Der Jetstream (oder Strahlstrom) ist ein schmales Starkwindfeld in der oberen Troposphäre. In unseren Breitengraden befindet es sich ungefähr in einer Höhe von 8 bis 12 km. Die Windgeschwindigkeiten erreichen dort häufig 200 bis 300 km/h und können manchmal sogar 400 km/h überschreiten.
Wie entsteht der Jetstream?
Der Jetstream entsteht durch die Temperaturunterschiede zwischen polaren und tropischen Regionen. Durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung werden die bodennahen Luftschichten am Äquator deutlich stärker erwärmt als an den Polen. Da wärmere Luft weniger dicht ist, weist sie eine deutlich grössere vertikale Ausdehnung auf. Dies widerspiegelt sich auch an der Höhe der Tropopause, welche am Äquator durchschnittlich auf einer Höhe von 17 km, an den Polen auf rund 8 km und in unseren mittleren Breiten bei 11 km liegt.
Des Weiteren nimmt der Luftdruck mit der Höhe in wärmerer Luft langsamer ab als in kalten Luftmassen. Dies bewirkt, dass auf derselben Höhe (z.B. auf 6 km) in Richtung Pol ein tieferer Druck herrscht als am Äquator (Höhentief am Pol und Höhenhoch am Äquator). Druckunterschiede in der Atmosphäre bedeuten ein Ungleichgewicht und sie werden durch Luftströmungen ausgeglichen.
Aufgrund der Corioliskraft, die durch die Erdrotation entsteht, werden Ausgleichströmungen jeweils nach rechts abgelenkt. Bewegen wir uns mit der Luft nach Norden, werden wir also nach Osten abgelenkt, bewegen wir uns nach Süden werden wir nach Westen abgelenkt. Durch diese Ablenkung schafft es die Luft, welche vom Äquator in Richtung Pole die Druckunterschiede ausgleichen will, aber nicht bis dorthin, sondern wird vorher nach Osten abgelenkt.
Aufgrund dessen entstehen sogenannte Zirkulationszellen, von denen Sie möglicherweise im Geographieunterricht schon mal gehört haben: Die Hadley-Zelle, die Ferrel-Zelle und die Polarzelle.
Die Hadley-Zelle
An der Innertropischen Konvergenzzone (ITC, im Englischen ITCZ) steigt die Luft aufgrund starker Erwärmung auf und fliesst in Richtung Norden (und ebenfalls nach Süden) und sinkt bei ungefähr 30°N aufgrund der Abkühlung wieder ab. Die Luftströmungen am Boden zur ITC hin werden Passatwinde genannt.
Die Polarzelle
Die kalte und dichte Luft am Pol (Bodenhoch) fliesst in Richtung Süden und wird dabei aufgrund der Corioliskraft nach rechts abgelenkt. Auf ihrem Weg nach Süden wird sie wieder erwärmt und steigt dann an der Polarfront, bei circa 60°N, wieder auf. In der Höhe fliesst die Luft wieder zurück zum Pol und sinkt dort im Hochdruckgebiet wieder ab.
Die Ferrel-Zelle
Diese Zirkulation entsteht nicht aufgrund der thermischen Unterschiede, sondern aufgrund der beiden flankierenden Zellen (Hadley- und Polarzelle). Hier treffen die feuchtwarmen Westwinde und die kalten, polaren Ostwinde aufeinander und bilden die Polarfront aus.
Wie und wo entsteht nun ein Jetstream?
Die Jetstreams liegen dort, wo die Zirkulationszellen und die unterschiedlichen Luftmassen zusammentreffen. Der Polarfrontjetstream liegt zwischen der polaren und subtropischen Luftmasse, der Subtropenjetstream trennt die subtropische und tropische Luftmasse. Aufgrund fehlender Reibung in der Höhe entstehen so sehr starke Höhenwinde mit Windgeschwindigkeiten zwischen 200 bis 500 km/h.
Zeitliche Variabilität der Position des Polarjetstreams
Der Jetstream im Atlantikraum und über Europa spielt eine wichtige Rolle für das Wetter und das Klima in ebendiesen Regionen. Er führt zu Wetterlagen, welche extreme Temperaturen begünstigen oder feuchte Atlantikluft zum Kontinent und so zu Überschwemmungen führen. Andererseits sind auch blockierende Wetterlagen möglich, welche zu Dürren führen können. Der Klimawandel könnte die Eigenschaften des Jetstreams verändern, was Auswirkungen auf extreme Wetterereignisse hätte. Eine aktuelle Studie hat die Intensität, die Neigung und den Breitengrad des atlantisch-europäischen Jetstreams in den letzten 600 Jahren anhand von Rekonstruktionen atmosphärischer Felder analysiert. In Zeiten, in denen der Jetstream in Richtung Pol verschoben ist, verstärken sich die sommerlichen Dürreperioden in Mitteleuropa. Wenn der Jetstream hingegen Richtung Äquator verschoben ist, sind blockierende Wetterlagen seltener, was in Westeuropa und in den Alpen häufiger zu Überschwemmungen führt, vor allem im Winter. Aus dieser Studie geht ausserdem hervor, dass die Intensität und die Neigung des Jetstreams stark von Vulkanausbrüchen beeinflusst werden. Die Analyse über einen Zeitraum von 600 Jahren zeigt zudem, dass die jüngsten Veränderungen im Jetstream im Rahmen der historischen Schwankungen liegen und nicht die Ursache für die in den letzten Jahrzehnten beobachtete Zunahme von Überschwemmungen und Dürren sein können.