Globale Klimatologien von Fronten, Luftmassengrenzen und Strömungsgrenzen: Warum die Definition von „Front“ wichtig ist

Zusammenfassung Klimatologien von Fronten, Luftmassengrenzen und Strömungsgrenzen können mithilfe automatisierter Ansätze auf rasterbasierten Daten berechnet werden. Solche Ansätze können Entscheidungen erfordern, um eine Front zu definieren, einschließlich einer Größe (oder Größen), um die Front zu diagnostizieren, einer mathematischen Funktion(en), die auf der Größe operiert, um ein diagnostisches Feld zu erzeugen, einem (den) Niveau(s), auf dem das Feld berechnet wird, und einem Minimum von Schwellenwert(en) in der Größe des Feldes. Um zu verstehen, wie die resultierenden Klimatologien von diesen Entscheidungen abhängen, werden konsistente Datensätze verwendet, wobei ERA-Interim-Reanalysen von 1979 bis 2016 genutzt werden, um globale monatliche Klimatologien für verschiedene Definitionen von Fronten und Strömungsgrenzen aus potentieller Temperatur, äquivalenter potentieller Temperatur, Wasserdampf-Mischungsverhältnis und Wind zu erstellen, einschließlich Gradienten, thermischem Frontparameter, Frontogenese und asymptotischer Kontraktionsrate an der Oberfläche und 850 hPa. Karten automatisierter Fronten sind ähnlich wie manuelle Analysen, wenn etwa 10% der Karte als Front identifiziert werden. Definitionen von Fronten, die die potentielle Temperatur oder Frontogenese verwenden, erzeugen Klimatologien, die denen manuell analysierter Fronten ähnlich sind, mit Maxima entlang der Hauptsturmspuren und deren saisonalen Migrationen. Im Gegensatz dazu produzieren Definitionen, die die äquivalente potentielle Temperatur oder den thermischen Frontparameter verwenden, weniger Fronten in höheren Breiten und mehr Fronten in niedrigeren Breiten, die eher Luftmassengrenzen als Fronten ähneln. Obwohl Oberflächenfronten, die durch thermodynamische Größen definiert werden, über den Ozeanen seltener sind als bei 850 hPa, sind sie häufiger, wenn Metriken verwendet werden, die das Windfeld einbeziehen (z.B. Frontogenese, asymptotische Kontraktionsrate).