Archiv des Autors: Exi

Inversionen

Zur Zeit ist sie ja in aller Munde: die Inversionswetterlage. Aber was heißt das überhaupt und wie kommt es zustande? Hier die Erklärung:

Normalerweise nimmt die Lufttemperatur pro hundert Höhenmeter etwa um 1° C ab. In der Fachsprache nennt man dies den “trockenadiabatischen Temperaturgradienten”. Bei einer Inversionswetterlage ist es aber in den höheren Luftschichten wärmer als am Boden, die Lufttemperatur nimmt also mit der Höhe zu. Die Luftschicht, in der dies passiert nennt man Inversion. Hier eine Skizze zum besseren Verständnis:

Die linke “Temperaturkurve” zeigt die normale Abnahme der Temperatur mir der Höhe. Rechts zu sehen ist die Inversionswetterlage. In der untersten Luftschicht nahe dem Boden kann die Luft noch normal geschichtet sein (muss sie aber nicht, die Inversion kann auch am Boden anliegen). Darüber dann die Inversionsschicht in der die Temperatur innerhalb weniger hundert Meter sehr stark zunimmt. An der Obergrenze der Inversion nimmt die Temperatur dann wieder etwa 1° C pro 100 m ab. Das ganze nennt man dann stabile Schichtung, weil die kältere Luft die unten liegt wesentlich dichter ist als die darüberliegende Luftschicht, wodurch turbulente Durchmischung mit der darüberliegenden Schicht weitgehend unterbunden wird. Diese fehlende Durchmischung führt bei anhaltenden Hochdruckwetterlagen in den kältern Jahreszeiten (so wie jetzt) oft dazu, dass sich Luftschadstoffe lange an einem Ort halten, und Smog und Luftverschmutzung besonders in Ballungszentren begünstigen.

Es gibt drei Arten wie sich Inversionen bilden können: Die Strahlungsinversion (auch Bodeninversion genannt) wird durch die Abkühlung des Erdbodens hervorgerufen, und tritt in Windstillen klaren Nächten direkt über dem Boden auf. Tagsüber erwärmt sich der Erdboden unter Sonneneinstrahlung stark, und die dünne Luftschicht darüber wird auch sehr schnell aufgewärmt. Die warmen bodennahen Luftschichten steigen in die Höhe. Wenn dann nachts die Sonnenstrahlung ausbleibt liegt in den oberen Luftschichten immer noch die durch die Erwärmung untertags aufgeheizte warme Luft. Am Boden hingegen kühlt die Luft ab und bildet so eine leichte Inversion. Die Stabilität dieser Schicht verhindert so den Austausch mit der wärmeren Luftschicht darüber, somit kann sich der Boden und die Bodennahe Luftschicht noch weiter abkühlen. Bis zum Morgen kann sich durch diesen selbstverstärkenden Prozess eine Inversion von mehreren hundert Metern ausgebildet haben. Die Sonne erwärmt die Luftschicht am Vormittag von oben her immer mehr, bis sie sie um die Mittagszeit komplett “weggefressen” hat. Wenn sich Strahlungsnebel an dieser Inversion bildet kann es mitunter vorkommen, dass sich die Schicht tagelang nicht auflöst weil die Nebelpartikel die Sonnenstrahlung reflektieren.

Absinkinversionen entstehen wenn Luftschichten mit großer vertikaler Ausdehnung nach unten versetzt werden. Bei einer Absenkung steigt der Luftdruck, was dazu führt, dass die Dicke der Schicht abnimmt. Deshalb muss jedes Luftpartikel unterschiedliche Weglängen bewältigen, wodurch sie auch unterschiedlich stark erwärmt werden. Hier eine weitere Skizze zur Veranschaulichung:

Die Luftschicht AB hat an ihrer Obergrenze die Temperatur b und an ihrer Untergrenze die Temperatur a. Wird die Luftschicht dann entlang der gestrichelten Linien abgesenkt, erwärmt sie sich dabei trockenadiabatisch und ihr Luftdruck nimmt zu. Kommt A dann auf der Höhe von C an, hat sie sich auf die Temperatur c erwärmt. B muss aufgrund dessen, dass die Luftschicht quasi zusammengedrückt wird einen längeren Weg zurücklegen und erhält am Ende die Temperatur d, welche wärmer ist als c. Also nimmt die Temperatur in dieser Schicht nun mit der höhe zu. Eine Inversion ist entstanden. Zu einer solchen Temperaturumkehr kommt es nur bei ausgeprägten Hochdruckwetterlagen vor allem im Spätherbst und Winter.

 

Aufgleitinversionen entstehen durch Heranführen von Luftmassen aus anderen Regionen, was man in der Fachsprache als Advektion bezeichnet. Wenn nur in der Höhe wärmere Luftmassen herantransportiert werden, die Luftschicht darunter aber kalt bleibt, dann bildet sich auch eine Inversion aus. Das Phänomen tritt meist dann auf, wenn bei Annäherung einer Warmfront zunächst nur die oberen Luftschichten einen Warmlufteintrag verzeichnen während dieser in Bodennähe noch nicht angekommen ist. Dies ist vor allem bei Hochdruckgebieten über dem Meer der Fall. Auch bei Föhn kann so etwas auftreten, wenn die warme Föhnluft nicht bis zum Boden durchdringen kann, sondern nur eine höhere Luftschicht erwärmt.

Sonnenstunden der letzten Woche

Das Berchtesgadener Land zählt ganz klar zu den Gewinnern auf der Wolkensummenkarte der letzten Woche mit mancherorts nahezu 100% der möglichen Sonnenscheindauer. Verantwortlich für die Sonnige Woche waren Hochdruckgebiet “Viola” und der ausgeprägte Föhn am Wochenende.

In dieser Grafik steht blau für sehr viel Sonne, und grau für sehr wenig. Die weißen Flecken am Alpenrand sind Schnee.

freundlicherweise zur Verfügung gestellt von:

Marco Eckstein, Datenquelle: http://wom.wetteronline.de/

Reif, Raureif, Raufrost, gefrorener Tau und Klareis

Bild: Klareis an einem kleinen Gebirgsbach

Der bisherige Oktober war ein Wechsel zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. In den nächsten Tagen wird uns wieder ein Hoch beschäftigen, “ihr” Name: Ulla. Im Hochdruckeinfluss entsteht bei kalten Nachttemperaturen oftmals Reif, darum gibt es hier eine kleine Erklärung wie sich Reif bildet, und welche Arten es gibt.

Warme Luft kann generell mehr Wasser in Form von Luftfeuchtigkeit binden. Wenn sich Nachts diese warme Luft abkühlt, ist irgendwann der Punkt erreicht, wo der Wasserdampf nicht mehr vollständig als Gas in der Luft gehalten werden kann. Diesen Punkt nennt man Taupunktstemperatur. Liegt diese über dem Gefrierpunkt bildet sich Tau oder Nebel, liegt sie unter Null Grad Celsius können sich in der Luft zwar immer noch Nebeltröpfchen bilden, an vielen Gegenständen setzt sich aber Reif ab.

Beim Reif kann man Strahlungsreif und Advektionsreif unterscheiden. Beim Advektionsreif kann man gut die kristalline Struktur erkennen, da bei dieser Art von Reif Wind vorhanden war, und die Kristalle gegen die Windrichtung gewachsen sind. Strahlungsreif entsteht in wolkenlosen windstillen Nächten und wird nur durch die Auskühlung selbst gebildet. Es sieht dann alles aus als wäre es mit feinem Puderzucker bezogen.

Die meteorologisch als Reif bezeichnete Ablagerung entsteht also, wenn besagter Taupunkt erreicht wird und dieser unter dem Gefrierpunkt liegt. Man unterscheidet aber in der Fachsprache Reif, Raureif, Raufrost, gefrorenen Tau und Klareis. Raureif bildet sich bei leichtem Nebel, mindestens 90% relativer Luftfeuchtigkeit und unter -8 °C. Er bildet sich durch einen Prozess namens Resublimation (dabei geht gasförmiges Wasser direkt in den festen Zustand über, ohne flüssig zu werden). Raufrost, oder auch Raueis genannt, bildet sich durch sogenannte unterkühlte Nebelwassertröpfchen. Diese sind flüssige Wassertröpfchen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Wie kann das gehen? Man weiß doch: Wasser gefriert bei unter 0 °C!!! In der Atmosphäre brauchen flüssige Wassertropfen aber irgend ein Partikel (Eiskristall, Sand, uvm…) um auskristallisieren zu können (so bilden sich beispielsweise auch Kondensstreifen hinter Flugzeugen, der Abgasstrahl gibt der übersättigten unterkühlten Luft Gelegenheit Eiskristalle zu bilden). Raueis ist also genau so ein Fall, es wartet bis es auf irgendetwas trifft um kristallisieren zu können. Wenn es also beispielsweise einen Ast trifft, dann kann es sich dort auskristallisieren. Es zeichnet sich durch eine gleichmässige Schicht Eises aus, welches aber viele Lufteinschlüsse besitzt und mitunter Äste knicken kann wegen der zusätzlichen Gewichtsbelastung, nicht zu verwechseln mit Klareis: Dieses lagert sich wie Raufrost bevorzugt an Ästen und ähnlichem an. Es bildet sich aber bevorzugt an Pflanzenästen über sprudelnden Fliessgewässern, wo Sprühnebel, Gischt und sporadische Wassertropfen die Äste erreichen. Erkennen kann man Klareis gut durch seine typische Eiszapfenform. Die letzte Form die man noch unterscheiden kann ist gefrorener Tau. Dieser bildet sich, wenn in der Nacht Tau abgelagert wird, und dann in den frühen Morgenstunden vor Sonnenaufgang der Gefrierpunkt überschritten wird. Die Tauperlen gefrieren dann und an Grashalmen hängen kleine Eisperlen.