Definition:

Ein atmosphärisches Windband mit quasihorizontaler Strömungsachse (Jetachse) und Spitzen im Isotachenfeld von >30 m/s wird als Strahlstrom oder Jetstream bezeichnet.
Die Atmosphäre realisiert dabei zwei markante Jetstreams, welche jeweils mit hyperbaroklinen Gebieten (großer horizontaler Temperaturgradient auf isobaren Flächen) verbunden sind. Dies ist zum einen der Polarfront- und zum anderen der Subtropen-Jetstream.


Antrieb:

Über die thermische Windbeziehung wird sofort ersichtlich, dass ein großer horizontaler Temperaturgradient unter der (realistischen) Annahme schwacher Bodenwinde einen sehr starken geostrophischen Höhenwind anregt.
Ein Jetstream ist also immer in Zusammenhang mit einem hyperbaroklinen Gebiet (horizontaler Temperaturgradient > 1°C/100km), der so genannten Frontalzone, zu beobachten.
Die meridionale atmosphärische Zirkulation (HADLEY-Zelle) sowie die unterschiedlichen Eigenschaften von Kontinent und Meer sorgen nun dafür, dass sich zu keinem Zeitpunkt ein homogenes Temperaturfeld mit einem konstanten horizontalen Gradienten einstellen kann, wie man es aufgrund der Einstrahlungsverhältnisse vermuten könnte. Erst dadurch können überhaupt hyperbarokline Gebiete entstehen.
Einen weiteren wichtigen Antriebseffekt für den Jetstream gewinnt man mittels Vorticity- und Drehimpulsbetrachtungen. Im Bereich der Frontalzone treffen bekanntlich kalte Luftmassen polaren Ursprungs auf warme äquatoriale Luftmassen. Nach dem Erhaltungssatz der isentropen potentiellen Vorticity folgt nun, dass der äquatorwärts voranschreitenden Kaltluft zunehmend zyklonale relative Vorticity aufgeprägt wird, wohingegen die polwärts strömende Warmluft antizyklonale relative Vorticity gewinnt. Zusätzlich wird durch den oberen polwärtigen Ast der HADLEY-Zirkulation hoher Drehimpuls aus äquatorialen Breiten in Richtung Pole transportiert. Insgesamt ergibt sich also eine Konvergenz nach Westen beschleunigender Kräfte, welche den Bereich der Frontalzone markieren. Gleichzeitig ist aufgrund dieser Verteilung der Vorticity eine horizontale Vermischung über die Jetachse hinweg kaum möglich, da dies eine maximale turbulente individuelle Änderung der Vorticity voraussetzen würde.

Anschauung:

Es zeigt sich nun, dass vor allem in den mittleren Breiten beim Übergang zwischen gemäßigter und polarer Luft stets ein großer horizontaler Temperaturgradient existiert. Dementsprechend ist mit dieser als Polarfront bezeichneten Region auch stets der so genannte Polarfront-Jetstream verbunden, der je nach Intensität des horizontalen Temperaturgradienten unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann.
Zudem kann sich vor allem im Winter in Höhe der Subtropen ein zweiter Jetstream ausbilden, der Subtropen-Jetstream. Während ersterer mit seiner Frontalzone zumeist auch den Boden erreicht, wird der Subtropenjet bereits in der mittleren Troposphäre diffus und am Boden ist kein Luftmassengegensatz mehr auszumachen.


In 300 hPa liegt in etwa das Jetmaximum und somit auch die eigentliche Jetachse.


Natürlich weist der Strahlstrom in 500 hPa nicht mehr die Intensität des 300 hPa-Niveaus auf, dennoch ist der eigentlich definierte Jetstreambereich (> 30 m/s) im Bereich des Nordostatlantiks sogar breiter.


In 700 hPa beschränkt sich der Jetstream nur noch auf schmale Bereiche über den Britischen Inseln und dem Nordostatlantik. Die diffluente Vorderseite des mitteleuropäischen Keils ist dagegen bereits ohne Starkwindband in 700 hPa.


In 850 hpa wie auch im unteren Bild in 950 hPa beschränkt sich der Jetstreambereich auf den Jetstreak über dem Nordostatlantik, der also trotz einsetzender Reibung bis in die PGS als Jetstream mit über 30 m/s erhalten bleibt.




Weitere Anwendung des Begriffes Jetstream:

Ein weiterer troposphärischer Jetstream ist in über den Tropen zu beobachten. Über dem Gebiet der innertropischen Konvergenzzone, wo nördliche und südliche HADLEY-Zelle aufeinandertreffen, ensteht der äquatoriale Strahlstrom, der im Gegensatz zu den anderen troposphärischen Jetstreams aber ein Ostwindbind darstellt. Er wird oftmals auch als Tropical Easterly Jet (TEJ) bezeichnet. Er ist besonders stark über dem in den Sommermonaten aufgeheizten tibetanischen Hochland, welches daher auch als Quelle des TEJ angesehen wird.

Zudem finden sich auch in der mittleren Atmosphäre (Stratosphäre, Mesosphäre) teils sehr kräftige Strahlströme, die jedoch keinen direkten Einfluss auf das Wettergeschehen der Troposphäre haben.



© Marcus Boljahn