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.
