Baroklinität

Unter Baroklinität versteht man, dass Flächen gleichen Druckes (Isobaren) und gleicher Temperatur (Isothermen) nicht parallel zueinander liegen, also dass sich diese schneiden. Auf einer Temperaturfläche existiert daher ein Druckgradient und umgekehrt. Das Gegenstück zur Baroklinität ist die Barotropie.

Alternativ kann man auch definieren, dass in einer baroklinen Schicht der Druck eine eindeutige Funktion der Temperatur ist. In baroklin geschichteten Luftmassen führt das Auftreten von seitlich gerichteten, also horizontalen Kräften zur Ausbildung von Strömungen ebenso in horizontaler Richtung. Dies führt dazu, dass die Strömungen in der Erdatmosphäre und im Ozean horizontal nicht konstant sind. Eine barokline Schichtung gibt Anlass zur Zirkulationsbeschleunigung in Form von Zyklonen (wirbelförmige Strömungsfelder) und zu dynamischen Instabilitäten.

Es gilt zu beachten, dass die zur Illustration verwendeten Abbildungen nicht der Realität entsprechen. Sie zeigen extrem übertriebene Neigungen, die in der Realität jedoch meist äußerst klein und daher schwer messbar sind.

Barokline Atmosphäre

Baroklinität in der Atmosphäre

Barokline Schichtungen treten typischerweise im Bereich von Fronten, zwischen Luftmassen unterschiedlicher Temperatur, auf. Sie spielen auch bei der Entstehung von Zyklon-Antizyklon-Systemen im Bereich der Westwinddriftzone eine entscheidende Rolle in der atmosphärischen Zirkulation.

Barokliner Ozean

Baroklinität im Ozean

Ausgehend von der baroklinen Schichtung im Ozean und den Grundgleichungen der Geostrophie, können die relativen Strömungsgeschwindigkeiten aus den Dichteunterschieden an zwei Punkten berechnet werden. Im Ozean geht man von barokliner Schichtung in schnelleren Oberflächenströmungen aus.

Zur Zeichnung:

Die Isopyknen- (Flächen gleicher Dichte) und Isobarenflächen (Flächen gleichen Druckes) stehen hier einander geneigt und schneiden sich. Die Isobarenflächen sind im flachen Tiefen parallel zur Meeresoberfläche. Bei zunehmender Tiefe nimmt ihre Neigung jedoch ab, da die mittlere Dichte der Wassersäule über dem Punkt A größer ist als über B. Da die Isobarenflächen mit der Tiefe immer horizontaler werden nimmt der Druckgradient und mit ihm verbunden die geostrophische Strömung immer weiter ab bis, wenn die Isobarenoberflächen ab einer gewissen Tiefe horizontal sind, keine geostrophischen Strömungen mehr vorhanden sind.

Weiterführende Literatur

  • Walter Roedel: Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre. Springer Verlag 2000. ISBN 3-540-67180-3
  • Gösta H. Liljequist und Cehak, Konrad: Allgemeine Meteorologie. Springer-Verlag 1984. ISBN 3-540-41565-3

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