Frontenverlagerung

Dass sich die Kaltfront schneller als die Warmfront verlagert, liegt hauptsächlich an zwei atmosphärischen Prozessen:

• Isallobarischer Wind

Die Verlagerung von Frontalzonen wird erst durch Winde möglich, die senkrecht zur Front orientiert sind. Frontenparallele Winde hingegen verursachen keinerlei Verlagerungen von Fronten. Für das Entstehen von frontsenkrechten Winden und damit die Verlagerung von Fronten sind die Druckunterschiede zu beiden Seiten der Front entscheidend. Die Front wandert zur Seite mit dem stärksten Druckfall und bewegt sich um so schneller, je größer der Unterschied in den Drucktendenzen zwischen beiden Seiten ist. In der Meteorologie wird dieser Vorgang durch den sogenannten isallobarischen Wind (eine sogenannte ageostropische Windkomponente) beschrieben, der vom Drucksteig- zum Druckfallgebiet gerichtet ist. Genau genommen verlagern sich Fronten in Abhängigkeit von der frontsenkrechten Komponente des isallobarischen Windes. Die Richtung und Stärke des isallobarischen Windes kann mit Hilfe von sog. Isallobaren (Linien gleicher Drucktendenz) analysiert werden.

Kaltfronten verlagern sich demnach schneller als Warmfronten, da Kaltfronten im Mittel einen größeren Gradienten im Isallobarenfeld aufweisen. Hinter der Kaltfront folgt typischerweise ein Zwischenhoch, weshalb hinter der Kaltfront der Druck stark ansteigt. Vor der Kaltfront herrschen im Warmsektor hingegen meist etwas schwächere Drucktendenzen. Durch den starken Druckfall vor und den starken Druckanstieg hinter der Front wird die Kaltfront quasi angesaugt (die Atmosphäre wirkt also wie ein Staubsauger).

• Bodenreibung

Die Wirkung des isallobarischen Windes auf die Frontverlagerung wird jedoch stark durch die Bodenreibung beeinflusst, wodurch starke Unterschiede zwischen Warm- und Kaltfronten auftreten. Die Windzunahme in der planetaren Grenzschicht richtet die Kaltfront stark auf. Zusätzlich stößt häufig die Kaltluft in der Höhe schneller vor als in direkter Bodennähe. Die Bodenreibung führt an der Warmfront dazu, dass diese eine flache Lage einnimmt und die Bodenfront gegenüber der Warmfront weit zurück bleibt. Die Bodenreibung führt also zu unterschiedlichen Schichtungen (Kaltfront: unten warm, oben kalt; Warmfront: unten kalt, oben warm), welche die atmosphärische Stabilität beeinflusst. Die Schichtung der unteren Atmosphäre wird an der Kaltfront destabilisiert und an der Warmfront stabilisiert.

Eine wichtige Rolle für die Beschleunigung der Kaltfront spielt die geringe atmosphärische Stabilität im Bereich der Frontalzone. Die Destabilisierung führt dazu, dass Luftpakete in der planetaren Grenzschicht leicht auf- oder absteigen können.

Das Auf- und Absteigen von Luftpaketen kann wiederum durch verschiedene atmosphärische Prozesse ausgelöst werden. Zum einen kann durch die Sonneneinstrahlung (sogenannte solare Strahlung) die Luftschicht in Bodennähe erwärmt werden, wodurch die sog. thermische Turbulenz erzeugt wird. Zum anderen nehmen die Windgeschwindigkeiten zum Boden hin aufgrund der Reibung ab (Reibungswind), weshalb eine Scherung in der Windgeschwindigkeit zwischen Boden und den darüber befindlichen Niveaus feststellbar ist. Die Windscherung erzeugt wiederum Turbulenz, die sog. mechanische Turbulenz.

Referenzen:
Fink, A. & Ermert, V. (2012): Synoptische Meteorologie. Übungsskript, Universität zu Köln.
Kurz, M. (1990): Synoptische Meteorologie. Deutscher Wetterdienst.