer bei hoher Windgeschwindigkeit zunimmt.
Dennoch ist die weitere Intensivierung des Wirbelsturms als Ganzes
unabhängig von der CAPE. Der wichtigste Prozess hierbei ist die
Verschmelzung der Wirbel, wodurch sich der Wirbelsturm rasch
verstärkt. In der Folge wurden Ensembleberechnungen mit zufälligen
Störungen der Anfangsfeuchte in der unteren Troposphäre
durchgeführt, um die Sensitivität der asymmetrischen Intensivierung
bezüglich der Feuchte zu erforschen. Es war zu beobachten, dass die
Entstehung und Verschmelzung der Meso-Wirbel von zufälligen
Störungen beeinflusst wurde, wogegen sich die Intensität des
vollentwickelten Wirbelsturms im Bereich der Schwankungsbreite der
Kontroll-Modellrechnung bewegte. Die Effekte einer Reduzierung der
Feuchte in der mittleren Troposphäre, einer verstärkten
Strahlungsabkühlung und einer oberen antizyklonalen Scherströmung,
wurden ebenfalls untersucht. Es wurde belegt, dass die Entwicklung
von Wirbelstörmen empfindlich von diesen drei Faktoren abhängt. Die
Verschmelzung der Meso-Wirbel ist wegen der Reduzierung des
Auftriebs in der Kumuluskonvektion verzögert. Ensembleberechnungen
zeigen auch, dass die Vorhersagbarkeit während der Periode der
Intensivierung von Wirbelstürmen gering ist. Erhebliche
Schwankungen der Intensität des Wirbelsturms in den Rechnungen der
einzelnen Mitglieder des Ensembles zu einem festgelegten Zeitpunkt
deuten auf die Grenzen der Vorhersagbarkeit einzelner
Modellrechnungen hin.