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Frauke Feser
Oliver Sievers

 

Wenn der Hahn kräht auf dem Mist -
Eine Einführung in die Geheimnisse des Wetters

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Das größte Interesse hat der Flieger, insbesondere der Segelflieger, erfahrungsgemäß an auf- und absteigenden Luftmassen: Der Thermik. Mit dieser wollen wir uns im Folgenden beschäftigen. Der Einfachheit halber nehmen wir an, daß es einzelne Luftpakete gibt, die mit ihrer Umgebung keine Energie und Masse austauschen. Diesen Zustand nennen wir Adiabasie. Wenn eines von unseren Luftpaketen wärmer als die Umgebung sein sollte, so ist seine Dichte geringer als die der Umgebung. Es beginnt aufzusteigen, da geringere Dichte auch kleineres Gewicht und damit Auftrieb bedeutet. Je höher das Paket kommt, desto mehr wird der Umgebungsdruck abnehmen, dies sorgt für eine weitere Ausdehnung des Volumens. Durch die Ausdehnung kommt es zu einer Abkühlung des Luftpaketes. Da wir voraussetzen, daß wir keinerlei Austausch von Masse und Energie mit der Umgebung haben, handelt es sich um eine adiabatische Temperaturänderung. Bei trockener Luft kühlt sich das Luftpaket um 1°C je 100m Aufstieg ab, bei feuchter Luft (die relative Feuchte liegt bei 100%, es kommt also zur Kondensation) um 0,5°C - 0,7°C. Dies liegt an der freiwerdenden Wärme bei der Kondensation.

Jetzt hängt es vom Verhalten der Umgebungstemperatur ab, was das Luftpaket weiter macht. Nimmt die Temperatur der Umgebung langsamer als die des aufsteigenden Luftpaketes ab, so gleicht sich der Temperaturunterschied aus, der Auftrieb verschwindet und das Luftpaket wird abgebremst und kommt zur Ruhe. Wir sprechen von einer stabilen Schichtung (siehe Abb. 3). Nimmt dagegen die Umgebungstemperatur in gleichem Maße wie die des Luftpaketes ab, so bleibt der anfängliche Auftrieb erhalten und das Luftpaket wird immer weiter mit der Anfangsgeschwindigkeit steigen. Die Luft ist neutral geschichtet.

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Abb.3 Stabilitätsbetrachtungen
Blau eingezeichnet ist eine Temperaturschichtung, die z.B. bei einem Radiosondenaufstieg gemessen wurde. Rot sind einige Beispieladiabaten eingezeichnet, parallel zu diesen verläuft die Aufstiegskurve eines adiabatisch aufsteigenden Luftpaketes

Die bei Fliegern beliebteste Schichtung ist jedoch die labile Schichtung. Bei dieser nimmt die Umgebungstemperatur schneller ab als die des Luftvolumens (überadiabatisch). Dadurch nimmt die Temperaturdifferenz zu, das Paket erhält zusätzlichen Auftrieb und wird mit wachsender Geschwindigkeit aufsteigen. Wenn man die Temperaturänderung der Luft mit der Höhe kennt, kann man vorhersagen, ob mit Thermik zu rechnen ist oder nicht. Ist die Luft stabil geschichtet, haben wir viel Gelegenheit, Start und Landung zu üben. Die Anfänger wird es freuen! In ruhiger Luft wird sich keine Thermik finden lassen, und auch der Modellkiller Turbulenz beschränkt sich auf die Nähe des Bodens, wo der Wind ins Stolpern gerät. Bei neutraler Schichtung können wir nur mit schwacher Thermik rechnen. Allerdings kann sich dieser Zustand relativ schnell in einen labilen bzw. stabilen Zustand umwandeln. Die labile Schichtung bringt nicht nur Thermikfüchse in Verzückung. Häufig ist die Thermik hier von Cumulus-Wolken begleitet, allerdings gibt es auch die Blauthermik. Wie der Name schon andeutet, kommt es bei der Blauthermik nicht zur Wolkenbildung. Hier wird das Kondensationsniveau nicht erreicht, oder die Luft ist zu trocken.

Wie kann es dazu kommen, daß das Kondensationsniveau nicht erreicht wird? Vorher hatten wir ja behauptet, daß das Luftpaket bei labiler Schichtung beschleunigt aufsteigt, jetzt behaupten wir einfach, daß es nicht weiter aufsteigt. Nun muß der Leser ja verwirrt sein! Doch wie so oft gibt es auch hier eine einfache Erklärung: In der Atmosphäre kommt es häufig vor, daß sich Luftmassen unterschiedlicher Stabilität übereinanderschieben. So kann zum Beispiel über einer labilen Luftmasse eine stabile liegen. In diesem Fall würde die Luft, sobald sie die stabile Schicht erreicht hat, sozusagen an eine Barriere stoßen und ausgebremst werden. Ein häufig vorkommender Fall für dieses Beispiel ist die sogenannte Inversionswetterlage. Hierbei nimmt die Temperatur mit der Höhe zu, was höchste Stabilität bedeutet. Da die Luft nur bis zur Inversionssperre aufsteigen kann, können Staub- und Schmutzteilchen nicht weiter in die Atmosphäre aufsteigen. Sie sammeln sich unterhalb der Inversion und werden als Dunstglocke sichtbar. Befindet man sich in größerer Höhe, so sieht man die Inversion mit einem scharf abgegrenzten Rand. Oft kommt es im Winter zu der Inversionswetterlage, da der Erdboden in der Nacht auskühlt und dann die darüber gelegene Luft wärmer ist als die Bodenluft. Die Schichtungsart in Bodennähe kann man in grober Näherung anhand von Rauchfahnen bestimmen (siehe Abb. 4).

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Abb.4 Stabilitätsüberlegungen mit Hilfe von Rauchfahnen


Weiter: Radiosondenauswertungen


Bei Fragen, Anmerkungen, Kritik etc.:
Mail an frauke.feser(at)hzg.de und / oder oliver.sievers(at)wetterkursus.de.

Last Change: 11-JAN-2011